劉桂桐，劉國俊

（華南理工大學(xué)，廣州華同科技開發(fā)公司，廣州 510641）

機(jī)械與設(shè)備

華同動(dòng)立磨技術(shù)在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用及優(yōu)勢

劉桂桐，劉國俊

（華南理工大學(xué)，廣州華同科技開發(fā)公司，廣州 510641）

動(dòng)立磨是為解決傳統(tǒng)磨機(jī)復(fù)雜、產(chǎn)能低、能耗高、磨損大、環(huán)保差等技術(shù)難題，吸取國際先進(jìn)技術(shù)以及發(fā)明者的最新研究設(shè)計(jì)理念，結(jié)合市場和生產(chǎn)實(shí)際需要，經(jīng)過多年潛心設(shè)計(jì)研制而成的。本文主要從動(dòng)立磨機(jī)的工作原理和構(gòu)造及動(dòng)立磨技術(shù)在在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)勢等方面進(jìn)行闡述。希望能給陶瓷行業(yè)節(jié)能做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

華同動(dòng)立磨；陶瓷行業(yè)；應(yīng)用；優(yōu)勢

1 前言

HTDM華同動(dòng)立磨（是劉國俊、劉桂桐兩人發(fā)明設(shè)計(jì)的，所以又名劉氏磨），已于2013年獲得國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。

動(dòng)立磨是為解決傳統(tǒng)磨機(jī)復(fù)雜、產(chǎn)能低、能耗高、磨損大、環(huán)保差等技術(shù)難題，吸取國際先進(jìn)技術(shù)以及發(fā)明者的最新研究設(shè)計(jì)理念，結(jié)合市場和生產(chǎn)實(shí)際需要，經(jīng)過多年潛心設(shè)計(jì)研制而成的。

動(dòng)立磨采用了目前國際上最為先進(jìn)的粉磨技術(shù)，不用鋼球、不用磨輥、磨盤等工作件，是一種無介質(zhì)的干法粉磨機(jī)，它具有節(jié)能，低碳環(huán)保、磨損少，建設(shè)投資省、生產(chǎn)效率高、運(yùn)行穩(wěn)定，比普通磨機(jī)節(jié)能45%～65%，甚稱磨機(jī)制造史上的又一重大革新，正所謂是“新時(shí)代的磨機(jī)”。動(dòng)立磨作為新一代技術(shù)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于金屬及非金屬礦物料的粉磨作業(yè)，在建材行業(yè)尤其是陶瓷原料的粉磨加工應(yīng)用上，更顯示出其粉磨工藝先進(jìn)、節(jié)能、低碳環(huán)保、無二次污染、細(xì)度可調(diào)，是比較理想的粉磨設(shè)備。

2 動(dòng)立磨機(jī)的工作原理和構(gòu)造

由粉碎理論知，隨著物料尺寸變小，表面積增大，所需耗費(fèi)的能量也增加。此外，對(duì)于球磨機(jī)、雷蒙磨這一類低頻率下工作的機(jī)械，物料達(dá)到一定的細(xì)度后，包附在研磨體表面的粉料形成了彈性墊襯，大大降低粉磨效果，因此，當(dāng)粉磨達(dá)到一定程度時(shí)，再用這些低頻的工作方法繼續(xù)粉磨和細(xì)磨，效率極低，電耗大、產(chǎn)能低，十分不經(jīng)濟(jì)。振動(dòng)磨和氣流磨粉碎是一些高頻率工作的細(xì)磨設(shè)備，其細(xì)度可達(dá)1 um，而且有較高的效率，但、由于是高頻率，其單產(chǎn)能力必定受到一定的限制，產(chǎn)能就很難達(dá)到生產(chǎn)的要求。動(dòng)立磨就是介乎這兩者之間，大大高于低頻工作方法，又接近于高頻率的工況條件，同時(shí)兼有高頻率的機(jī)械沖擊強(qiáng)力粉碎作用，又有氣流磨高頻沖擊式的強(qiáng)力粉碎作用，是兩種類型的綜合體，所以粉磨效率大大提高，同時(shí)產(chǎn)能也得到相應(yīng)的增大以滿足生產(chǎn)的要求。

