超細粉碎與精細分級技術及設備的進展

超細粉碎與精細分級技術及設備的進展

中國的非金屬礦超級細粉體行業(yè)始于20世紀80年代，比發(fā)達國家發(fā)達得多。但在改革開放后的30年間,伴隨中國高技術新材料產(chǎn)業(yè)的快速成長和經(jīng)濟的高速發(fā)展,中國的非金屬礦物超細粉體產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,年均增長率超過10%。超細粉體產(chǎn)量由1980年的4萬t左右發(fā)展到2007年的1000萬t左右;超細粉體加工企業(yè)由1980年的不足十家發(fā)展到2007年的600余家。超細粉碎與精細分級設備從20世紀80年代的幾乎完全引進發(fā)展到現(xiàn)在年產(chǎn)各類超細粉碎、分級設備上千臺(套),不僅可以基本滿足國內(nèi)非金屬礦物超細粉體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要,而且出口到歐洲、東南亞、南亞、中東、非洲、南美洲等數(shù)十個國家。主要超細粉碎設備生產(chǎn)廠家從20世紀90年代的寥寥數(shù)家,發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)十家。超細粉碎和精細分級設備生產(chǎn)廠家從最初的仿制國外設備和引進消化國外先進設備到自主創(chuàng)新,20年間與國際先進水平的差距不斷縮小。本文從干法機械超細粉碎、濕式攪拌超細研磨機、干式球磨超細粉碎技術、精細分級技術與設備等方面綜述了超細粉碎與精細分級技術及設備的主要進展。1機械超細粉碎近幾年,干法機械超細粉碎技術可以歸納為:產(chǎn)品精細化和設備大型化有顯著進展、單位產(chǎn)品能耗和設備磨耗顯著降低、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性顯著提高。目前,干法機械超細粉碎設備的單機超細粉(d圖1和圖2為近年來開發(fā)的兩類干法機械超細粉碎設備。其中LHJ型超細機械粉碎機,采用機械沖擊和顆粒自旋剪切、摩擦原理,給料粒度≤30mm;用于煤系硬質(zhì)高嶺土的超細粉碎,產(chǎn)量0.85~1.4t/臺·h,能耗100~150kW·h/t;用于滑石的超細粉碎,產(chǎn)量1.4t/臺·h;能耗100kW·h/t。環(huán)輥類磨機用于方解石的超細粉碎(生產(chǎn)GCC),單機生產(chǎn)能力達到1000kg/h以上;能耗90~100kW·h/t。2超細攪拌磨的生產(chǎn)和技術進步近幾年,濕式超細攪拌研磨技術的主要進展是:(1)產(chǎn)品更加精細,設備粉碎極限進一步下降,可以生產(chǎn)d新一代濕式超細攪拌研磨機通過攪拌器或攪拌機構的優(yōu)化,提高了研磨效率或能量利用率;同時降低了粉碎極限,產(chǎn)品更加精細。如圖3所示攪拌磨可以生產(chǎn)d通過增大磨機的容積,超細攪拌磨的生產(chǎn)能力顯著提高。圖4所示為幾種單機容積5000L以上的大型超細攪拌磨機。超細攪拌磨攪拌結(jié)構的優(yōu)化、大型化以及智能化和數(shù)字化控制技術的采用,使其生產(chǎn)能力和單位產(chǎn)品能耗顯著降低。表1所示為中國大陸超細碳酸鈣漿料生產(chǎn)技術進展;表2所示為煤系高嶺土超細生產(chǎn)技術進展。3研磨介質(zhì)的選擇由于精細分級技術的顯著進步,球磨機+分級機系統(tǒng)干法超細粉碎的單條線生產(chǎn)能力顯著提高,以GCC為例,1250目(d由于組合使用球形研磨介質(zhì)和短柱形研磨介質(zhì)及其它工藝技術的改進和助磨劑的合理使用,單位產(chǎn)品能耗降低、磨耗減少;產(chǎn)品粒度分布更趨合理,產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性顯著提高。由于采用非鐵質(zhì)研磨介質(zhì)和襯板,在研磨高硬度物料,如石英粉時,可以避免鐵質(zhì)污染,確保產(chǎn)品白度。例如,2008年國內(nèi)出口到朝鮮的一條石英粉生產(chǎn)線采用連續(xù)兩段球磨配一臺分級機(總裝機功率228.5kW),入料粒度≤30mm,第2段球磨機規(guī)格Φ1.83m×7.0m,采用氧化鋁質(zhì)襯板和研磨介質(zhì),800目(d4分類技術4.1干法球磨機的應用精細分級技術是近年來超細粉碎技術最重要的進展之一。由于精細分級技術的進步,超細粉碎作業(yè)的過磨現(xiàn)象減少,粉碎效率提高,這正是干式球磨機在礦物粉碎行業(yè),特別是非金屬礦物干式細磨和超細磨大量使用的原因之一。也正是由于精細分級技術的進步,特別是分級或分離粒徑的下降和分級精度和效率的提高,使得許多傳統(tǒng)的細磨設備,如輥磨機、機械渦旋磨、球磨機廣泛用于超細粉碎作業(yè)。精細分級技術的進展主要體現(xiàn)在兩個方面:一是分級精細度的提高,包括切割粒徑更細,分離精度更高;二是處理能力的提升(表3)。圖5為國外可生產(chǎn)d4.2非金屬礦物超細粉碎濕式精細分級機主要是小直徑水力旋流器組和離心沉降式分級(離)機。近幾年,由于濕式大型攪拌磨或砂磨機主要通過自身操作參數(shù)的調(diào)節(jié)來控制產(chǎn)品細度和粒度分布,因此在非金屬礦物超細粉碎中的應用不如干式精細分級機普遍,但也有顯著的進步。首先,對于小直徑水力旋流器來說,由于采用非金屬材料或高分子材料,設備的抗磨性能顯著提高,工況的穩(wěn)定性顯著改善;此外,通過科學的組合,顯著提高了旋流器組的生產(chǎn)能力。對于離心沉降式分級(離)機來說,最主要的進展是分離極限更小(可達到≤1μm)、分級效率提高、運行更平穩(wěn)、磨損更小。5主要技術指標實現(xiàn)了提升近10年來,特別是進入21世紀以來,非金屬礦物超細粉碎技術和精細分級技術進步的步伐顯著加快,平均3~5年上一個臺階,超細粉碎設備和精細分級設備的產(chǎn)品細度、單機