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超细重质碳酸钙干法技术综述
发布时间：2013-06-23 08:30 来源：未知
0、前言
超细重质碳酸钙是以天然方解石、大理石或白垩为原料，经机械设备粉磨和分级后达到一定细度的产品。目前，国内2500目以下的产品以干法生产为主，2500目-6500目以湿法生产为主；2000年，国际上已出现了干法生产2500目-6500目的重钙粉的先进分级机设备，我国在2003年已有引进。
目前，我国的重钙干法加工设备种类繁多，如：雷蒙磨、冲击式粉碎机、干式搅拌磨、气流磨、立式辊轮磨、振动磨和球磨机等等，它们与分级机配合，组成超细加工系统，即可实现超细重钙微粉的生产。综观各种加工工艺及设备，一般都可以达到较好的超细效果。但是采用哪种生产工艺和设备更加科学合理呢？
这就要求我们以一定的原则和依据，科学客观地评价目前国内外正在使用的各种工艺和设备。我们认为评价的原则和依据就是市场对重钙的要求和企业效益最大化。
重钙的生产和应用，其市场特点比较明显：目前我国重钙市场上，主流需求的是600—2500的重钙产品；重钙产品的附加值偏低（与滑石、重晶石、高蛉土等相比），生产规�；怯跋煨б嬷饕蛩刂弧Ｒ闶谐∫蠹捌笠敌б嬲舛鎏跫�，我们认为，选择重钙加工工艺和设备，原则土要达到：技术成熟、设备运行可靠：吨产品投资少、投资相同时产量越大越好。
1、重钙千法工艺与设备介绍
以生产1250目重钙为例，我们分别从给料粒度、最佳生产细度范围、粉碎机理、1250目吨产品电耗、1250目吨产品单机生产规模等方面，对不同干法工艺进行比较，结果如表l所示：
1)雷蒙磨工艺
雷蒙磨的应用最为广泛。其粉磨机理属于碾压粉碎，生产400目以下的产品，无论在投资还是能耗方面．雷蒙磨都有绝对优势。但是产品中微粉量相对较少，远远低于其它设备所产产品的微粉含量。
对雷蒙磨自身进行改造，或外加超细分级系统，也可以生产600—1250目的微细产品。但是，因为微粉含量低，面临生产能力小，电耗高等问题，而这些问题又是由设备本身性能决定的，难以得到根本解决。所以，用雷蒙磨工艺生产600目以上超纫重钙粉，是不经济的。
2)振动磨工艺
振动磨的粉磨机理属于冲击与研磨。其工作特点：①振动磨的研磨效率高、研磨时间长、出磨细粉含量较高，更适合研磨生产1250目以上的超微细产品；②振动磨适用于硬质物料（莫氏硬度大于5）的粉碎，用于方解石类矿物（莫氏硬度小于3.5）的粉碎，其粉碎能力不能得以充分发挥；③振动磨的长径比较大，研磨低硬度的方解石，将导致过研磨现象严重，使系统能耗显著增加；④振动磨生产过程中运行噪音大；⑤对物料的湿度轻敏感；⑥振动磨的单机生产能力不大。综上所述，我们认为，振动磨用于重钙生产不是很好的选择。
3)冲击磨
冲击磨的工作原理是，利用锤头的高速旋转，打击方解石物料，产生细粉。因为主要是冲击粉碎，所以在单位时间内产生的缅粉很少。从目前的使用情况看，冲击磨生产方解石粉，能耗较高、设备磨损大、单机生产能力较小。
4)干式搅拌磨工艺
干式搅拌磨也称为搅拌式球磨机，其研磨效率较高，与分级机配套使用，所生产的产品粒度一般都较细，比较适合进行1250耳以上的超细重钙的生产；其主要缺点是单机生产能力较小。
5)立式辊轮磨机工艺 ，
立式辊轮磨机（简称立式磨）也属于碾压粉碎，这也说明它在单位时间内产生的细粉量也偏少。但是，由于立式磨的磨辊的施压是采用液压方式进行，磨辊对物料的碾压压力非常大，所以其粉碎效率要好于雷蒙磨。一般以生产1000目以下的产品为主。后来对立式磨又进行了改进，可直接生产1250目以下的微粉。利用600目一1250目产品，另配超细分级机进行二次分级，也可以生产1250目以上的产品。
用立式磨生产重钙的工艺在日本和台湾省用得较多，目前在大陆的台商也基本采用这个工艺来生产重钙产品，除此以外的国家和地区使用较少。
