1 概述
1.1 重鈣簡(jiǎn)介
重鈣，是重質(zhì)碳酸鈣的簡(jiǎn)稱，是由天然碳酸鹽礦物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉狀無(wú)機(jī)填料，具有白度高、化學(xué)純度高、惰性大、不易化學(xué)反應(yīng)、熱穩(wěn)定性好、在400℃以下不會(huì)分解、吸油率低、折光率低、質(zhì)軟、干燥、不含結(jié)晶水、硬度低磨耗值小、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭、分散性好等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于人造地磚、橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、建筑用品、食品、醫(yī)藥、紡織、飼料、牙膏等日用化工行業(yè)，作填充劑起到增加產(chǎn)品的體積的作用，降低生產(chǎn)成本。用于橡膠中，可增加橡膠的體積，改善橡膠的加工性，起半補(bǔ)強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)作用，并可調(diào)節(jié)橡膠的硬度?？筛鶕?jù)需要提供不同粒度要求的普通重鈣粉、超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣、濕法研磨超細(xì)碳酸鈣、超細(xì)表面改性重質(zhì)碳酸鈣。
1.2 重鈣粉磨加工設(shè)備的使用現(xiàn)狀
重鈣粉體的加工分為干法和濕法兩種。
干法常用的設(shè)備有雷蒙磨、立式磨、環(huán)輥磨、球磨等。雷蒙磨主要加工80-400目的粗粉，早期的雷蒙磨主要以4R、5R機(jī)型為主，具有單機(jī)能耗高、維修率高、環(huán)保性能低等特點(diǎn)，隨著重鈣等非金屬礦行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，雷蒙磨也大有改進(jìn)，尤其以桂林鴻程HC2000大型雷蒙磨的問(wèn)世，單機(jī)成品250目D97產(chǎn)量高達(dá)40t/h,極大改變了業(yè)內(nèi)人士對(duì)雷蒙磨的傳統(tǒng)觀念。立式磨加多次分級(jí)后加工的粉體細(xì)度可達(dá)2500目，早期立式磨及其技術(shù)在國(guó)內(nèi)重鈣行業(yè)極少應(yīng)用，隨著國(guó)外及國(guó)內(nèi)臺(tái)資重鈣企業(yè)的極力推廣應(yīng)用，立式磨及其技術(shù)在內(nèi)地已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。環(huán)輥磨主要加工600-1500目超細(xì)粉，早期的環(huán)輥磨以福建龍巖環(huán)輥磨為代表，當(dāng)時(shí)的環(huán)輥磨存在機(jī)型小、產(chǎn)量低等問(wèn)題，但是其產(chǎn)品適應(yīng)了重鈣產(chǎn)業(yè)向超細(xì)加工的需求。近年來(lái)，隨著環(huán)輥磨的大量應(yīng)用，小型化的環(huán)輥磨逐步退出歷史舞臺(tái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)大型化環(huán)輥磨需求的呼聲越來(lái)越高，2012年，隨著桂林鴻程HCH1395大型環(huán)輥磨的誕生，并在廣西地區(qū)得到很好的應(yīng)用，單機(jī)產(chǎn)能相對(duì)早期的環(huán)輥磨得到很大的提升，1250目產(chǎn)品單機(jī)產(chǎn)能可達(dá)4.0-4.5t/h，為600-1500目超細(xì)粉領(lǐng)域規(guī)?；a(chǎn)提供了有力的保障。球磨機(jī)配套分級(jí)機(jī)技術(shù)在重鈣行業(yè)也有應(yīng)用，主要應(yīng)用于生產(chǎn)800-2000目的精細(xì)產(chǎn)品領(lǐng)域，此類產(chǎn)品附加值相對(duì)較高，但其系統(tǒng)工藝的高能耗、高噪音是諸多設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)有待改進(jìn)的指標(biāo)。
