（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）當前全球?qū)Ψ墙饘俚V粉體的需求日益旺盛，僅僅對重鈣的消費在過去的10年內(nèi)需求量從3 500萬t增長到現(xiàn)在的近9 000萬t，年平均增長率近9.5%，預(yù)測在未來的10年內(nèi)全球?qū)Ψ墙饘俚V粉體的年需求量仍將保持高的增長率。在追求產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、粒徑分布均勻的同時，市場對非金屬礦粉體產(chǎn)品加工的節(jié)能降耗也要求迫切，對生產(chǎn)設(shè)備也提出更高的要求。
1 超細非金屬礦生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)狀
我國規(guī)?；?、工業(yè)化的超細粉體加工及超細粉碎與精細分級設(shè)備始于改革開放后，迄今為止，我國超細粉碎技術(shù)與裝備經(jīng)歷了從引進國外技術(shù)、裝備與國內(nèi)仿制到具有知識產(chǎn)權(quán)或發(fā)明專利的演變。其設(shè)備的處理能力、單位產(chǎn)品能耗、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高，與國外先進技術(shù)和設(shè)備綜合性能的差距逐漸縮小。
目前，我國的非金屬礦干法超細粉碎研磨工藝設(shè)備主要有雷蒙磨、攪拌磨、振動磨、環(huán)輥磨、球磨機和立式磨等。近年來，國家大力推行節(jié)能減排政策，節(jié)能降耗的設(shè)備環(huán)輥磨應(yīng)運而生。根據(jù)立式磨在水泥行業(yè)卓越的性能表現(xiàn)，使其成為理想的非金屬礦加工設(shè)備之一，它可以很好地滿足產(chǎn)品加工所要求的運行可靠、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)能顯著等性能(較球磨節(jié)能30%～40%)。
近年來，立磨在非金屬礦行業(yè)也得到了一些應(yīng)用，但是我國目前普通立磨生產(chǎn)的重質(zhì)碳酸鈣(簡稱重鈣)產(chǎn)品都在600目(d97＞23μm)以下，滿足不了市場對1250目(d97=10μm)超細粉體的規(guī)?；a(chǎn)需求。進入21世紀以來，在非金屬礦領(lǐng)域，臺灣超細立磨在大陸市場一直處于壟斷地位。
合肥水泥研究設(shè)計院超細微粉技術(shù)部在傳統(tǒng)的水泥立磨基礎(chǔ)上，將渦流超細分級系統(tǒng)技術(shù)推廣到立磨行業(yè)，將其與立磨研磨系統(tǒng)技術(shù)有機結(jié)合，成功研發(fā)立磨生產(chǎn)超細重鈣工藝系統(tǒng)。該超細立式磨生產(chǎn)系統(tǒng)可加工200～1500目的超細粉體，800目產(chǎn)品可以達到7t/h，能耗較低(800目產(chǎn)品能耗約為90kW·h/t，而球磨機工藝能耗達120kW·h/t)。常用干法工藝能耗及產(chǎn)能，見表1。
為了進一步說明，以生產(chǎn)1250目重鈣為例，分別從給料粒度、最佳生產(chǎn)細度范圍、粉碎機理、1 250目噸產(chǎn)品電耗、1250目噸產(chǎn)品單機生產(chǎn)規(guī)模等生產(chǎn)技術(shù)性指標的角度，對不同干法工藝的實際運行參數(shù)進行比較，比較結(jié)果見表2。
 通過表1和表2中可以看出，對上述幾種干法工藝的比較可見：
(1) 從超細產(chǎn)品的單機生產(chǎn)規(guī)?？矗瑳_擊磨、干式砂磨機和環(huán)輥磨的單機生產(chǎn)能力都偏小，相比較而言，球磨機和立式磨在同等情況下可以獲得更高的產(chǎn)量，易于實現(xiàn)重鈣規(guī)模化加工。
(2) 超細立式磨在重鈣超細加工時，最大特點是可以以較低的電耗(生產(chǎn)1 250目以下產(chǎn)品時)、較大的規(guī)模生產(chǎn)重鈣產(chǎn)品。
(3) 球磨的單機產(chǎn)能最大，在生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品時，性能更突出。新型超細立式磨可以一次性生產(chǎn)1500目以下的粉體，尤其是在生產(chǎn)400～1000目重鈣產(chǎn)品時節(jié)能效果比較明顯。
2 ATL新型超細立磨及其工藝技術(shù)特點
2.1 基于設(shè)備與工藝結(jié)合的磨輥研磨
