|
| |
| 超細(xì)碳酸鈣專用助磨劑的研制及其應(yīng)用 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-08 12:15:46 瀏覽次數(shù)： |
|
| |
1 研制背景
（1）輕質(zhì)碳酸鈣向重質(zhì)碳酸鈣的轉(zhuǎn)移
近幾年，重質(zhì)碳酸鈣行業(yè)發(fā)展迅速，隨著研磨加工水平的提高，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，2013年年產(chǎn)量已達(dá)2000萬噸以上，年增長率13%；在今后的幾年里，隨著環(huán)保要求的提高，重質(zhì)碳酸鈣的增長將會(huì)呈現(xiàn)更快的增長；國外一些發(fā)達(dá)國家的輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣比例為1:4，我國的比例幾乎為1:1 ，可以預(yù)計(jì)在將來的一段時(shí)間內(nèi)，重質(zhì)碳酸鈣將會(huì)迎來加大發(fā)展。
（2）重質(zhì)碳酸鈣超細(xì)趨勢(shì)的走向
隨重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用領(lǐng)域的拓展、應(yīng)用量的增加，產(chǎn)業(yè)對(duì)重質(zhì)碳酸鈣的細(xì)度要求越來越高，碳酸鈣的目數(shù)已不再是300-500目的粉體占主體，而是要求1500目以上或更高目數(shù)的鈣粉所占比例在迅速增大。也不再僅限于下游客戶為降低成本的需要，而出現(xiàn)了功能化的要求，這是碳酸鈣發(fā)展的重頭戲。
（3）重質(zhì)碳酸鈣超細(xì)化后的團(tuán)聚現(xiàn)象
研磨過程中，細(xì)度的增加，帶來的是團(tuán)聚問題，團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生，影響設(shè)備的產(chǎn)能、增加了噸電耗，更重要的是影響其下游的加工和使用，是一個(gè)需要高度關(guān)注的問題。
據(jù)資料介紹，國外已在廣泛使用助磨劑（或稱分散劑、也叫藥水）。在國內(nèi)僅有少數(shù)廠家使用，使用的多在引進(jìn)的“立磨”上。國內(nèi)雖也有廠家在生產(chǎn)，但規(guī)模不大，應(yīng)用領(lǐng)域或客戶較少。
（4）對(duì)助磨劑的要求
梳理重質(zhì)碳酸鈣的加工工藝，筆者分析認(rèn)為助磨劑應(yīng)該具有：（1）對(duì)下游客戶使用無不良影響；（2）使用方便；（3）較小影響鈣粉的白度；（4）使用量小，具有較高的助磨和分散作用；（5）對(duì)研磨工藝影響較?。ɑ虿挥绊懷心スに嚕?；（6）對(duì)設(shè)備無腐蝕等特點(diǎn)。
2 助磨劑應(yīng)用原理
（1）碳酸鈣粉碎的過程
碳酸鈣石料，在粉碎機(jī)中受到機(jī)械力的作用而被粉碎，機(jī)械力一般指擠壓、沖（打）擊、或剪切摩擦等，但無論是受一種力還是幾種力的作用，都會(huì)經(jīng)過裂紋形成-----裂紋擴(kuò)展-----裂紋斷裂------裂紋形成的循環(huán)過程。
隨著以上粉碎過程的循環(huán)，碳酸鈣的粒徑在變小，粉體的比表面積在增加，顆粒間的分子力在逐漸增加。當(dāng)分子力增大到一定程度時(shí)，團(tuán)聚現(xiàn)象開始出現(xiàn)，團(tuán)聚現(xiàn)象隨粒徑的變小而變突出，直至達(dá)到粉碎和團(tuán)聚的動(dòng)平衡，被粉碎鈣粉的表觀粒徑將不發(fā)生變化。而添加合適的助磨劑（或分散劑、藥水）是打破粉碎和團(tuán)聚動(dòng)平衡的有效化學(xué)方法之一。
（2）助磨劑的應(yīng)用原理
超細(xì)碳酸鈣專用助磨劑是在碳酸鈣粉碎裂紋產(chǎn)生時(shí)，隨著分散在循環(huán)風(fēng)中助磨劑的分子運(yùn)動(dòng)、滲透到裂紋中，加速裂縫變大、裂縫斷裂的循環(huán)，縮短顆粒循環(huán)的時(shí)間，提高設(shè)備產(chǎn)能。
因每一次顆粒斷裂的過程、受到分散在流動(dòng)風(fēng)中助磨劑分子的包圍，接受碳酸鈣顆粒的吸附，助磨劑中表面活性劑自然形成對(duì)顆粒的包裹，可以打破粉碎過程的粉碎和團(tuán)聚的平衡、使平衡朝著有利于粉碎的方向轉(zhuǎn)移，達(dá)到減少團(tuán)聚、提高產(chǎn)能、提高粉體流動(dòng)性的效果。
3 助磨劑的性能和指標(biāo)
（1）助磨劑的化學(xué)成分構(gòu)成
