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超细重质碳酸钙干法加工技术与设备简评
发布时间：2013-06-23 08:30 来源：未知
我国的重钙研磨加工设备种类繁多，它们与超细分级机配合组成超细加工系统，一般都可以达到超细生产的效果。但是采用哪种生产工艺和设备更加合理则需要依据市场对重钙的细度要求和企业的利润最大化，客观地评价各种工艺和设备。
目前我国重钙市场上主流需求的是600—1500目的重钙产品；重钙产品的附加值增值率偏低（与滑石、重晶石、高岭土等相比），规模是影响效益的主要因素之一。要满足市场要求及企业利润这二个条件，在选择重钙加工工艺和设备时原则上要达到：技术成熟、设备运行可靠、产品质量稳定、吨产品投资少、产品能耗低，富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
1、重钙干法工艺与设备简述
重钙干法超细加工设备主要由研磨和分级设备组成。成熟的研磨设备主要有雷蒙磨、振动磨、环辊磨、干式搅拌磨、立式辊轮磨和球磨机等。分级设备主要是采用强制涡流原理制造的叶轮式超细分级机。下面主要从研磨设备的技术特点，进行分析评价。
1.1重钙工艺及设备技术性能简介
(1)雷蒙磨+分级机工艺。
雷蒙磨属于碾压粉碎，以电机带动磨辊，以离心力施压物料在低速状态下相互挤压、摩擦和剪切粉碎，伴有间断冲击粉碎作用。生产400目以下的产品，无论在投资还是能耗方面，雷蒙磨都有很大优势。但是，碾压粉碎原理决定了雷蒙磨产生的微粉量相对较少，例如，在400目的细粉中，<lOum的微粉．只占到36%左右。通常将雷蒙磨进行改造，或外加超细分级系统，也可以生产800—1250目的超细产品。但是，因为微粉含量低，用雷蒙磨生产800目以上超细重钙粉，其生产能力偏小。
(2)干式搅拌磨+分级机工艺。
干式搅拌磨也称为搅拌式球磨机，磨体为立式简体，中间有搅拌轴，带动物料和介质转动产生研磨。其研磨效率较高，与分级机配套使用，比较适合1250目以上超细重钙的生产；特别是在单纯生产2 500目以上重钙产品时，这是一个非常值得推荐的工艺。
(3)振动磨+分级机工艺。
振动磨是利用高频振动使研磨介质与物料之间产生强烈冲击与研磨，从而粉碎物料。振动磨的研磨效率高，出磨粉体中细粉含量较高，更适合研磨生产1 250目以上的产品；振动磨的长径比较大，过研磨现象严重，用于重钙生产并不是很好的选择。
(4)环辊磨+分级机工艺。
环辊磨的机械构造及粉磨机理与雷蒙磨类似，均属于磨辊离心施压给物料，碾压粉碎，但在磨辊结构上有重大改进，其粉碎效率远远好于雷蒙磨，主要用于生产1 500目以下的超细重钙。目前该类研磨设备因其节电和投资低廉，在重钙行业得到迅速推广使用。但需更进一步研究其单机产量的扩大，与球磨机及立式磨比较，其产品的稳定性也值得研究。
(5)立式磨+分级机工艺。
立式辊轮磨机（简称立式磨）的粉磨机理与雷蒙磨类似，均属于碾压粉碎，由于磨辊的施压是采用高压液压方式，磨辊对物料的碾压压力增大数十倍甚至更大，所以其粉碎效率远远好于雷蒙磨。目前是大规模生产重钙的主流设备之一。
立式磨常见为二辊结构，主要用于生产400目以下的粉体。后来又开发了三辊立式磨，细粉含量得到了较大改善，但一般仍以一次性生产600目以下的产品为佳。对上部的分级机改造后，可直接生产1250目以下的超细微粉。为了得到更细的产品，可以利用立式磨生产的600—1000目产品，另配超细分级机进行二次分级，生产1250目以上的产品。
(6)球磨机+分级机工艺。
球磨机的粉碎原理是，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，其细粉产量低于干式搅拌磨和振动磨研磨的产品，但高于其他的粉碎设备生产的产品。在经过磨内改造后，因其研磨能力得到大大改善，细粉含量接近振动磨，而过研磨现象又大大低于振动磨。是目前大规模生产重钙的主流设备之一。
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、滑石及高岭土等非金属矿的加工。以生产重钙微粉为例，可以生产600—6 500目的产品，特别适宜于800～2 500目的产品，单机生产规模1—10万t/a。
1.2重钙主流加工工艺及设备的比较
上述可见，虽然雷蒙磨等都是目前重钙企业常用的设备，但是大多数设备都难以实现超细重钙的大规模生产。
目前欧洲、美国及由他们提供技术和设备的其他国家和地区，基本上都是球磨机配大型分级机的加工工艺及设备。而由日本和我国台湾省提供技术及设备的地区，主要是三辊立式磨配分级机的工艺，但也有球磨配分级机的工艺。重钙干法工艺及设备应用情况如表1所示。
实践证明，在600目以上的超细重钙产品干法大规模生产方面，适合本行业发展的技术与设备主要有二类，即高细球磨机配超细分级机和立式磨配超细分级机。立式磨与球磨机的加工系统比较见表2。
关于立式磨二次分级下的粉体（下品）质量（细度）存在的波动问题，说明如下：立式磨生产重钙，出磨的产品细度一般在1 000目以下，如果生产1250目以上的产品，就必须进行二次分级。如图1，图2所示，同样用立式磨出品的800目粉进行二次分级，导致下品1和下品2的粒度分布不同，这样下品的质量就很难界定。
2、球磨与分级干法加工技术推介
纵观球磨机和立式磨在重钙中的使用，二者各有优点，但以使用球磨机的为多。我们认为高细球磨机配超细分级机生产超细重钙的工艺路线比较符合我国国情。
2.1球磨机配分级机工艺路线的特点
高细球磨机配超细分级机的工艺路线，其特点有：①加工方解石类白色非金属矿超细产品，领导世界潮流已50余年，堪称经典，②单线规模从1万t/a到10万t/a，工艺装备及控制简洁，产品十分稳定。
