蘇 寧，方蒼舟，杜仁忠

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230051）

超細(xì)重鈣的生產(chǎn)和應(yīng)用，其市場需求特點(diǎn)比較明顯：一是目前我國超細(xì)重鈣粉市場上主流需求的是600～1500目的重鈣產(chǎn)品；二是重鈣產(chǎn)品的附加值增值率偏低(與滑石、重晶石、高嶺土等相比)。要滿足市場要求及企業(yè)利潤這兩個(gè)條件，在選擇重鈣加工工藝和設(shè)備時(shí)，原則上要求技術(shù)成熟、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備運(yùn)行可靠、產(chǎn)品能耗低、噸產(chǎn)品投資低。

1 常見干法生產(chǎn)超細(xì)重鈣工藝性能比較

干法工藝設(shè)備主要有雷蒙磨、沖擊式粉碎機(jī)、攪拌磨、振動(dòng)磨、球磨機(jī)、環(huán)輥磨機(jī)和立式磨等，其中雷蒙磨主要加工200～400目粉體產(chǎn)品(配置分級(jí)機(jī)可分級(jí)加工出800目的產(chǎn)品，但產(chǎn)量較小)；沖擊式粉碎機(jī)、振動(dòng)磨可以用于加工800～1500目產(chǎn)品，但是能耗較高、生產(chǎn)能力偏??；攪拌磨配亞微米分級(jí)機(jī)可以用于加工1250～6000目產(chǎn)品，但能力也偏??；環(huán)輥磨主要用于加工800～1500目產(chǎn)品，具有能耗低的優(yōu)勢，但單機(jī)生產(chǎn)能力不夠大；球磨機(jī)加超細(xì)分級(jí)機(jī)可以加工600～2500目的超細(xì)粉體，單機(jī)的生產(chǎn)能力可以設(shè)計(jì)的很大，但能耗稍高；立式磨具有單機(jī)能力大，800目產(chǎn)品以機(jī)型不同，可以達(dá)到7～8t/h，突出優(yōu)勢是能耗較低(800目產(chǎn)品能耗約為90kW·h/t，而球磨機(jī)工藝能耗達(dá)120kW·h/t)。常用的干法工藝能耗及產(chǎn)能如表1所示。

為了進(jìn)一步說明，以生產(chǎn)1250目重鈣為例，分別從給料粒度、最佳生產(chǎn)細(xì)度范圍、粉碎機(jī)理、噸產(chǎn)品電耗、噸產(chǎn)品單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模等生產(chǎn)技術(shù)性指標(biāo)的角度，對不同干法工藝的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表2所示。

表1 常用重鈣干法加工工藝能耗及產(chǎn)能分析

表2 常用重鈣配套設(shè)備比較

通過表1和表2，對比上述幾種干法工藝可見：①從超細(xì)產(chǎn)品的單機(jī)生產(chǎn)規(guī)?？?，沖擊磨、干式砂磨機(jī)和環(huán)輥磨的單機(jī)生產(chǎn)能力都偏小，相比較而言，球磨機(jī)和立式磨在同等情況下可以獲得更高的產(chǎn)量，易于實(shí)現(xiàn)重鈣規(guī)?；庸?；②立式磨在重鈣超細(xì)加工時(shí)，最大特點(diǎn)是可以以較低的電耗(1250目以下產(chǎn)品時(shí))、較大的規(guī)模生產(chǎn)重鈣產(chǎn)品；③球磨的單機(jī)產(chǎn)能最大，在生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品時(shí)，性能更突出，這是立磨工藝無法比擬的。

由于重鈣生產(chǎn)工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，故評價(jià)時(shí)不能全盤否定，需根據(jù)企業(yè)對產(chǎn)品需求和投資規(guī)模，選擇合適的重鈣生產(chǎn)工藝。但是在規(guī)模化的大趨勢背景下，采用球磨分級(jí)工藝以及立磨分級(jí)工藝是必然的選擇。