HTDM華同動(dòng)立磨為立式結(jié)構(gòu)，由進(jìn)料口、傳動(dòng)裝置（包括轉(zhuǎn)子和傳動(dòng)軸部分）機(jī)體，粉碎工作腔、出料口、機(jī)座等構(gòu)成。工作時(shí)，傳動(dòng)裝置使主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)行。物料在頂部加入后，利用磨機(jī)內(nèi)特殊的渦輪反擊機(jī)構(gòu)把礦物料帶起并高速高頻率運(yùn)動(dòng)，利用物料本身的作用代替鋼球高速對(duì)撞，純屬是物料（顆粒）打擊物料的自粉碎過程；與此同時(shí)在轉(zhuǎn)子氣流的作用下物料顆粒被氣流夾帶著并高速循環(huán)不斷地運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中物料顆粒之間產(chǎn)生高頻強(qiáng)力的沖擊和磨削，物料在上述各種作用力的復(fù)合作用下而被強(qiáng)力粉碎；在這一過程中物料完全處在物料打擊物料的狀態(tài)，在應(yīng)力的作用下致使物料顆粒一個(gè)或多個(gè)斷面上發(fā)生無數(shù)的裂紋并不斷擴(kuò)大、加深和延伸，從而使物料顆粒裂解成微粒最終被粉碎，它集沖擊、撞擊、擠壓、剪切、磨削于一身，充分體現(xiàn)了裂紋理論和綜合理論的精粹的最新粉磨技術(shù)。產(chǎn)品的細(xì)度可達(dá)d97＜10 um，。物料被粉碎后，從底部排料管排出。因此，破碎比大，且出料均勻，由于物料主要是處在互相撞擊的狀態(tài)中被粉碎，故磨損件較少而且壽命長，襯板可長達(dá)一年以上，能耗低、無粉塵溢出，最突出的一點(diǎn)是無二次污染，這是其它粉磨設(shè)備無法比擬的。

（1）HTDM華同動(dòng)立磨的主要優(yōu)點(diǎn)

節(jié)能：電耗低節(jié)能明顯，比雷蒙磨、輥磨機(jī)節(jié)電35%～40%，比球磨機(jī)節(jié)電45%～65%，單位電耗：12～18kW·h/t。環(huán)保低碳：無粉塵冒出（微負(fù)壓操作），噪音低（50～65 dB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)＜80 dB），節(jié)省了環(huán)保費(fèi)用，完全達(dá)標(biāo)文明生產(chǎn)。

易損件少且使用壽命長：磨機(jī)襯板壽命可達(dá)一年以上，耐磨塊、襯板可全部采用耐磨陶瓷、剛玉或其它非金屬材料，避免二次污染，磨機(jī)內(nèi)部主軸承采用稀油潤滑并裝設(shè)水冷卻裝置可提高軸承壽命，具有降溫省耗的功能。

節(jié)省投資：磨機(jī)結(jié)構(gòu)緊奏簡結(jié)（含系統(tǒng)），占地空間少（相當(dāng)于球磨機(jī)30%），操作維護(hù)容易，細(xì)度調(diào)整方便。

結(jié)構(gòu)更優(yōu)越：由于采用了石打石的粉碎原理，赿硬的物料就越脆就越容易碎裂，也就是說越容易粉碎，磨機(jī)的粉碎能力越強(qiáng)，所以對(duì)中等硬度以上物料的粉磨完全不成問題、避免跑粗現(xiàn)象，也不存在過粉磨現(xiàn)象，產(chǎn)品顆粒外形好（以球形為多）、細(xì)度均勻、通過率保證。同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的傳動(dòng)裝置，提高可靠性，方便維護(hù)。

生產(chǎn)更安全：本磨機(jī)為無介質(zhì)磨，既沒有鋼球（段）也沒有磨盤、磨輥等工作件，完全是靠物料打擊物料而粉碎的狀態(tài)，不存在金屬機(jī)件間的撞擊和磨削的情況，如生產(chǎn)中落入鐵塊也可在粉碎腔中自然通過不會(huì)損壞機(jī)器；同時(shí)磨機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣流及流速起疏散和降低磨內(nèi)的溫度，磨機(jī)（系統(tǒng)）在常溫常壓下工作，出磨水份≤2%，溫度＜40℃，利于磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