ATL超細立磨磨輥研磨設(shè)計與市場上其他同規(guī)格普通磨機有明顯不同。如圖1所示正在使用中的磨盤和磨輥，其主要特點有：
(1) 特殊的雙曲弧面設(shè)計，更大的接觸面積，研磨區(qū)域粉磨壓力高度集中。
(2) 由普通雙輥設(shè)計更變?yōu)槿佋O(shè)計，提高粉磨效率。
(3) 每個磨輥使用雙油缸斜拉設(shè)計，高的研磨壓力使物料更易粉碎。由于離心力和傾斜的磨床將物料導(dǎo)向擋料環(huán)，ATL超細立磨具有物料層均勻的優(yōu)點，其他磨輥平坦型磨床會造成擋料環(huán)前物料堆積，降低粉磨效率。
2.2 特殊的機械設(shè)計和材料選擇
(1) 磨輥壓力。盡管粉磨壓力被降至1 000kN/m3，合成峰值粉磨壓力為220MPa，該壓力比市場上其他任何立磨都要高。這種高粉磨壓力是由外直徑上狹窄的粉磨區(qū)域產(chǎn)生的，因此保證了最高的粉磨效率。
(2) 磨損。耐磨部件采用耐磨合金材料，襯套以及襯板的磨損率范圍是2～3g/t。因其可反復(fù)補焊被認為是“綠色方法”，即使當耐磨部分使用壽命結(jié)束時也可循環(huán)利用。這是一種比使用任何類型的陶瓷材料(陶瓷材料很難修復(fù)利用，被認為是無生命的材料)更環(huán)保的途徑。
2.3 基于渦流分級的超細分級機
與此前的單轉(zhuǎn)子立式分級機相比，超細立磨特制的ADW10005NG多轉(zhuǎn)子渦輪分級機，NG 型葉片使分級工藝效率顯著提高，同時分級背壓降低了近25%，從而使系統(tǒng)阻力下降20%，相應(yīng)主風機電耗下降15%以上。經(jīng)過優(yōu)化的分級機更易于控制粒徑分布(PSD)。
2.4 直接添加化學助劑實現(xiàn)表面改性
立磨的另一個優(yōu)勢是可以在生產(chǎn)中直接對粉體進行改性活化處理。通過特殊的工藝設(shè)計，嚴格定量添加化學助劑和控制磨內(nèi)溫度，經(jīng)過在ATL1100立磨上反復(fù)試驗，化學助劑充分包覆在無機非金屬粉體表面得以實現(xiàn)。
采用這種直接添加化學助劑一次性實現(xiàn)表面改性，無需另外購買專門的改性設(shè)備，大大簡化了工藝流程，減少了投資成本。這種方法生產(chǎn)的功能型粉體，廣泛應(yīng)用于超細重鈣的人造大理石市場。
3 實施案例
位于廣西賀州旺高工業(yè)園的賀州某粉體公司是一個年生產(chǎn)能力達1 0 萬t 的重鈣企業(yè)。采用了一套ATL1100超細立磨系統(tǒng)，其主機設(shè)備配置見表3，合計功率515.5kW。
 該系統(tǒng)自2014年8月份調(diào)試成功并且考核驗收以來，其運轉(zhuǎn)率高達95%，生產(chǎn)的人造大理石專用超細碳酸鈣粉體，各項指標均達到優(yōu)質(zhì)人造大理石的專用碳酸鈣標準，得到客戶的肯定，市場需求旺盛。
表4顯示該套系統(tǒng)的性能指標以及其產(chǎn)品的分析情況(表中參數(shù)要求：①原料：方解石或大理石，莫氏硬度3，進料粒度≤1 5 m m ；②粒徑分布：以英國馬爾文公司Micro鐳射繞線射粒徑分析儀測定；③水分：放50g樣品于水分分析儀測定，在攝氏150℃下6min，測量檢定)。
4 結(jié)語
隨著使用經(jīng)驗更加豐富，設(shè)備設(shè)計與制造與工藝系統(tǒng)更加融合，設(shè)備為工藝提供解決方案，工藝為設(shè)備創(chuàng)造良好的工作條件，加之新技術(shù)、新工藝不斷被開發(fā)出來，設(shè)備的可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)不為用戶擔心，超細立磨粉磨超細粉體工藝已越來越得到市場的認可。
立式輥壓磨利用碾壓粉碎原理，可以及時將達到粉碎粒度要求的顆粒隨氣流帶走，避免了過研磨情況，從而達到了節(jié)能的目的。ATL超細立磨系統(tǒng)在生產(chǎn)超細重鈣領(lǐng)域的成功應(yīng)用，證明了其在超細研磨生產(chǎn)領(lǐng)域具有優(yōu)質(zhì)性能和較高應(yīng)用價值，其生產(chǎn)指標和產(chǎn)品性能指標均達到臺灣同等超細立磨的指標。理論和實踐說明，立磨可以滿足非金屬礦的大型化超細加工，其設(shè)備性能可靠、粉體質(zhì)量穩(wěn)定 ，同時其節(jié)能效果非常顯著。因此，立磨有望成為非金屬礦加工行業(yè)的主要選擇，其前景十分廣闊。
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