根據(jù)助磨劑的適用原理，經(jīng)過分析、驗(yàn)證，筆者認(rèn)為助磨劑應(yīng)該是一復(fù)合物，具有易分散、易流動(dòng)、無色或淡色的液體或粉體。
經(jīng)過資料查詢、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、設(shè)備驗(yàn)證，確定助磨劑可以由高分子聚合物、多元醇、有機(jī)鹽和陰離子表面活性物組成。
再經(jīng)過多次對(duì)原料的賽選和驗(yàn)證，確定了助磨劑原料和生產(chǎn)工序。又經(jīng)過多次調(diào)整和完善， 確定原材料規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)工藝、工藝參數(shù)， 形成了ZMF-01產(chǎn)品。
（2）助磨劑的物性參數(shù)及指標(biāo)
| 項(xiàng) 目 |
指 標(biāo) |
| 外 觀 |
無色或淺黃色透明液體 |
| 粘度（mPa.s 20 ℃） |
20-40 |
| PH值 |
6.0-7.0 |
（3）助磨劑的適用范圍
ZMF-01助磨劑適用于碳酸鈣礦石粗加工之后的精細(xì)研磨工序，特別適用于重質(zhì)碳酸鈣細(xì)度在500目以上、2000目以下的研磨工序。
（4）ZMF-01助磨劑使用
重質(zhì)碳酸鈣在研磨過程中使用該助磨劑可以減少研磨過程中顆粒之間的分子作用力，防止顆粒團(tuán)聚、降低無效研磨能耗、提高設(shè)備產(chǎn)能。
助磨劑的使用，應(yīng)在粗粉碳酸鈣精細(xì)研磨之前，用噴淋（或其他方式）方法將其噴淋在粗碳酸鈣粉體表面，并留有一定的潤濕時(shí)間。用量依不同目數(shù)，使用量如下表
| 碳酸鈣目數(shù) |
建議用量（‰） |
| 500-800 |
0.5-1 |
| 800-1250 |
1-1.5 |
| 1250-2000 |
＞1.5 |
4 助磨劑的應(yīng)用實(shí)例
（1）環(huán)輥磨生產(chǎn)記錄
| 日期 |
2014.6.4 |
地點(diǎn) |
安徽 |
產(chǎn)品目數(shù)（目） |
1250 |
| 設(shè)備名稱 |
億豐磨 |
型號(hào) |
YFM-86 |
生產(chǎn)線編號(hào) |
3# |
| 分級(jí)機(jī)顯示 |
32/2008 |
加料機(jī)顯示 |
37.0/720 |
其他 |
|
| 時(shí)間 |
添加量 |
主機(jī)電流 |
風(fēng)機(jī)電流 |
白度 |
流動(dòng)性 |
生產(chǎn)量(噸/小時(shí)) |
| 22:50 |
0 |
102 |
54 |
94 |
√ |
1.4 |
| 22:55 |
1.5‰ |
102 |
54 |
94 |
√ |
|
| 23:00 |
1.5‰ |
92.4 |
55.1 |
94 |
√√ |
|
| 23:15 |
1.5‰ |
91.9 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 23:30 |
1.5‰ |
92.8 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 24:00 |
1.5‰ |
92.5 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 檢測(cè)結(jié)果對(duì)比 |
D97 |
| 加ZMF-01之前 |
10.89 |
| 加ZMF-01之后 |
11.05 |
（2）球磨生產(chǎn)記錄
| 日 期 |
2014.6.8 |
地點(diǎn) |
河 南 |
產(chǎn)品目數(shù)（目） |
800 |
| 設(shè)備名稱 |
球磨 |
型號(hào) |
|
生產(chǎn)線編號(hào) |
1# |
| 分級(jí)機(jī)電流/轉(zhuǎn)速 |
57/783 |
加料機(jī)轉(zhuǎn)速 |
29 |
|
|
| 時(shí)間 |
添加量 |
主機(jī)電流 |
風(fēng)機(jī)電流 |
白 度 |
流動(dòng)性 |
生產(chǎn)量(噸/小時(shí)) |
| 12:55 |
0 |
335 |
240 |
94.15 |
√ |
6.2 |
| 13:25 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94.0 |
√ |
6.2 |
| 13:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 13:55 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:15 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 檢測(cè)結(jié)果對(duì)比 |