產(chǎn)品細(xì)度好：采用HTDM華同動(dòng)立磨機(jī)所獲得的產(chǎn)品細(xì)度均勻，顆粒外形好，采用機(jī)外（循環(huán)風(fēng)）選粉機(jī)分級(jí)，細(xì)度調(diào)整控制方便，產(chǎn)能大、效率高。另外，動(dòng)立磨可作為終粉磨磨機(jī)，可為陶瓷干法生產(chǎn)工藝提供基本條件。

表1 HTDM型系列華同動(dòng)立磨主要技術(shù)參數(shù)（參考長石的粉磨）

3 動(dòng)立磨技術(shù)在在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)勢

（1）陶瓷原料的粉磨加工，主要是指對(duì)硬質(zhì)原料的粉磨，如長石、石英、石灰石、方解石、石膏、瑩石、滑石、白云石等中低硬度以上的礦料的粉磨和細(xì)磨，也可以應(yīng)用到陶瓷熔塊及部分陶土的細(xì)磨作業(yè)。

（2）動(dòng)立磨的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

動(dòng)立磨的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

（3）華同動(dòng)立磨在制備陶瓷原料長石粉中的應(yīng)用

長石是陶瓷主要的硬質(zhì)原料之一，并占有一定成分比例，粉磨能耗在陶瓷生產(chǎn)中也占有較大的比例。廣州市順達(dá)陶瓷原料公司，為了節(jié)省能耗，降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)素，于2012年10月對(duì)原有生產(chǎn)線進(jìn)行改造并采用了華同動(dòng)立磨粉磨系統(tǒng)。改造前該廠粉磨（長石礦）生產(chǎn)線，破碎工序：一級(jí)破碎取用600 mm×900 mm顎式破碎機(jī)，二、三，級(jí)破碎分別采用一臺(tái)∮1500沖擊破碎機(jī)，出料粒度≤15 mm（俗稱礦沙），砂料全部為露天堆場；粉磨工序：采用∮1.83×7M球磨機(jī)閉路粉磨系統(tǒng)（干法連續(xù)進(jìn)料），總裝機(jī)容量：306 kW、進(jìn)料粒度≤15 mm、進(jìn)料水份為10%、設(shè)計(jì)產(chǎn)量6～8 t/h，實(shí)際產(chǎn)量2～3 t/h，產(chǎn)品細(xì)度200目；單位電耗約100 kW·h/t，加上耗材約合120元/t，生產(chǎn)成本比較高。

表2 三種方案系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)比較表

改造僅是在球磨機(jī)傍邊新上一套HTDM20華同動(dòng)立磨粉磨系統(tǒng)（占地面積90 m2），原破碎工序無變。華同動(dòng)立磨系統(tǒng)是干法連續(xù)加料出料的粉磨系統(tǒng)，由中間料侖、電磁振動(dòng)加料器、磨機(jī)提升機(jī)、動(dòng)立磨主機(jī)、選粉機(jī)提升機(jī)、選粉機(jī)、回料皮帶機(jī)組成閉路圈流粉磨系統(tǒng)；電控由觸摸屏數(shù)字式顯示對(duì)磨機(jī)電機(jī)（含選粉機(jī)主軸電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)等）電流載荷、主軸承潤滑系統(tǒng)、軸承溫度以及加料量等進(jìn)行全自動(dòng)撿控。生產(chǎn)過程是用鏟車把沙料送入料侖，經(jīng)加料器進(jìn)入磨機(jī)提升機(jī)提升，物料從磨機(jī)頂部進(jìn)料管進(jìn)入磨機(jī)粉磨，然后從底部卸料管進(jìn)入選粉提升機(jī)再被送入選粉機(jī)進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后精粉（產(chǎn)品），按生產(chǎn)和市場需要，一種型式是直接加入水?dāng)嚢璩剡M(jìn)入到濕法除鐵工序；另一種是送入料侖進(jìn)行干粉袋包裝（噸裝）型式。新系統(tǒng)已于2013年三月成功投產(chǎn)；系統(tǒng)總裝機(jī)容量：267 kW，進(jìn)料粒度≤15 mm（其中夾帶少量零散的40～100 mm石塊）、水份≥10%、產(chǎn)品細(xì)度；200目，產(chǎn)量：12～16 t／h，產(chǎn)品外加鐵（鐵污染）：0.002%，平均電耗：19 kW·h／t，加上耗材約合30～35元/t。改造前后比較：直接生產(chǎn)成本（電耗材耗），改造后降低85元～90元／t，節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