2 生產(chǎn)的工藝設(shè)備及其性能

2.1 球磨機(jī)配分級(jí)機(jī)生產(chǎn)工藝

球磨機(jī)，也稱為回轉(zhuǎn)式球磨機(jī)，其粉碎原理是，物料與研磨介質(zhì)一起，在球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)過程中相互沖擊和研磨，從而產(chǎn)生細(xì)粉，其細(xì)粉含量低于干式攪拌磨和振動(dòng)磨，但高于其他的粉碎設(shè)備。在經(jīng)過磨內(nèi)改造后，因而其研磨能力得到大大改善，就成為高細(xì)球磨機(jī)，其細(xì)粉含量接近振動(dòng)磨，而過研磨現(xiàn)象又大大低于振動(dòng)磨。

高細(xì)球磨機(jī)配分級(jí)機(jī)工藝是當(dāng)今世界先進(jìn)粉體技術(shù)公司強(qiáng)力推薦、歐美著名粉體公司普遍采納的工藝方案。廣泛應(yīng)用于重質(zhì)碳酸鈣、重晶石、滑石及高嶺土等非礦產(chǎn)品的加工。以生產(chǎn)重鈣微粉為例，可以生產(chǎn)600～6000目(6000目產(chǎn)品需另配亞微米分級(jí)機(jī)二次分級(jí))之間的任一品種，特別適宜于800～2500目之間的產(chǎn)品，單線生產(chǎn)規(guī)?？梢赃_(dá)到20萬t/年。這一生產(chǎn)工藝完全符合生產(chǎn)重鈣類低附加值產(chǎn)品要求投資少、技術(shù)成熟、工藝設(shè)備簡單、產(chǎn)量大的原則。

高細(xì)球磨機(jī)配超細(xì)分級(jí)機(jī)生產(chǎn)重鈣的工藝，主要用于超細(xì)重鈣(800～2500目)的生產(chǎn)。所以，球磨機(jī)與分級(jí)機(jī)設(shè)備的能力配套問題很關(guān)鍵，其工藝流程看似比較簡單，但是，由于重鈣產(chǎn)品的細(xì)度波動(dòng)要求較高(≤±1.0μm)，對能耗也要求加以控制，所以，該工藝有其特殊性。

對于一條大型的重鈣生產(chǎn)線來講，大型球磨機(jī)的制造和使用技術(shù)比較成熟，在對球磨機(jī)進(jìn)行高細(xì)研磨改造后，球磨機(jī)系統(tǒng)可能只需要一套即可滿足研磨的需要。但是，因?yàn)槭艿街T多條件的限制，國產(chǎn)的分級(jí)機(jī)還不能做得很大(與ALPINE公司的ATP630/4相比)，為達(dá)到產(chǎn)量要求，可能要使用2套甚至多套分級(jí)機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)或串聯(lián)使用(歐洲目前在產(chǎn)的大型重鈣企業(yè)常用數(shù)臺(tái)分級(jí)機(jī)并串連使用)。這樣就涉及到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及工藝一體化問題，所以，大型生產(chǎn)線的設(shè)備配置并非諸多設(shè)備的簡單疊加那么簡單。下面以球磨機(jī)配分級(jí)機(jī)年產(chǎn)6.5萬t 1250目重鈣超細(xì)微粉生產(chǎn)線為例作簡單說明，該生產(chǎn)線的工藝流程如圖1所示。

一般工藝步驟可以歸納為：

原料準(zhǔn)備：方解石或大理石經(jīng)過選礦、水洗除雜，曬干送入堆棚。

原料的破碎：分一段或兩段破碎，大塊石料先進(jìn)行粗破，再進(jìn)行細(xì)碎，細(xì)石料由斗式提升機(jī)送入原料儲(chǔ)庫待用。

原料的研磨與分級(jí)：這是一個(gè)閉路粉磨分級(jí)系統(tǒng)。來自原料庫的細(xì)石料，定量喂入高細(xì)球磨機(jī)進(jìn)行粉磨，出磨粉料送入超細(xì)分級(jí)機(jī)，產(chǎn)品細(xì)度可以在600～2500目之間任意調(diào)節(jié)。細(xì)產(chǎn)品直接進(jìn)入高濃度高壓脈沖袋式收塵器一次性收集；粗粉出分級(jí)機(jī)，由粗粉螺旋輸送機(jī)送回球磨機(jī)頭部，與原料混合再入球磨機(jī)粉磨。至此，完成一次生產(chǎn)循環(huán)。

