生產超細硅酸鋯關鍵在于如何控制其粒徑大小及粒度分布，現階段國內外的超細硅酸鋯磨礦工藝大多單獨采用球磨機或攪拌磨進行濕法研磨。在眾多粉碎設備中，球磨機產量大，但效率低、能耗高、產品粒度分布寬；攪拌磨能效利用率高，產品粒度分布窄，但產量低，不宜規模化。用攪拌磨生產超細硅酸鋯時，在入磨鋯英砂粒徑為180um的情況下，研磨5-6h能生產出合格的產品，但產量僅為50—60kg/h。用球磨機生產超細硅酸鋯時，采用分級沉砂小直徑研磨介質二段磨工藝與分級沉砂返回再磨工藝相比，球磨效率明顯提高，物料中位粒徑從3.65um降低為2.73um，球磨時間縮短了1h，生產成本大幅下降l2|。上述球磨機分段研磨的方法有效提高了研磨效率，但中位粒徑大于2um的產品還不能滿足生產高檔衛生陶瓷的要求。由于超細硅酸鋯作為陶瓷釉料乳濁劑，其粒徑越小乳濁效果越好，要滿足生產高檔建筑衛生陶瓷的要求，其中位粒徑應在1um左右，富通新能源生產銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
本文中針對原材料的物理特性，對超細硅酸鋯生產工藝中的磨礦工段進行創新設計，采用球磨機與攪拌磨分段研磨、優化組合的方式，充分發揮兩種設備的最佳粉碎比，規模化的生產出中位粒徑為1um的超細硅酸鋯粉。
1、磨礦工藝優化設計
在各種超細粉磨設備中，攪拌磨憑借其介質充填率高、研磨體尺寸小、攪拌器轉速高等特點而成為一種新型高效的超細粉碎設備，它具有效率高、能耗低、工藝簡單、產品粒度均勻、污染低、產品粒徑小等特點。
而球磨機從外界獲得的能量，除少部分用于對物料的粉碎上以外，其余絕大部分能量被消耗在生產振動、噪音、發熱、磨損、摩擦及提升研磨體和物料上了，做了無用功，對細磨物料作用不大。據有關資料介紹，一般球磨機，能量的有效利用率只有1%—3%，其余97%—99%的能量都被白白浪費掉了。
球磨機內的研磨體對物料同時具有沖擊作用和擠壓、剪切作用。在研磨的前一階段，物料顆粒較大，沖擊作用較強；后一階段，當大顆粒物料被細化后，沖擊作用明顯減弱。當顆粒細化至一定細度后，沖擊研磨對進一步的細化作用顯得很小。為獲取更多小于1um的粒子，須選用擠壓、剪切作用較強的設備以提高粉碎效率。由于攪拌磨主要用于物料的超細粉碎，一般進料粒徑較小，所以攪拌磨機內，起主要作用的粉碎力是剪切力和擠壓力。擠壓、剪切的作用方式是微粉碎的較好方式，在同一粉碎能條件下，擠壓、研磨的能量利用率幾乎是沖擊粉碎的兩倍Il。
在粉磨物料的過程中，物料顆粒剛開始粉碎時，
2、結果與討論
2.1球磨機粗磨階段
在最佳的生產條件下，使用QM5型球磨機對5t鋯英砂進行連續研磨。在不同時間點，用BT-9300S型激光粒度儀對物料粒度進行檢測。從多次實驗中找出有代表性的中位粒徑數據，中位粒徑隨研磨時間的變化曲線見圖2。從圖可見：在粉磨10 h之前，曲線下降趨勢明顯，表面大顆粒物料中位粒徑下降較快，球磨機的研磨效率較高；14 h之后，曲線走勢平滑，表明物料粒度減小的很慢，研磨效率低；到16 h左右，物料的團聚作用和磨機的粉碎作用趨于平衡，隨時間的增加，粒度減小的速度不是十分緩慢，甚至沒有變化，這時就必須轉入下一到工序，以便充分利用不同磨機的效率，節約能源。
2.2攪拌磨細磨階段
在最佳的生產條件下，將表1中球磨機加工6～14 h的礦漿1 t（固相質量分數約60%），編號為K6-K14，沖擊粉碎原理起一定作用，但隨著顆粒變細，該原理粉碎施力方式越來越不適應超細粉碎，特別是微米級、亞微米級乃至納米物料顆粒的粉碎。因為顆粒越細，裂紋越少，缺陷越少，越難磨，這就需要摩擦、剪切施力方式粉碎。
根據以上原理，將超細硅酸鋯磨礦工藝分為兩段：前一階段用球磨機對大顆粒物料進行研磨，達到一定的粒度后，用攪拌磨對物料進一步超細化（圖1）。分別加入JM90型攪拌磨進行連續研磨。每隔th取樣，用激光粒度儀對物料粒度進行檢測并記錄。從多次實驗中找出有代表性的中位粒徑數據，見表l。
將球磨機研磨19 h生產的中位粒徑為1.51um的超細硅酸锫產品粒度分布圖與分段磨14 hK12，球磨12 h．攪拌磨2h）生產的中位粒徑為1.01um的產品粒度分布圖對比可見(圖5-6)，球磨機加工的產品，粒徑較大，粒度分布較寬，經攪拌磨進一步超細化后，粒度分布范圍明顯變窄，質量指標達到了高檔產品的要求。
可以看出：攪拌磨同球磨機一樣，在前一階段研磨效率較高，能夠迅速將物料磨細，后一階段仍然能將物料進一步超細化，但研磨效率緩慢降低，最后磨機的粉碎用于與物料的團聚作用趨于平衡。因此，合理控制攪拌磨的加工時間也是控制成本、節約能源的關鍵手段。為了在最節省能源的條件下生產出合格的產品，必須綜合分析兩種設備的能耗情況，確定物料細磨時最佳人磨粒徑，即尋找最佳的研磨時問分段點。
2.3分段點的確定
由于設備的容量、產能不同，該球磨機一次研磨的5t超細硅酸鋯需要攪拌磨分8次再加工完成。現已知球磨機功率為90 kW，攪拌磨功率為37 kW，測算出在不同分段點，生產5t中位粒徑為1um的超細硅酸鋯所消耗的電能見表2。
從電耗測算的結果可以看出：在不同的時間點進行分段研磨會消耗不同的電能，F12消耗最少，為1 672 kW-h。因此，生產出中位粒徑約為lum的超細硅酸鋯產品，在12 h左右分段比較理想，即粗磨階段用球磨機研磨12 h，細磨階段用攪拌磨研磨2h。據估算，使用該技術，僅1臺球磨機配合1臺攪拌磨，生產超細硅酸鋯產品的產量可達7 t/d。
3、結論
球磨機適用于大顆粒物料的前期粉碎，攪拌磨適用于微小粒子的超細化。在生產超細硅酸鋯過程中采用分段研磨方式，能充分利用不同設備的粉碎比，提高研磨效率，節約能源，符合國家節能減排政策。同時合理利用分段研磨的方式，能根據客戶需求規模化的生產出所需各種粒度的超細硅酸鋯產品。