2.2球磨机配分级机工艺路线大规模的要点
建设大型的重钙生产线（10万t级超细），大型球磨机系统一般都能满足研磨的需要。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ATP630/4NG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（欧洲目前多有大型重钙企业采用数台分级机并串连使用的案例）。
图3为以球磨机配分级机年产10万tl 250目重钙生产线工艺流程。
3、球磨与分级干法加工的实践与体会
3.1重钙生产中的几点看法
(1)对技术指标（细度、产量和能耗）的认识。
目前的重钙加工技术与设备市场，厂商众多，各有看家本领，技术指标国内领先或国际先进。对投资者而言，宛如雾里看花，难以了解实际情况。建议投资者在面对众说纷纭、千差万别的技术方案和技术指标时，参考一下西方几大著名技术厂商的技术方案，了解其技术指标。在机械方法生产重钙产品的领域，先进的技术指标总是相同或比较接近。
(2)对产品粒度检测方法的认识。
表3为几种激光粒度分析仪测试同一个1250目重钙样品的测试结果。
由表3可见，同一个1250目标准重钙粉，不同激光粒度分析仪的检测结果差别很大。根据国产分析仪l的检测结果，1 250目标准重钙粉显示成了近2000目左右的粉体。如果投资商不明就里，很容易判断失误。
客观地讲，国产的各种粒度分析仪都是比较过关的，其重现性很好，完全能满足粒度检测要求。表3中的偏差仅仅是相对偏差，比如说，在国产分析仪1上，1250目标准重钙粉检测出来的dyr=6.5左右，那么，在生产中取样，只要测试结果与此数据一致，就可以认定产品是标准的l 250目产品。
(3)对生产线装机功率的认识。
在重钙加工设备方面，同样的一套生产线，各设备商的装机功率可能要相差30%，甚至更多，难免让人困惑。我们认为：要达到产品质量的稳定，最好采用大马拉车的理念（主要是主风机）。虽然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。采用变频控制的电动机的电耗就与电动机的额定功率关系不密切。
3.2重钙干法加工设备的选型
3.2.1球磨机的选型
目前，我国的大型球磨机制造技术已达到国际先进水平，在干法研究上的应用已非常成功，特别是高细球磨机已得到广泛地应用。其成倍强化研磨效果，大大提高了出料的细粉率(50%以上)。针对方解石类白色矿物的研磨，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1 250目产品，研磨介质的铁磨耗不超过10～20g/t产品，衬板的铁磨耗不超过4～6g/t产品，合计磨耗小于30g/t产品，相当于ltl 250目产品中的铁含量增加了0.03%，比方解石本身的天然含铁量还低数倍。
3.2.2分级机的选型
分级机作为重钙超细微粉生产的关键设备，决定着生产线的产品质量和产量。目前，分级机分为单叶轮和多叶轮两种类型，其特性对比见表4。
根据分级机特点，对不同的生产要求可以选择不同的分级机类型，具体做法是：①对于只生产<1 250目的重钙产品，使用直立安装的单叶轮分级机，主要以获得高产量为目的；⑦对于1250—2 500目的重钙产品的生产，使用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；③对于2 500—6 500目的重钙产品的生产，使用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。
我国已研制并广泛使用了多种涡轮式超细分级机，虽然规格偏小，但是可以利用工艺布局，采用2台或数台分级机并联或串联来实现生产线的规模化，从而解决这一难题。当然，多台分级机的串并联也会增加生产线的复杂性。
3.2.3收尘系统的选择与改进
收尘器性能，一方面会影响分级效率及产品的粒度分布；另外还因设备阻力的大小，影响系统操作的稳定性。老收尘系统和新收尘系统工艺如图4、图5所示。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，使产品的粒度分布一致，质量均一。
3.2.4主风机的选型
目前，在重钙生产线的主风机选型中，可能存在一个误区：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。以为如此配置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。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。
另外，目前变频技术在风机上得到广泛应用，节电效果十分明显。在满足风量和风压的情况下，通过变频器控制风机的电动机，可使能耗保持在较低水平。
4、结语
(1)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。因工艺流程简单、操作维护方便、产品质量稳定，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路线。
(2)国产的大型分级机的生产已经非常成熟可靠，生产2 500目以下重钙粉，无论在规�；故羌际跎隙伎纱锏焦释人剑饨蠓冉档屯蹲食杀竞臀薹延�。
(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、含尘浓度高，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) 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。