目前，球磨+超細(xì)分級(jí)機(jī)的工藝路線非常成熟，球磨機(jī)的大型化中國處于國際先進(jìn)水平，超細(xì)分級(jí)裝備的大型化發(fā)展也比較成功，與國外相比差距較小。該工藝技術(shù)和裝備可以滿足非礦大規(guī)模生產(chǎn)600～2500目產(chǎn)品的要求，操作便利，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，對大于2500目以上產(chǎn)品的生產(chǎn)，不建議采用球磨分級(jí)一次性出品生產(chǎn)，而是采用二次分級(jí)的方式生產(chǎn)，可以大大降低能耗。

球磨機(jī)加分級(jí)生產(chǎn)超細(xì)重鈣的另外一大優(yōu)勢是，采用球磨機(jī)研磨的顆粒形狀基本呈球形結(jié)構(gòu)，顆粒形貌比較規(guī)整，表面能較其他碾壓設(shè)備生產(chǎn)的粉體低，對下游產(chǎn)品的品質(zhì)有提升，所以很受下游客戶的歡迎。在有些場合，必須要用球磨機(jī)配超細(xì)分級(jí)機(jī)生產(chǎn)的重鈣粉體才能滿足新材料的性能要求。

所以，球磨+超細(xì)分級(jí)機(jī)的工藝路線，在重鈣深加工行業(yè)是主流的路線之一。

2.2 立式磨生產(chǎn)工藝

立式輥輪磨機(jī)(簡稱立式磨)技術(shù)是德國人發(fā)明的，實(shí)際上立式磨的粉磨機(jī)理與雷蒙磨類似，都屬于碾壓粉碎，所以它在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的細(xì)粉量偏少(與球磨相比)。由于磨輥的施壓是采液壓方式進(jìn)行，磨輥對物料的碾壓壓力更大，所以其粉碎效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于雷蒙磨等碾壓粉碎設(shè)備。起初，立式磨都為二輥結(jié)構(gòu)，主要用于生產(chǎn)400目以下的粗粉。

為提高單位時(shí)間細(xì)粉含量，又開發(fā)了三輥立式磨，細(xì)粉含量得到了較大改善，但一般仍以生產(chǎn)1000目以下的產(chǎn)品為主。后來有人對上部的分級(jí)機(jī)進(jìn)行了改造，可直接生產(chǎn)1500目以下的微粉。利用出磨的600～1250目產(chǎn)品，另配超細(xì)分級(jí)機(jī)進(jìn)行二次分級(jí)，也可以生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品。

目前，國外及中國臺(tái)灣的超細(xì)立式磨可以達(dá)到規(guī)模一次性生產(chǎn)出1250目(產(chǎn)量4.5t/h左右)，小規(guī)格立磨最細(xì)也可以生產(chǎn)1500目的微粉。大陸的超細(xì)立式磨目前的技術(shù)現(xiàn)狀是，可以大規(guī)模一次性生產(chǎn)325～600目產(chǎn)品，采用小規(guī)格立式磨時(shí)，可以一次性生產(chǎn)到800目(產(chǎn)量4.0～4.4t/h)。大型立磨(600目產(chǎn)量10t/h以上)還沒有解決生產(chǎn)600目以上的粉體的難題，無法實(shí)現(xiàn)重鈣產(chǎn)品的大規(guī)模超細(xì)化生產(chǎn)。下面以國產(chǎn)立式磨配二次分級(jí)系統(tǒng)年產(chǎn)5萬t 800目重鈣超細(xì)微粉生產(chǎn)線為例作簡單說明，工藝流程如圖2所示。

立式磨系統(tǒng)的工藝比較簡單，相比較球磨生產(chǎn)而言，入磨的物料粒度較球磨大，≤30mm的原料可以直接入磨。經(jīng)立式磨處理后的細(xì)粉直接由收塵器收集得到600～1250目成品重鈣。如有需要可以在此成品中再進(jìn)行二次分級(jí)，從中提取1250目以上的細(xì)粉。