濕法研磨重鈣的研磨設(shè)備主要有剝片機(jī)、攪拌磨機(jī)和砂磨機(jī)等，但無(wú)論選擇哪種設(shè)備都必須保證重鈣的純度和白度不受污染，比如筒體內(nèi)襯和磨盤或攪拌器采用聚氨酯、陶瓷或其他高分子耐磨材料制造，而且在高固含量、高黏度、小研磨介質(zhì)的條件下磨機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)內(nèi)科研院所及企業(yè)也紛紛效仿國(guó)外超細(xì)（濕法）攪拌磨機(jī)，據(jù)報(bào)道長(zhǎng)沙某研究院已經(jīng)取得了一定進(jìn)步，對(duì)于2µm含量達(dá)到95%以下的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)，但是，2µm含量達(dá)到95-98%正在研發(fā)，而德國(guó)諸多公司已經(jīng)做得比較成功。
2 HCH1395大型環(huán)輥磨及其在重鈣微粉加工中的應(yīng)用
HCH1395大型環(huán)輥磨是桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限責(zé)任公司自主開(kāi)發(fā)的新一代大型高效重鈣微粉磨粉機(jī)。它借鑒了傳統(tǒng)環(huán)輥磨的工作原理，改進(jìn)了磨輥形狀、大小、數(shù)量匹配等，在不改變其他參數(shù)的情況下，離心碾壓力提高近30%，完善了磨輥與磨環(huán)接觸區(qū)，提高了粉碎效能，使得產(chǎn)品產(chǎn)量及細(xì)度都有了較大提升，產(chǎn)品的細(xì)度范圍可達(dá)0.008~0.038mm之間，同時(shí)，采用整體鑄造式底座加減震基礎(chǔ)，使得設(shè)備的運(yùn)行可靠性更高、維護(hù)保養(yǎng)更便捷，再有采用脈沖收塵器進(jìn)行產(chǎn)品收集，收集效率高，避免了粉塵外溢。通過(guò)和高精度分級(jí)機(jī)、脈沖收塵器等設(shè)備組合在一起組成為一個(gè)大型超細(xì)粉體加工系統(tǒng)，其具有產(chǎn)量大、單位功率產(chǎn)量高，綜合投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用低，環(huán)保性能高等特點(diǎn)?？蓾M足國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和不斷擴(kuò)大的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)需求。
2.1 HCH1395大型環(huán)輥磨簡(jiǎn)介
（1）HCH1395大型環(huán)輥磨的結(jié)構(gòu)
HCH1395大型環(huán)輥磨主要由整體底座、皮帶傳動(dòng)裝置、中心軸、轉(zhuǎn)盤、大小磨輥、磨環(huán)、潤(rùn)滑裝置、減震器、分級(jí)機(jī)等部件組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖1。
 （2）HCH1395大型環(huán)輥磨工作原理
電動(dòng)機(jī)通過(guò)電機(jī)皮帶輪經(jīng)皮帶傳輸?shù)街鳈C(jī)皮帶輪，主機(jī)皮帶輪帶動(dòng)中心軸上的轉(zhuǎn)盤作圓周公轉(zhuǎn)，安裝在轉(zhuǎn)盤上的磨輥繞中心軸旋轉(zhuǎn)，磨輥與磨輥銷之間存在很大的活動(dòng)間隙，在離心力的作用下磨輥水平向外擺動(dòng)，從而使磨輥壓緊磨環(huán)，磨輥同時(shí)繞磨輥銷自轉(zhuǎn)。物料通過(guò)磨輥與磨環(huán)之間的間隙，因磨輥的滾碾而達(dá)到粉碎和研磨作用，磨輥分為多層布置，物料通過(guò)第一層磨輥與磨環(huán)間為一次粉碎，接著將通過(guò)多層的多次粉碎，因此，物料得到充分的粉碎研磨，得到的產(chǎn)品細(xì)度細(xì)。（3）HCH1395大型環(huán)輥磨主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)列于表1。
表1 HCH1395大型環(huán)輥磨主要技術(shù)參數(shù)
| 技術(shù)參數(shù)
|
HCH1395 |
| 主機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) |
175 |
| 主機(jī)功率（kw） |
185 |
| 分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) |
0～1480 |
| 分級(jí)機(jī)功率（kw） |
75 |
| 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) |
1480 |
| 風(fēng)機(jī)功率（kw） |
132 |
| 產(chǎn)品粒度（mm） |
0.008～0.038（通篩率97%） |
| 產(chǎn)量（t/h） |
4.0～12.0 |
| 主機(jī)重量（kg） |
14580 |
