1 石英微粉簡(jiǎn)介
（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石英粉(同石英砂)又稱硅微粉。 石英砂是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2，石英砂的顏色為乳白色、或無(wú)色半透明狀，硬度7，性脆無(wú)解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，密度為2.65，堆積密度(20～200 目為1.5)，其化學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于KOH 溶液，熔點(diǎn)1650℃。 從礦山開采出的石英石經(jīng)加工后，一般細(xì)度在120 目以上(小于120 目)的產(chǎn)品稱石英砂，超過(guò)120 目的產(chǎn)品稱為石英粉。
高品質(zhì)的石英微粉作為一種基礎(chǔ)工業(yè)原料在玻璃、玻璃纖維、 陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、鑄造、研磨材料、電子、光纖等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
2 石英微粉加工中粉磨設(shè)備的使用現(xiàn)狀
從石英砂變成高品質(zhì)的石英微粉是一個(gè)艱難的過(guò)程，目前國(guó)內(nèi)粉磨石英的主要設(shè)備為雷蒙磨和棒磨機(jī)，用雷蒙磨粉磨時(shí)產(chǎn)量只有1 噸左右，效率低、能耗高、產(chǎn)品粒度難于控制。用棒磨機(jī)時(shí)以上各項(xiàng)參數(shù)還不如雷蒙磨。另外一個(gè)問題是：隨著微粉中細(xì)度的增高，含鐵量也在增高，特別是棒磨機(jī)由于存在耐磨材料之間自身的無(wú)效碰撞，造成含鐵量巨高，并且雷蒙磨的耐磨材料采用高錳鋼材質(zhì)，高錳鋼屬于弱磁性，在這種情況下，很難去其中的機(jī)械鐵（石英粉中含有的鐵屬于有害雜質(zhì)，這一行業(yè)對(duì)此有相關(guān)的要求，詳見表1）。如何大幅度提高石英微粉磨的產(chǎn)能的同時(shí)又降低其中鐵的含量，節(jié)能降耗是成為這一行業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)必須要解決的技術(shù)難題。
3 立磨的簡(jiǎn)介和在石英微粉制粉行業(yè)的特殊適用性
針對(duì)上述問題，我們研制開發(fā)的LM 型立式磨有可能為大量粉磨石英降低單位產(chǎn)品能耗提供幫助。LM型立式磨是黎明重工在廣泛吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外立式磨應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的一種烘干兼粉磨的高效節(jié)能設(shè)備。它既有萊歇磨可翻輥檢修的優(yōu)點(diǎn)，又具有MPS 磨輥套可翻面使用、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，集細(xì)碎、烘干、粉磨、選粉、輸送為一體，具有粉磨效率高、電耗低、烘干能力大、產(chǎn)品細(xì)度易于調(diào)節(jié)、工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、噪音低、無(wú)粉塵污染、磨耗低、檢修方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。
 3.1 立磨的簡(jiǎn)介
（1）LM 型立磨的結(jié)構(gòu)立式磨基本有減速機(jī)、機(jī)體、磨輥磨盤、分離器、傳動(dòng)臂、機(jī)架、液壓缸、限位器等幾部分組成。設(shè)備結(jié)構(gòu)詳見圖1。
（2）LM 型立磨的工作原理
主電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)熱風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入立磨機(jī)體內(nèi)，物料從下料口落在磨盤中央，在離心力的作用下，物料從磨盤中央向邊緣均勻移動(dòng)，經(jīng)過(guò)磨盤上的粉磨輥道區(qū)域時(shí)，受到磨輥的碾壓，大塊物料直接被壓碎，細(xì)粒物料受擠壓后形成料床進(jìn)行粒間粉碎。被粉碎的物料繼續(xù)向磨盤邊緣移動(dòng)，直到被風(fēng)環(huán)處的強(qiáng)氣流帶走，而較大的顆粒物料又重新掉落到磨盤上繼續(xù)粉碎，氣流中的物料經(jīng)過(guò)上部的分離器時(shí)，在轉(zhuǎn)子葉片的作用下，粗顆粒重新回到磨盤上粉磨，合格的細(xì)粉隨氣流一起出磨，被系統(tǒng)的集粉器收集，被收集到的粉料即為立磨磨出的產(chǎn)品?；烊胛锪系蔫F塊等雜物隨物料運(yùn)動(dòng)到磨盤邊緣時(shí)，由于自身重量大而不能被風(fēng)吹起，跌落至磨機(jī)下腔被安裝在磨盤底部的刮料板刮入排渣口排出機(jī)外。