從節(jié)能、規(guī)模化及一定程度的精細(xì)化生產(chǎn)重質(zhì)碳酸鈣微粉的角度，立式磨+二次分級(jí)工藝可以適應(yīng)600～2500目超細(xì)重鈣粉體的規(guī)?；a(chǎn)，其最明顯的優(yōu)勢在于1250目以下重鈣生產(chǎn)的節(jié)能。但是，該工藝仍然存在二次分級(jí)下品如何處理及2500目以上功能化、超微細(xì)化產(chǎn)品如何實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)問題。

總之，立式磨工藝在重鈣加工行業(yè)也是主流的路線之一。

2.3 球磨+分級(jí)與立式磨干法工藝技術(shù)性能比較

球磨機(jī)加精細(xì)分級(jí)機(jī)具有單機(jī)能力大的優(yōu)點(diǎn)，可以大規(guī)模一次性加工d97=5～22μm的超細(xì)粉體(另配亞微米分級(jí)機(jī)二次分級(jí)，可以生產(chǎn)細(xì)至d97=2～5μm的亞微米粉體)，雖然能耗稍高(與立式磨比較1250目以下產(chǎn)品)，但是其產(chǎn)品的比表面積大，產(chǎn)品顆粒形狀好。

立式磨也具有單機(jī)能力大的特點(diǎn)，可以達(dá)到600目12t/h，突出優(yōu)勢是能耗低，因此，立式磨在加工600～1250目以下粉體產(chǎn)品時(shí)具有單機(jī)產(chǎn)量高、能耗低的優(yōu)勢。

立式磨可以節(jié)約能耗的原因在于它和球磨是兩種不同的技術(shù)路線，立式磨是采用碾壓、剪切原理對物料進(jìn)行粉碎，可以即時(shí)將達(dá)到粒度要求的顆粒隨氣流帶走，避免了物料在球磨機(jī)內(nèi)部的過研磨現(xiàn)象，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。立式磨的最大特點(diǎn)是在1250目以下的重鈣生產(chǎn)中電耗方面優(yōu)于球磨，較球磨機(jī)工藝，可節(jié)電20%～30%左右。

用立式磨生產(chǎn)重鈣的工藝在日本和我國臺(tái)灣地區(qū)用得較多，目前在大陸的臺(tái)商也基本采用這個(gè)工藝來生產(chǎn)重鈣產(chǎn)品，歐洲和美國等其他發(fā)達(dá)地區(qū)因?yàn)閷Ψ鄣钠焚|(zhì)要求較高，均采用傳統(tǒng)的球磨配分級(jí)機(jī)工藝，除此以外的國家和地區(qū)使用立磨較少。國內(nèi)目前實(shí)行球磨與立磨工藝并舉?，F(xiàn)將立式磨與球磨機(jī)的加工系統(tǒng)進(jìn)行比較，結(jié)果列于表3。

表3 立式磨與球磨機(jī)系統(tǒng)參數(shù)比較

3 結(jié)論

球磨機(jī)配分級(jí)機(jī)工藝可以滿足規(guī)?；a(chǎn)重鈣粉從600～6000目各種產(chǎn)品，因顆粒形狀好及比表面積高，所以應(yīng)用范圍比較廣泛。但是，由于球磨機(jī)研磨中不可避免的存在過研磨現(xiàn)象，產(chǎn)品的能耗相對較高。

立式輥壓磨利用碾壓粉碎原理，可以即時(shí)將達(dá)到粉碎粒度要求的顆粒隨氣流帶走，從而避免了球磨機(jī)的過研磨情況，達(dá)到了節(jié)能的目的。但是立式輥壓磨一般只能一次性生產(chǎn)1250目以下的粉體，大型立式磨在生產(chǎn)325～600目重鈣產(chǎn)品時(shí)節(jié)能效果比較明顯。

從超細(xì)產(chǎn)能看，球磨機(jī)工藝產(chǎn)能更大。

綜上所述，對于重鈣超細(xì)深加工的規(guī)?；a(chǎn)，球磨機(jī)配分級(jí)機(jī)和立式輥壓磨這兩種工藝裝備可以滿足要求，兩種工藝裝備技術(shù)各有優(yōu)勢，未來在重鈣加工行業(yè)將并舉使用。

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