2.2 針對(duì)重鈣微粉加工的特殊適應(yīng)性設(shè)計(jì)
①整體鑄造式底座，結(jié)構(gòu)扎實(shí)可靠，抗震能力強(qiáng)，環(huán)輥磨最大的缺點(diǎn)是主機(jī)震動(dòng)、噪音大，采用整體鑄造式底座可避免主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作震動(dòng)疲勞而造成的底座或其它構(gòu)件開(kāi)裂或損壞。
②主機(jī)配備減震彈性基礎(chǔ)，有效降低主機(jī)工作中產(chǎn)生的震動(dòng)，同時(shí)消除與其他周邊設(shè)備震動(dòng)引起的共振現(xiàn)象，相對(duì)于傳統(tǒng)環(huán)輥磨的硬性基礎(chǔ)，主機(jī)噪音、震動(dòng)減少30%，極大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了磨機(jī)的使用壽命，改善了車間工人的作業(yè)環(huán)境。
③新型的傳動(dòng)裝置，主機(jī)傳動(dòng)裝置采用皮帶傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)穩(wěn)定、可靠，維修方便快捷，主機(jī)研磨本體與主機(jī)傳動(dòng)裝置采用分體結(jié)構(gòu)，有效避免兩者共振現(xiàn)象的發(fā)生。
④分級(jí)機(jī)采用大型強(qiáng)制渦輪分級(jí)技術(shù)，處理量大，分級(jí)效率高，可使成品粒度在0.008~0.038mm之間無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，同時(shí)，采用氣封阻隔技術(shù)，分級(jí)精度高，分級(jí)效果好，無(wú)大顆粒污染，確保成品合格率的穩(wěn)定性。
⑤成品比表面積大：可一次性產(chǎn)制比表面積22400cm2/g（d97=10μm）～30400cm2/g （d97=3μm）的超微細(xì)粉。
⑥采用離線清灰脈沖收塵系統(tǒng)，具有過(guò)濾面積大、清灰效果強(qiáng)、濾袋使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，收塵效率高達(dá)99.99%，更能適應(yīng)高粉塵濃度、大水分的收塵工況，而且經(jīng)過(guò)該收塵系統(tǒng)氣粉分離后，排出的氣體含塵濃度≤30mg/m³達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，使得磨粉系統(tǒng)更加環(huán)保。
⑦結(jié)合環(huán)輥磨的工況，其耐磨件工作時(shí)多為擠壓、碾磨及沖擊，HC1395大型環(huán)輥磨的耐磨件材料采用耐磨合金制造，通過(guò)實(shí)踐證明，耐磨件使用壽命較市場(chǎng)上用的小型環(huán)輥磨延長(zhǎng)30%。
⑧優(yōu)化設(shè)備控制系統(tǒng)，設(shè)備控制采用全變頻PLC智能操作（多部件聯(lián)動(dòng)一鍵操作）模式，同時(shí)大規(guī)模生產(chǎn)中的集中遠(yuǎn)程控制，可以使用戶實(shí)時(shí)或?qū)嵉貢r(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。
3. 工藝系統(tǒng)和運(yùn)行效果
3.1 工藝流程及安裝外形
3.1.1 HCH1395大型環(huán)輥磨加工重鈣微粉工藝系統(tǒng)流程圖：如圖2
 圖2 HCH1395大型環(huán)輥磨加重鈣微粉工藝系統(tǒng)流程圖
3.1.2 HCH1395大型環(huán)輥磨系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)介
待粉磨的物料（原料）通過(guò)破碎機(jī)破碎成小于10mm的物料，經(jīng)斗式提升機(jī)提升到儲(chǔ)料斗，再由皮帶給料機(jī)定量送入主機(jī)腔進(jìn)行研磨，物料通過(guò)磨輥和磨環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被碾壓成粉體，磨碎的粉末由于重力作用落到底盤上，并在鼓風(fēng)機(jī)的氣流作用下被吹到主機(jī)上方的分級(jí)機(jī)進(jìn)行分篩，細(xì)度過(guò)粗者仍落入主機(jī)內(nèi)重磨，細(xì)度合乎規(guī)格者隨風(fēng)流入脈沖除塵器，收集后經(jīng)卸料閥排出即為成品。凈化后的氣流經(jīng)脈沖除塵器上方余風(fēng)管流入鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)路是循環(huán)的，除鼓風(fēng)機(jī)至研磨室為正壓外，其余管路內(nèi)氣流均在負(fù)壓下流動(dòng)，室內(nèi)衛(wèi)生條件較好。物料所含水分在研磨時(shí)受熱蒸發(fā)為氣體，管路中各法蘭接合處、進(jìn)料口等處泄入的氣體導(dǎo)致循環(huán)風(fēng)路中的風(fēng)量增加，這些增加的風(fēng)量經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)和主機(jī)之間的三通管道排入大氣。