 （3 ）技術(shù)參數(shù)（以LM170 型為例）
粉磨物料: 石英；磨盤中徑: 1700mm；磨輥直徑:1400mm；寬度:460mm；磨輥數(shù)量: 2 個(gè)；傳動(dòng)功率:400kW；保證產(chǎn)量:10～15t/h；產(chǎn)品細(xì)度：100 目100% 通過(guò)，200目99% 通過(guò)，325 目（45 μ m）99.9%通過(guò)。
3.2 石英微粉制粉的特殊適用性和針對(duì)這一問題做的設(shè)計(jì)
(1)動(dòng)力系統(tǒng)
立磨的動(dòng)力系統(tǒng)是指磨盤、主減速機(jī)、主電動(dòng)機(jī)等三大部分，磨盤的轉(zhuǎn)速將是我們?cè)O(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。立式磨采用料床粉磨原理粉磨物料，是由磨輥多次滾壓和磨削落在磨盤上的物料，磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，物料受離心力的作用而外移，磨盤的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了物料在磨盤上的運(yùn)動(dòng)速度和停留時(shí)間,磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)愈快，物料外移的速度也愈快，難磨的物料可能因尚未磨到合理的細(xì)度而移送出磨盤外，從而使產(chǎn)品達(dá)不到要求的細(xì)度和粉磨效率低下；反之，過(guò)粉磨也會(huì)使粉磨效率低下。磨盤轉(zhuǎn)速不同亦同樣會(huì)造成磨盤上物料間相互磨擦力和運(yùn)動(dòng)軌跡的不相同。要提高粉磨產(chǎn)品的細(xì)度和磨機(jī)的粉磨效率，磨盤轉(zhuǎn)速必須和物料的被粉磨速度相平衡和匹配，因此不同的磨機(jī)結(jié)構(gòu)和粉磨不同的物料的磨機(jī)磨盤轉(zhuǎn)速是不相同的。
礦渣和石英在化學(xué)成分及易磨功指數(shù)上相差不大，都在20～25kW/t范圍內(nèi)，石英微粉的成品細(xì)度要比礦渣要求略高。因此我們?cè)O(shè)計(jì)的石英立式磨的K 值也要象磨礦渣那樣采用比生料磨的K值小20%，石英立磨的磨盤轉(zhuǎn)速比同類型同規(guī)格的生料磨要低20%左右，確定用于這類物料在此細(xì)度要求的情況下，磨盤轉(zhuǎn)速為38 轉(zhuǎn)/ 分。
( 2 ) 磨盤襯板和磨輥輥套的設(shè)計(jì)
石英超細(xì)粉磨時(shí)磨盤上物料中含有很細(xì)的1 μm～40μm微細(xì)顆粒，生產(chǎn)時(shí)由于氣流原因?qū)е铝洗驳奈锪铣錆M了大量氣體,即料床已有流態(tài)化的趨勢(shì)，容易使立磨不能有效地嚙入大量的顆粒群, 造成輥輪的滑動(dòng)或輥前堆積。
石英立磨的磨輥采用輪胎型，磨盤襯板采用碗型，一方面是為了避免磨輥工作面的邊緣磨損效應(yīng)，可翻面再使用，延長(zhǎng)了使用壽命，輪胎型磨輥的弧面趨于陡，利用鼓輥-碗盤結(jié)構(gòu)自行排氣，實(shí)現(xiàn)單輥?zhàn)孕袦?zhǔn)備料床的原理控制料床減少振動(dòng)。磨輥內(nèi)側(cè), 輥盤間隙大, 形成料床準(zhǔn)備區(qū), 料床松散，磨輥外側(cè),輥盤間隙小, 料床進(jìn)一步密實(shí)，形成高效粉磨區(qū)。在整個(gè)粉磨過(guò)程中, 即使成品比表面積很大， 也能做到平穩(wěn)操作,振動(dòng)小。
另一方面磨盤邊緣上具有一定高度的擋料環(huán)結(jié)構(gòu)，它可以有效地阻滯物料,降低磨盤上物料的運(yùn)動(dòng)速度,達(dá)到磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。磨輥與襯板合理配合如圖2。
 解決此問題, 一方面要求磨盤上的物料在在進(jìn)入碾磨區(qū)域前必須進(jìn)行部分排氣, 從而使磨輥、磨盤可較順利有效的碾磨物料。
石英微粉的應(yīng)用行業(yè)對(duì)微粉的含鐵量有著嚴(yán)格的要求，因此立式磨磨輥、磨盤上的耐磨材料均均采用高鉻鑄鐵。高鉻鑄鐵是世界范圍內(nèi)幾乎是鋼鐵材料中最耐磨的材料之一，而且其經(jīng)濟(jì)性也是相當(dāng)好的，因此在重工、立磨行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。而且這種材料不像雷蒙磨所用的高錳鋼那是弱磁性的，相反因磨損混入石英微粉中的高鉻鑄鐵很容易被磁鐵吸引，這樣即便微粉中有少量的機(jī)械鐵也很方便除掉。