6)球磨机分级机工艺
球磨机又称回转式球磨机，其粉碎原理是，物料与研磨介质一起．在球磨机的回转过程中相互冲击和研磨，从而产生细粉，其细粉含量低于干式搅拌磨和振动磨，但高于其它的粉碎设备。在经过磨内改造后，其研磨能力和出磨细粉含量得到大大改善，就成为高细球磨机。其细粉含量接近振动磨，而过研磨现象又大大低于振动磨。
高细球磨机配分级机工艺是当今世界先进粉体技术公司强力推荐、欧美著名粉体公司普遍采纳的工艺方案。广泛应用于方解石、重晶石、滑石及高岭土等非矿产品的加工。以生产重钙微粉为例，可以生产600—6000目之间的任一品种，特别适宜于800~2500目之间的产品，单机生产规�？梢源觢万吨／年到10万吨／年。这一生产工艺全符合生产重钙类低附加值的产品，要求投资少、技术成熟、工艺设备简单、能耗低而产量则越大越好
的原则。该方案的优越性，已经得到实践证明。
2、重钙千法加工思路分析
2.1重钙企业面临的难题
通过上述比较可见，雷蒙磨等设备都是目前重钙企业常用的设备，但是大多设备都难以实现重钙类超细微粉的规�；�，企业效益不明显，这也恰恰是重钙生产企业发展与竞争难题集中之所在。那么，针对目前如此众多的重钙生产技术和设备，企业如何选择一条适合自己发展的路子呢？
其实，无论是新建的重钙企业还是老企业，提高经济效益的可行途径非常简单，即通过采用新的生产工艺和设备，生产附加值较高的超微细品种，实现企业的技术利润；另外就是通过有效扩大生产规模、降低生产成本来追求企业的规模效益。
2.2加工工艺路线如何确定
实践证明，适合600目以上超细重钙产品干法生产的工艺主要有二种，即高细球磨机配超细分级机和立式磨配超细分级机。以生产重钙为例，对两种工艺系统进行比较，如表2所示。、由表2可见．=者各有优缺点：但是目前还是使用球磨机的比较多为什么？在此，我们就立式磨的加工再次深A讨论一个问题，即二次分级下的粉体（下品）质量（细度）是否稳定？
我们知道，在立式磨生产重钙的过程中，出立式磨的产品细度一般在1000目以下，如果想生产1250目以上的产品，就必须用立式磨出来的粉进行二次分级，分级出的细粉为l250目以上产品，分级下的粉体称为下品，请看下面的试例，同样用立式磨出品的800目糟进行二次分级二
从上面的图可以分析看出，分级母料都是立式磨出品的800目粉，因超细产品不同，导致下品1和下品2的粒度分布肯定不一样，这样下品的质量就很难界定。
根据我们近年来的实践，纵观国内技术及制造行业对球磨机和立式磨的了解，我们认为高细球磨机配超细分级机的工艺路线更符合我国国情，所以我们确定高细球磨机配超细分级机的工艺路线为重钙加工的首选路线。下面的内容将主要就球磨机的加工路线进行深入介绍。
3、球磨机工艺要点
高细球磨机配超细分级机生产超细重钙的工艺，其工艺流程看似比较简单。但是，该工艺有其特殊性，即产品的细度波动要求较高(≤±1.0u)，对能耗要求控制，所以，球磨机与分级机的设备配套问题很关键。
对于一条大型的重钙生产线来讲，大型球磨机的制造和使用技术比较成熟，在对球磨机进行高细研磨改造后，球磨机系统可能只需要一套即可满足研磨的需要。但是，因为受到诸多条件的限制，国产的分级机不可能做得很大（与ALPINE公司的ATP630/4相比），所以可能要使用2套甚至多套分级机系统并联或串联使用（欧洲目前在产大型重钙企业都是数台分级机并串连使用），这样L来，就涉及到整个生产系统的协调及工艺一体化问题，所以，大型生产线的设备配置，并非诸多设备的机械叠加和并串连那么简单。
下面以球磨机配分级机年产5万吨1250目重钙微粉生产线为例作简单说明，该生产线的工艺流程如图3所示：
～般工艺步骤可以归纳为：
原料准备：方解石经过选矿、水冲洗除去杂质，晾晒干送人堆棚。
