超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)及設(shè)備的進(jìn)展

超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)及設(shè)備的進(jìn)展

中國的非金屬礦超級(jí)細(xì)粉體行業(yè)始于20世紀(jì)80年代，比發(fā)達(dá)國家發(fā)達(dá)得多。但在改革開放后的30年間,伴隨中國高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)的快速成長和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,中國的非金屬礦物超細(xì)粉體產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,年均增長率超過10%。超細(xì)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(xì)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(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)設(shè)備從20世紀(jì)80年代的幾乎完全引進(jìn)發(fā)展到現(xiàn)在年產(chǎn)各類超細(xì)粉碎、分級(jí)設(shè)備上千臺(tái)(套),不僅可以基本滿足國內(nèi)非金屬礦物超細(xì)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(gè)國家。主要超細(xì)粉碎設(shè)備生產(chǎn)廠家從20世紀(jì)90年代的寥寥數(shù)家,發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)十家。超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)設(shè)備生產(chǎn)廠家從最初的仿制國外設(shè)備和引進(jìn)消化國外先進(jìn)設(shè)備到自主創(chuàng)新,20年間與國際先進(jìn)水平的差距不斷縮小。本文從干法機(jī)械超細(xì)粉碎、濕式攪拌超細(xì)研磨機(jī)、干式球磨超細(xì)粉碎技術(shù)、精細(xì)分級(jí)技術(shù)與設(shè)備等方面綜述了超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)及設(shè)備的主要進(jìn)展。1機(jī)械超細(xì)粉碎近幾年,干法機(jī)械超細(xì)粉碎技術(shù)可以歸納為:產(chǎn)品精細(xì)化和設(shè)備大型化有顯著進(jìn)展、單位產(chǎn)品能耗和設(shè)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(jī)械超細(xì)粉碎設(shè)備的單機(jī)超細(xì)粉(d圖1和圖2為近年來開發(fā)的兩類干法機(jī)械超細(xì)粉碎設(shè)備。其中LHJ型超細(xì)機(jī)械粉碎機(jī),采用機(jī)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(xì)粉碎,產(chǎn)量0.85~1.4t/臺(tái)·h,能耗100~150kW·h/t;用于滑石的超細(xì)粉碎,產(chǎn)量1.4t/臺(tái)·h;能耗100kW·h/t。環(huán)輥類磨機(jī)用于方解石的超細(xì)粉碎(生產(chǎn)GCC),單機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到1000kg/h以上;能耗90~100kW·h/t。2超細(xì)攪拌磨的生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步近幾年,濕式超細(xì)攪拌研磨技術(shù)的主要進(jìn)展是:(1)產(chǎn)品更加精細(xì),設(shè)備粉碎極限進(jìn)一步下降,可以生產(chǎn)d新一代濕式超細(xì)攪拌研磨機(jī)通過攪拌器或攪拌機(jī)構(gòu)的優(yōu)化,提高了研磨效率或能量利用率;同時(shí)降低了粉碎極限,產(chǎn)品更加精細(xì)。如圖3所示攪拌磨可以生產(chǎn)d通過增大磨機(jī)的容積,超細(xì)攪拌磨的生產(chǎn)能力顯著提高。圖4所示為幾種單機(jī)容積5000L以上的大型超細(xì)攪拌磨機(jī)。超細(xì)攪拌磨攪拌結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、大型化以及智能化和數(shù)字化控制技術(shù)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(xì)碳酸鈣漿料生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展;表2所示為煤系高嶺土超細(xì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展。3研磨介質(zhì)的選擇由于精細(xì)分級(jí)技術(shù)的顯著進(jìn)步,球磨機(jī)+分級(jí)機(jī)系統(tǒng)干法超細(xì)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(shù)的改進(jìn)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(shí),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(tái)分級(jí)機(jī)(總裝機(jī)功率228.5kW),入料粒度≤30mm,第2段球磨機(jī)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(shù)4.1干法球磨機(jī)的應(yīng)用精細(xì)分級(jí)技術(shù)是近年來超細(xì)粉碎技術(shù)最重要的進(jìn)展之一。由于精細(xì)分級(jí)技術(shù)的進(jìn)步,超細(xì)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(jī)在礦物粉碎行業(yè),特別是非金屬礦物干式細(xì)磨和超細(xì)磨大量使用的原因之一。也正是由于精細(xì)分級(jí)技術(shù)的進(jìn)步,特別是分級(jí)或分離粒徑的下降和分級(jí)精度和效率的提高,使得許多傳統(tǒng)的細(xì)磨設(shè)備,如輥磨機(jī)、機(jī)械渦旋磨、球磨機(jī)廣泛用于超細(xì)粉碎作業(yè)。精細(xì)分級(jí)技術(shù)的進(jìn)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是分級(jí)精細(xì)度的提高,包括切割粒徑更細(xì),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(xì)粉碎濕式精細(xì)分級(jí)機(jī)主要是小直徑水力旋流器組和離心沉降式分級(jí)(離)機(jī)。近幾年,由于濕式大型攪拌磨或砂磨機(jī)主要通過自身操作參數(shù)的調(diào)節(jié)來控制產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布,因此在非金屬礦物超細(xì)粉碎中的應(yīng)用不如干式精細(xì)分級(jí)機(jī)普遍,但也有顯著的進(jìn)步。首先,對(duì)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(shè)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(xué)的組合,顯著提高了旋流器組的生產(chǎn)能力。對(duì)于離心沉降式分級(jí)(離)機(jī)來說,最主要的進(jìn)展是分離極限更小(可達(dá)到≤1μm)、分級(jí)效率提高、運(yùn)行更平穩(wěn)、磨損更小。5主要技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了提升近10年來,特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來,非金屬礦物超細(xì)粉碎技術(shù)和精細(xì)分級(jí)技術(shù)進(jìn)步的步伐顯著加快,平均3~5年上一個(gè)臺(tái)階,超細(xì)粉碎設(shè)備和精細(xì)分級(jí)設(shè)備的產(chǎn)品細(xì)度、單機(jī)