由以上原理可知，立磨在工作時(shí)粉磨區(qū)域根本沒有耐磨件的直接接觸，物料和耐磨件之間屬于滾動(dòng)摩擦，因此其粉磨的鐵耗是相當(dāng)?shù)男〉摹Ａ⒛?yīng)用到水泥生料的粉磨情況下，行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的對(duì)磨輥輥套及磨盤襯板的磨耗數(shù)據(jù)為5～6g/t。根據(jù)我公司在粉磨行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，理論上粉磨石英微粉的磨耗將在50～60g/t 之間，我們LM170 耐磨件的總質(zhì)量在6500Kg 左右，一般情況下耐磨件在磨損了重量的1/3 后就不宜再使用了，用以上數(shù)據(jù)計(jì)算一套耐磨件可以磨這種石英微粉的總量為39400 噸，預(yù)計(jì)壽命在3800小時(shí)左右。不難根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行含鐵量計(jì)算，結(jié)果為0.006%，假設(shè)磨機(jī)系統(tǒng)摩擦的鐵耗為粉磨的兩倍為0.012（實(shí)際上是不可能達(dá)到兩倍的），計(jì)算其總鐵耗也不會(huì)超過(guò)0.02%，這一結(jié)果是相當(dāng)可觀的，因此耐磨件的實(shí)際使用壽命就成了驗(yàn)證這一設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
( 3 ) 分離器的新結(jié)構(gòu)
分離器的主要功能是將合格的物料及時(shí)分離出來(lái)。傳統(tǒng)磨機(jī)生產(chǎn)200目以下較粗的石英粉的時(shí)候，所用的是普通的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，這種選粉機(jī)雖然效率比較高，但是不適合更細(xì)的石英微粉產(chǎn)品的分級(jí)。我們認(rèn)真仔細(xì)地研究分析了當(dāng)今先進(jìn)的高效組合式選粉機(jī)，如LV 選粉機(jī)、O-sepa選粉機(jī)、SLS 選粉機(jī)等，結(jié)合我公司多年超細(xì)微粉磨的設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)出適合石英立式磨分離器（動(dòng)靜態(tài)組合式選粉機(jī)），重點(diǎn)考慮選粉區(qū)域部分以及顆粒運(yùn)動(dòng)的控制，調(diào)整了動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子與導(dǎo)向葉片的間距、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向葉片片數(shù)和幾何尺寸、并且對(duì)轉(zhuǎn)子采用氣密封結(jié)構(gòu)，能有效地避免大顆粒進(jìn)入成品，從而降低循環(huán)負(fù)荷，提高研磨效率。物料在分離器中分離示意見圖4 和圖5。
4 工藝系統(tǒng)和運(yùn)行效果
4.1 工藝流程
石英粉磨工藝系統(tǒng)流程如圖6，簡(jiǎn)述如下：經(jīng)過(guò)破碎的粒狀石英儲(chǔ)存在原料倉(cāng)中，倉(cāng)下裝有閥門，經(jīng)斗式提升機(jī)提到工藝系統(tǒng)需要的高度后落到皮機(jī)上，經(jīng)最終除鐵后，落入中間料倉(cāng)，在料倉(cāng)下部與封閉式定量給料機(jī)封閉相連接。且封閉是定量給料機(jī)與立磨也是封閉式連接，這樣中間料倉(cāng)中的物料，就很好的起到了鎖風(fēng)的介質(zhì)。封閉式定量給料機(jī)具有皮帶秤、輸送物料、配合鎖風(fēng)、定量給料的四大功能，在封閉式定盤的壽命。收塵器收集的石英粉成品經(jīng)輸送裝置送入石英粉倉(cāng)，以備使用。
4.2 運(yùn)行效果
第一臺(tái)LM170 石英立式磨安裝完畢后，經(jīng)過(guò)了設(shè)備試運(yùn)行，系統(tǒng)配套設(shè)備調(diào)整及系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整后順利投產(chǎn)，設(shè)備運(yùn)行初期，系統(tǒng)平穩(wěn)正常運(yùn)行，產(chǎn)量穩(wěn)定在10t/h 以上，系統(tǒng)平均電耗低于65kWh/t，其余參數(shù)，均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，產(chǎn)品機(jī)械鐵容易除去，含鐵量符合客戶的需方要求。后期經(jīng)反饋，耐磨件的壽命平均在3000～3500 小時(shí)之間。
5 結(jié)論
LM170 石英立式細(xì)磨的運(yùn)行效果說(shuō)明，與雷蒙磨相比，單機(jī)生產(chǎn)能力提高了10 倍，滿足了需要石英微粉行業(yè)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要，同時(shí)，單位產(chǎn)品能降和設(shè)備消耗比雷蒙磨粉磨系統(tǒng)降低40% 以上。立磨用于粉磨硬度較高、細(xì)度較高的石英微粉尚且有這么好的適應(yīng)性，相信必將促進(jìn)其它種類非金屬礦生產(chǎn)企業(yè)迅速提高企業(yè)規(guī)模，并且實(shí)現(xiàn)低碳排放。
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