原料的破碎：分一段或两段破碎，大块石料先送人颚式破碎机进行粗破，再送人高细锤式破碎机细碎，细石料由斗式提升机送人原料储库待用。
原料的研磨与分级：这是一个闭路粉磨分级系统。来自原料库的细石料，由喂科机定量喂入高细球磨机进行粉磨，出磨粉料经稳流喂料机送入超细分级机，产品细度可以在600~2500目之间调节。细产品直接进入高浓度高压脉冲袋式收尘器一次性收集；粗粉经锁风下料器出分级机，由粗粉螺旋输送机送回球磨机头部，与原料混合，再人球磨机粉磨。至此，完成一次生产循环。
4、球磨机工艺的设备选型与改进
4.1重钙生产技术与设备选型常见的陷井和误区
1)陷井1：过分漂亮的技术指标（细度、产量和能耗）
目前的重钙技术市场厂商众多，各有看家本领，技术指标家家不同，争相领先，令人叹服。对投资者而言，宛如雾里看花，难以了解真相。
2)陷井2：粒度检测
衡量一台粒度分析仪是否准确，最关键的一条标准就是其重现性要好�？凸鄣亟�，国产的各种粒度分析仪都是比较过关的，完全能满足粒度质量检测要求。但是，也正是粒度分析仪，最容易做手脚。这也就是有些设备提供商，敢提供一些高的离普的技术指标的关键所在。下面对各种激光粒度分析仪测试同一个1250目重钙样品的结果进行说明：
由表3可见，同一个1250目或800目标准粉，在不同的激光粒度分析仪上进行检测，其结果差别很大。根据国产分析仪1，2和3的检测结果理解，真正的1250目粉成了1800目左右的粉体，而真正的800目粉就堂而皇之的成了1250目粉。如果投资商不明就里，就很容易上当受骗了。
3)生产线装机功率的误区
生产线的装机功率与电耗关系密切，但是并非装机功率大，电耗就高，装机功率低，电耗就低。比如采用变频控制的电动机的电耗就与电动机的额定功率无多大关系。 ．
在重钙设备方面，装机功率的问题比较突出，同样的一套生产线，设备商的装机功率可能要丁差40%，甚至更多，让人迷惑。
所以，借此机会，指出装机功率的误区，即高的装机功率在重钙的生产中是必要的，但是，其功耗指数平均仅为0.5 -0.6。
4)国内外技术指标对比举例，见表4。
4.2球磨机的选型
作为一种粉磨设备，已有1100多年的使用历史。目前．我国∮5m以下的球磨机制造技术已达到国际先进水平。但是，在重钙的超细加工中的应用，国外已有50年历史，但是在国内，很多人仍然不能接受或怀疑，认为：
1)球磨机“傻大笨粗”，产生的-lOum微粉量可能不多，不太适宜生产方解石超细微粉；
2)粉磨中铁污染会比较大，这将导致产品的白度降低。
实际上，球磨机的上述问题早在多年前已经得到全衙解决。合肥水泥设计研究院粉体工程公司，一直致力于球磨机粉磨技术的发展，并取得了高细球磨机技术的国家发明专利，该专利在水泥、冶金、非金属矿、化工等行业已得到广泛地应用。特点是成倍强化研磨效果，大大提高了出料的细粉率（幅度达到50%以上）；再就是合肥水泥设计研究院专门针对方解石类白色矿物的研磨，而研发的高耐磨合金材料的问世，使得球磨机衬板和研磨介质的磨损性能得到巨大改善（生产1250目产品，研磨介质的铁磨耗不超过20—25g/t产品，衬板的铁磨耗不超过4~6g／t产品，合计磨耗小于30克产品，相当于1吨1250目产品中的铁含量增加了0.003%．即万分之三，比方解石本身的天然含铁量还低10倍。
球磨机的选择与改进的要点有：
·改刚玉或鹅卵石介质为钢介质，改花岗岩衬板为耐磨合金材料
·磨内结构改造，称为高细球磨机
．调整研磨级配和物料流速等
选择合适的球磨机并进行改造，可以使球磨机的研磨效率提高30—50%，比如，用∮1.83球磨机配分级机生产1250目重钙，采用高细磨技术前，产量为1.5t/h，改造后产量为2.Ot/h，增产33%，显然能耗也相应大大降低。
4.3分级机的选型