2μm含量 |
D97 |
D100 |
| 加ZMF-01之前 |
69.56（%） |
6.81μm |
17.85μm |
| 加ZMF-01之后 |
67.83（%） |
6.89μm |
18.02μm |
（3）立磨
| 試料時(shí)間 |
14.7.3 |
地點(diǎn)：江蘇 |
型號(hào)：立磨 |
添加量1‰ |
| 記錄時(shí)間 |
21:00 |
23:00 |
1:00 |
3:00 |
5:00 |
7:00 |
9:00 |
| 滾輪油壓（㎏/㎝²） |
67.3 |
68.5 |
68.6 |
68.5 |
68.6 |
68.9 |
68.8 |
| 主磨機(jī)頻率/電流（Hz/A) |
47/389 |
47/393 |
47/391 |
47/395 |
47/386 |
47/388 |
47/391 |
| 定量螺運(yùn)機(jī)頻率/電流（Hz/A) |
49/6.1 |
49/6.3 |
50/6.1 |
50/6.3 |
50/6.4 |
50/6.3 |
50/6.1 |
| 助磨劑定量刻度 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
| 主風(fēng)車（Hz/A) |
48/295 |
48/298 |
48/295 |
48/296 |
48/298 |
48/296 |
48/298 |
| 原料定量螺運(yùn)機(jī)頻率/電流（Hz/A) |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
| 磨機(jī)主機(jī)內(nèi)溫度（℃） |
52.9 |
53.7 |
53.1 |
53.6 |
53.5 |
53.1 |
53.7 |
| 磨機(jī)出入口差壓(mmaq) |
787 |
772 |
786 |
771 |
760 |
759 |
762 |
| 磨機(jī)入口溫度（℃） |
59.3 |
60.2 |
60.7 |
61.1 |
61.1 |
61.1 |
61.0 |
| 選粉機(jī)轉(zhuǎn)速/頻率（rpm/Hz) |
2367/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2342/44 |
2341/44 |
| 選粉機(jī)電流1（A） |
18.4 |
17.0 |
15.9 |
16.4 |
16.1 |
16.4 |
16.4 |
| 選粉機(jī)電流2（A） |
16.6 |
16.2 |
16.4 |
16.4 |
16.3 |
16.4 |
16.3 |
| 選粉機(jī)電流3（A） |
16.0 |
15.8 |
15.9 |
16.1 |
16.0 |
15.9 |
16.1 |
| 選粉機(jī)電流4（A） |
18.2 |
17.3 |
18.1 |
17.9 |
17.8 |
17.6 |
17.8 |
| 取樣化驗(yàn)時(shí)間 |
21:40 |
23:40 |
1:40 |
3:40 |
5:40 |
7:40 |
9:40 |
| 白度/水分（%） |
94/0.22 |
94/0.17 |
94/0.15 |
94/0.18 |
94/0.18 |
94/0.16 |
94/0.17 |
| 比表面積（㎝²/g) |
1.4632 |
1.4016 |
1.4169 |
1.3730 |
1.3730 |
1.4120 |
1.3731 |
| 平均粒徑/2μm含量（%） |
2.6/43.4 |
2.9/41.2 |
2.8/41.6 |
3.0/40.5 |
3.0/40.5 |
2.8/41.5 |
3.0/40.3 |
| 產(chǎn) 量 |
7.8噸/小時(shí) |
| 備 注 |
使用進(jìn)口的助磨劑產(chǎn)量為7.3噸/小時(shí) |
5 結(jié)論
從以上的生產(chǎn)記錄，我們得到以下結(jié)論：
（1）助磨劑ZMF-01使用方便，使用量小，對(duì)研磨工藝影響小，具有一定的通用性，在球磨、環(huán)輥磨和立磨上使用，對(duì)產(chǎn)能的提高具有普遍性；
（2）使用助磨劑ZMF-01后，鈣粉的流動(dòng)性或比表面積都有明顯改善，具有較高的助磨和分散作用，對(duì)下游客戶的使用無不良影響；
（3）使用助磨劑ZMF-01后，鈣粉的白度無明顯變化；
（4）對(duì)設(shè)備無腐蝕性。
作者：鄭生力，南京威格德塑料科技有限公司
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