從生產(chǎn)情況看，如果進(jìn)料水份降到6%以下（由于工廠處在珠江支流巴江河床內(nèi)的特殊原因，不能加設(shè)棚蓋及倉庫），進(jìn)料粒度降低到并控制在10 mm以內(nèi)（如采用一臺(tái)HT一SHyp三合一多功能破磨機(jī)代替二、三級(jí)破碎的沖擊破，粒度可在5 mm以內(nèi)），臺(tái)時(shí)產(chǎn)量將會(huì)進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本就可進(jìn)一步降低，經(jīng)濟(jì)效益就更加顯注；同時(shí)生產(chǎn)車間清潔、無粉塵飛揚(yáng)，全系統(tǒng)噪音最高的選粉機(jī)鼓風(fēng)機(jī)噪音約在70分貝以下，立磨主機(jī)為50～60分貝。除下雨天外，工廠粉磨生產(chǎn)正常運(yùn)行。

4 華同動(dòng)立磨在陶瓷原料粉磨的應(yīng)用選型

設(shè)定年產(chǎn)陶瓷硬質(zhì)原料長石粉 （60～200目）10萬t，為滿足生產(chǎn)需要，可采用以下三種方案：

方案Ⅰ：HTDM20—Ⅰ華同動(dòng)立磨系統(tǒng)

方案Ⅱ：5R4018A雷蒙磨系統(tǒng)

方案Ⅲ：擺輥式粉磨機(jī)系統(tǒng)

三種方案系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)比較如表2所示。

從表2可以得出以下幾方面的結(jié)論：

（1）從上表中的比較可以顯然看出，選用方案Ⅰ華同動(dòng)立磨系統(tǒng)，總裝機(jī)容量減少342 kW，比Ⅱ、Ⅲ方案年節(jié)電量約150萬度，每年僅生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)就減少了183～208萬多元；節(jié)電明顯，耗材少，尤其是避免二次污染，成本低，產(chǎn)品質(zhì)素及經(jīng)濟(jì)效益較之方案Ⅱ、Ⅲ好，并且能大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）方案Ⅰ技術(shù)先進(jìn)，效率高，產(chǎn)能大（是方案Ⅱ、Ⅲ的3～4倍），占地面積少（僅為方案Ⅱ、Ⅲ的30%～40%），噪音低（＜70 dB），無粉塵冒出、可達(dá)標(biāo)文明生產(chǎn)，工藝設(shè)備緊湊，管理維護(hù)方便，是陶瓷原料粉磨加工的最佳設(shè)備及選擇。

（3）統(tǒng)觀Ⅱ、Ⅲ方案，單機(jī)（系統(tǒng)）產(chǎn)能低，要達(dá)到年產(chǎn)量的要求，必須要3臺(tái)套以上才能滿足，這樣一方面工藝生產(chǎn)線多，建筑面積必然增大，場地要多，另一方面粉塵大噪音高、環(huán)保難達(dá)標(biāo)，管理繁雜；另外，最大的問題是：因雷蒙磨、擺輥式磨機(jī)所有的工作件幾乎都是鋼鐵制品，而且磨損大，物料受鐵污染較嚴(yán)重，大大增加了后續(xù)除鐵工序的負(fù)擔(dān)，同時(shí)存在維修工作量大、維護(hù)保養(yǎng)困難等問題。應(yīng)用華同動(dòng)立磨粉磨系統(tǒng)，在提高技術(shù)生產(chǎn)水平與產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源、人工費(fèi)、大幅度降低生產(chǎn)成本，同化管理、改善操作環(huán)境、減少噪音及粉塵污染、文明生產(chǎn)、增強(qiáng)適應(yīng)能力和市場競爭力等方面發(fā)揮不可估量的長遠(yuǎn)效益。