过去，我国已研制并成功使用了多种涡轮式超细分级机，但是规格都偏�。�1250目产量小于1.5吨／小时）。国外的分级机规格大(1250目产量可大于6.0吨／小时)，但是设备价格太高，会给企业带来较大的投资风险和经济负担。解决这一矛盾的关键就在于，可以结合工艺设计，采用2台或数台国产分级机并联或串联来实现生产线的大规�；�。当然，国产的分级机也要向大型化发展，多台分级机的串并联也会增加生产线的复杂性。
作为重钙超细微粉产品生产的关键设备，在重钙生产过程中，其性能的高低，决定着生产线的产品质量和产量。．目前，国外分级机分为2种流派，即单叶轮派和多叶轮派，以下对其进行粗略比较：有鉴于国内超细分级机规格小、国外大型分级机设备的价格高等原因，台肥水泥研究设计院1997年赴德国考察学习，在引进技术的基础上，集国外数学粉体技术公司所长，经过攻关研究，实现了涡流分级机的国产大型化。具体做法是：
对于600目-1500目重钙粉的生产，开发使用直立安装的单叶轮分级机，主要以获得高产量为目的。
对于1250目-2500目的重钙粉的生产，研制水平安装的多叶轮分级机，主要以获得适中产量的超细产品为目的。
对于2500目—6500目的重钙粉的生产，研制水平安装的单叶轮分级机，主要以获得产量较小，但档次很高的亚微米超微细产品为目的。
经实践应用证明，我们的ACS系列直立型单叶轮分级机和ADW系列水平型多叶轮分级机，运行稳定，所得产品质量达到国际先进水平，实现了超车分级机的国产夫型化和多样化。
4.4收尘系统的选择与改进
收尘器性能的好坏，一方面会影响分级效率及产品的粒度分布；一方面决定了设备流程的复杂程度；另外还将因设备阻力的大小，而影响系统操作的稳定性。
老式收尘系统和新式收尘系统的确定如图4、图5所示。我们建议采用高浓度高压脉冲收尘器，取消旋风收集器，一步收集。这可以使得设备流程简单，系统阻力小，更重要的是，使产品的粒度分布确定一致，质量均一。
4.5主风机的选择误区分析
目前，在重钙生产线的主风机选择中，可能存在一仑误区：为降低系统的装机容量．或为了降低电耗，而选用功率较小的主风机，一厢情愿地以为，如此以来，就可以达到节能降耗的目的。实际上，风机的耗能主要与实际的操作风量和操作风压关系密切。在风机的选型中，高风压是系统稳定操作的一大保证，也即是产品质量稳定的保证；而风量可以通过风量调节阀，控制在合适的操作数值。那么，主风机的耗能是确定的，而不是简单地按照产品标牌上的功率来计算耗能的。
5、重钙生产设备和技术的新发展
目前，重钙加工技术面临的问题和发展主要集中在以下几个方面：
1)超细重钙的大规模化生产，要求研磨设备和分级设备进一步大型化；
2)生产系统的智能化，同时精细分级设备运行要求提高稳定性，以稳定产品质量；
3)重钙产品纯度的不断提高，要求超细粉碎和精细分级设备的磨耗显著降低；
4)2um以下的超细重钙微粉需求量迅速增大，研究大型亚微米级的分级机是目前的主要任务。
台肥水泥研究设计院已经成功研制了高细球磨机和国产大型化超细分级机系列设备，并且将球磨机配分级机系统应用于重钙生产中，实现了重钙生产规�；�。2003年，已经获得科技部的100万研究资金的资助，进行亚微米级超细分级机的研制。目前，样机加工正在进行。
6、结束语
1)球磨机配合分级机的重钙生产路线是一条符合我国国情的新路线；
2)球磨机和大型分级机的使用，使重钙的单机大规模生产成为可能。实践证明，国产大型化涡流超细分级机完全可以替代同类进口设备，这将大幅度降低投资成本和维修费用；
3)多台大型分级机的联合使用，是产品同时多样化的有效方法；
4)超细粉收尘器的选择至关重要，由于粉细、台尘浓度高，若收尘效率不理想，不但增加生产能耗，而且污染了环境，更重要的是．影响分级系统的稳定工作及使用寿命；
5)正确认识我国重钙行业与国际重钙行业的差距，积极改善我国重钙行业的现状；
6)以市场需求为导向，走设备改进、技术创新之路，同时规范重钙行业管理走集团化发展模式，提高我国重钙产品在国际市场中的竞争力。
