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白色工业矿物超细粉碎设备及工艺

1. 白色工业矿物为何要细磨
白色矿物关键有滑石、 重钙、 硅灰石、 云母、 高岭土等工业矿物, 因为现代科技水平高速发展, 比如: 造纸、 塑料、 橡胶、 新材料等行业发展, 需要高纯超细而且要达成一定粒度分布白色矿物粉体作为涂料、 填料。
上述工业部门中不仅需要粉体产品超细, 而且要求含有粒度分布要求, 一些应用场所却要求生产纤维或片状粉体, 比如硅灰石、 云母。所以, 粉碎方法选择至关关键, 因为选择正确, 可使工业矿物特征提升, 成本降低, 满足工业要求。相反, 假如选择了错误方法, 则会预期矿物特征丧失或降低, 或使加工成本过高。
为了取得合格粉体产品, 研究制造设备单位不停改善其工艺和开发新设备。
2. 介绍多个工艺和设备
1、 干法工艺和设备
2.1.1 干法超细粉碎设备
干法超细粉碎设备关键类型见表1。
表1 干法超细粉碎设备类型
类型
给料粒度mm
产品粒度μm
中国关键型号
球磨机
<12
2—100
FKM、 HGX
振动磨
<6
5—74
MZ、 ZM、 GM
气流磨
<1
2—30
CP、 QLM、 FJM
搅拌磨
<1
1—45
JM、 GJM、 BJM
辊压磨
<30
5—125
HRM
高速冲击磨
<8
3—74
CX、 CM、 LFJ
　2.1.2多个关键干法粉碎工艺
球磨机+干式分级机
球磨机已经有一有多年历史, 以往认为球磨机不能用于超细粉磨。因为白色工业矿物这类附加值不高细度通常要求在600--1500目, 而对产量则要求越大越好。依据中国外经验, 唯有球磨机配干式分级机是投资省、 产量大、 能耗省加工工艺。
　　现在有合肥水泥设计研究院生产HGX型新型高细球磨机和洛阳矿山机械设计院生产FKM超细球磨机。
　　高压辊磨机+球磨机+干式分级机比球磨机+干式分级机系统提升30-35%生产能力。
高速冲击式磨机+干式分级机
   高速冲击式磨机是中国多年发展较快超细粉碎设备之一, 部分国产设备在性能方面与国外同类设备相近, 甚至还有其特点, 但现在品种和机型还较少。高速冲击式磨机原理是利用围绕水平或垂直轴高速旋转回转体（棒、 锤、 叶片等）, 对物料加以猛烈冲击, 使其与固定体或颗粒之间冲击碰撞, 以较强大力量使颗粒粉碎超细粉碎设备。
 高速冲击式磨机优点是单位功率粉碎能力大, 动力消耗比气流磨低。但不适于处理硬度较高物料, 通常适适用于莫氏硬度5级以下物料。因为回转体高速旋转, 与颗粒进行冲击、 碰撞, 机件磨损大。日本细川椕芴乩使旧腃M高速冲击式磨机可将8mm以下重钙物料一次粉碎到-10μm占70%以上, 配上分级机, -10μm能够达成95%, 电耗300-550 kWh/t。
中国有咸阳非金属研究所生产卧式高速冲击式磨机, 浙江丰利粉碎设备有限企业和上海化机三厂生产立式ACM和ZPS分级磨机, 四川重庆万达企业旋风磨机等。
振动磨机+干式分级机
振动磨是利用研磨介质在做高频振动筒体内对物料进行冲击、 摩擦、 剪切等作用而使物料粉碎细磨与超细磨设备。振动磨特点是;
①磨机内介质充填率可达80%, 较球磨机高, 介质冲击次数也较球磨机多;
②处理量较同容量球磨机大10倍以上;
③产品粒度细, 用于超细磨矿时, 平均粒度可达1微米甚至小于1微米。
振动磨缺点在于噪音大, 对机械零件（弹簧、 轴承）机械强度要求高。
浙江省化工研究院利用振动磨配以分级机, 处理400目重质碳酸钙, 得到-10μm占95.08%, 产量70kg/h, 电耗400 kWh/t。
中国振动磨机生产厂家关键有温州矿山机械厂、 北京虹鼎机械企业、 哈尔滨林业机械厂等。
立式搅拌磨机+干式分级机
在白色工业矿物深加工领域, 气流磨是较早采取设备, 对其研究也较多。但气流磨高价格、 高能耗使其逐步失去市场, 厂家斥巨款购置设备, 投建厂房, 在工业应用中还将负担巨大能量消耗, 极大地提升了产品成本, 甚至可能使厂家无法维持生产, 将设备闲置不用。所以, 现在白色非金属矿加工, 大家目光开始转向其它类型超细粉碎设备, 寻求投资少、 低能耗设备, 使价格普遍较低非金属矿物在加工后仍能保持低成本优势。振动磨、 高速冲击式磨机能耗比气流磨低, 但对于白色非金属矿行业来说, 它们能耗仍显得较高。搅拌磨是全部超细粉碎设备中能耗最低一个, 磨矿效率较高, 产品粒度较细, 能够将物料粉磨至微米级。Hosokawa 企业 ATR立式搅拌磨机配上ATP干法分级机可将重钙、 滑石粉磨至-2微米达60—90%。中国徐州煤矿采掘机械厂作了设备研制工作。近十几年来长沙矿冶研究院一直从事干式搅拌磨研制, 如图1所表示。