3.2 HCH1395大型環(huán)輥磨粉磨不同細(xì)度產(chǎn)品產(chǎn)量及能耗：如下表2
表2 HCH1395大型環(huán)輥磨粉磨不同細(xì)度產(chǎn)品產(chǎn)量及能耗
| 物料 |
目數(shù)（目） |
通篩率% |
產(chǎn)量（t/h) |
電耗（度/噸） |
方解石 |
600 |
D97 |
8.5-10 |
31.5-36.9 |
| 800 |
D97 |
6.5-8.5 |
36.9-48.5 |
| 1250 |
D97 |
4.2-4.5 |
69.5-74.5 |
| 1500 |
D97 |
3.5-4.0 |
78.4-89.6 |
備注：以上以加工方解石莫氏硬度為3.0級(jí)，邦德功指數(shù)為9.25Kwh/t為例，由于各地物料不同，以上數(shù)據(jù)略有不同。
3.3 運(yùn)行效果
2013年HCH1395大型環(huán)輥磨在廣西桂林金山化工有限公司進(jìn)行試用。經(jīng)檢測(cè)，單臺(tái)HCH1395大型環(huán)輥磨產(chǎn)量穩(wěn)定在4.2.-4.5t/h。耐磨件的壽命平均在6000-6500小時(shí)。同時(shí)與同期其他廠家同類設(shè)備的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下表3：
表3 HCH1395大型環(huán)輥磨生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)比
| 設(shè)備名稱 |
HCH1395環(huán)輥磨 |
198型環(huán)輥磨 |
188型環(huán)輥磨 |
| 產(chǎn)品粒度范圍（目） |
400-1500目 |
400-1500目 |
400-1500目 |
| 產(chǎn)量（t/h）（D97=1250目） |
4.2-4.5 |
1.8-2.0 |
1.6-1.8 |
| 主機(jī)功率（kw） |
185 |
132 |
132 |
| 系統(tǒng)裝機(jī)總功率（kw） |
392 |
217 |
217 |
| 脈沖過(guò)濾面積m² |
560 |
200 |
200 |
| 主機(jī)震動(dòng)（減震基礎(chǔ)） |
低（有） |
高（無(wú)） |
高（無(wú)） |
| 自動(dòng)化程度 |
高 |
中 |
中 |
| 產(chǎn)品電耗（kw.h/t） |
69.5-74.5 |
86.5-96.5 |
96.5-108.5 |
4 結(jié)論
HCH1395大型環(huán)輥磨的運(yùn)行效果表明：該設(shè)備具備產(chǎn)能高、效率高、環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)，能滿足重鈣微粉行業(yè)日益大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求。
（1）生產(chǎn)投資費(fèi)用低。在保證同樣細(xì)度的前提下，1臺(tái)HCH1395大型環(huán)輥磨系統(tǒng)產(chǎn)能相當(dāng)于2臺(tái)以上市場(chǎng)上目前運(yùn)用較多的198、188型環(huán)輥磨，而設(shè)備占地僅為其2/3。
（2）生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保。HCH1395大型環(huán)輥磨系統(tǒng)單位產(chǎn)品能降和設(shè)備消耗比同類其他設(shè)備（立磨、球磨）降低25%-40%，磨粉系統(tǒng)采用全封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，無(wú)揚(yáng)塵，環(huán)境清潔。
作者：黃炳騰，盧樂(lè)民，范順利，容北國(guó)（桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限責(zé)任公司 廣西 桂林 ）
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