　图1 干式搅拌磨工艺
1--提升机,2--搅拌磨机,3--分级机,4--搜集器,5--风机
流化床式气流磨机+干式分级机
气流磨现在在干式超细粉碎中应用较早、 技术较成熟。中国超细粉碎设备中, 气流磨机型最全, 生产厂家最多。它利用高速气流使颗粒相互碰撞、 摩擦和剪切从而粉碎物料。气体是固体颗粒取得速度动力, 用以产生高速气流高压气体通常称为能量载体或工作介质, 简称工质。物料由加料器被工质气流吹入粉碎室, 在这里被来自喷嘴高速气流加速, 并相互冲击碰撞而粉碎。工质通常采取压缩空气, 压力在8kg左右, 为了深入提升效率, 工质压强不停提升, 有已达40kg, 并从压缩空气改为过热蒸汽（300-400℃）。高压空气经过安装在磨机周围喷嘴喷出, 高速气流（300-500m/s）从喷嘴喷出后快速膨胀, 因为喷嘴周围速度梯度很高, 绝大多数粉碎作用发生在喷嘴周围。在粉碎室中, 颗粒与颗粒间碰撞频率远远高于颗粒与器壁碰撞。也就是说气流磨中关键粉碎作用是颗粒之间冲击和碰撞。Hosokawa企业AFG流化床逆向喷射磨配上ATP分级机适合纤维状或片状物料粉磨。　　所以, 对于生产特殊品质物料, 如硅灰石、 滑石、 重晶石、 云母等是很好粉磨方法。中国上海化机三厂、 沈阳飞机企业、 昆山超微粉碎机械厂等厂家生产。
１、 法工艺和设备
为了生产-2微米90%以上超细粉体, 中国外均采取立式搅拌磨机或卧式搅拌磨机。国外采取是大型搅拌磨机, 一台或两台串联即可, 用泵将物料慢慢打入设备底部, 然后再逐步上升到顶部溢流出来。物料在磨机内停留时间由改变泵流量来控制。
中国采取砂磨机、 剥片机和搅拌磨, 设备型号较小, 通常由5至8台串联。现在－些厂家在研制大型设备, 相信很快将改变现在面貌。中国关键有江阴化工机械厂、 重庆化工机械厂、 江苏申新化工机械企业和长沙矿冶研究院等生产。湿法工艺如图2所表示。

图2 多段湿法磨矿工艺
1--调浆桶, 2.4.7.10--泵,3.6.9--中间桶,
5.8.11--搅拌磨机,12--筛子,13--贮浆桶.
２、 前要处理问题
在非金属矿白色工业矿物超细粉碎中, 现在关键处理以下问题:
1. 研制效率高、 性能好干法微细分级机与干法粉碎设备配套;
2. 研制湿法微细分级机与湿法粉碎设备配套;
3. 研制性能好、 处理量大大型干湿法粉碎设备;
4. 研制专用型超细粉碎设备, 比如云母、 硅灰石等矿物。