(中國粉體技術網/班建偉)非金屬礦物粉體的加工設備很多, 按作業名稱和產物細度可以分為破碎、細磨和超細磨。通常將粒度減小至2 0~1mm 的作業稱之為破碎; 再細的粉碎作業(一般粒度范圍為1 0 ~1000μm)稱為細磨;加工10μm 以下粉體的作業稱為超細磨礦或超細粉碎。
1 .粉碎加工設備現狀
1.1 破碎
目前,在非金屬礦物加工中的采用的破碎設備主要由顎式破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機、圓錐破碎機和輥式破碎機。這些破碎設備的性能及其應用如表1 。
非金屬礦加工廠的粗碎作業一般選用顎式破碎機; 硬礦石和中硬礦石的中、細碎破碎設備一般采用圓錐破碎機和輥式破碎機; 脆性和易碎性礦物采用反擊式破碎機和錘式破碎機。
輥式破碎機適于破碎脆性物料和避免過粉碎的物料, 它構造簡單、容易制造, 但滾筒易磨損、處 理量不如圓錐破碎機大。
反擊式破碎機和錘式破碎機適用于破碎中硬物料、特別是易碎性物料,如石灰石、方解石、滑石、高嶺石、石棉等。具有體積小、構造簡單、破碎比大、能耗低、處理量大、產品粒度均勻、選擇性破碎作用強等特點, 但設備易磨損、噪聲大。
1.2 細磨
細磨是礦石經破碎機破碎之后的繼續粉碎作業, 主要用于加工150~800 目(15~100μm)的粉體產品, 這種細度的粉體產品既可直接用作粒度要求無需超細的塑料、橡膠、油漆涂料、造紙、陶瓷、耐火材料、膠粘劑、油墨、玻璃、機械等工業領域的填料或顏料, 也可作為下續超細粉碎作業的原料。
常用設備是各類干法磨粉機, 如雷蒙磨、立式磨、機械沖擊磨、旋磨機、振動磨、干式球磨機、渦流磨、錘磨機、輥壓磨等。從是否使用研磨介質來說,這些設備又可分為兩類:一是無研磨介質磨機,包括雷蒙磨、立式磨及旋磨機,渦流磨、錘磨機、輥磨機、機械沖擊式磨機等; 二是介質研磨機, 包括干式球磨機、振動磨、行星磨、干式攪拌磨等(詳見表2 )。圖1 所示為常用的球磨機、棒磨機、雷蒙磨(懸輥式盤磨機)、輥磨機、渦流磨、廣義磨、振動磨等磨粉設備的示意圖。配套的分級設備大多是空氣離心式分級機。
1.3 超細粉碎
目前非金屬礦物粉體加工業中所用的超細粉碎設備主要有氣流磨、高速機械沖擊磨、攪拌球磨機、研磨剝片機、砂磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、塔式磨、旋風磨、輥(滾) 磨機、膠體磨等。其中氣流磨、高速機械沖擊磨、旋風磨、輥(滾)磨機等為干式超細粉碎設備;研磨剝片機、砂磨機、膠體磨等為濕式粉碎機; 攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、塔式磨等既可以用于干式也可以用于濕式超細粉碎。表3 所示為上述各類超細粉碎設備的粉碎原理、給料粒度、產品細度及應用范圍。
(a)球磨機;(b )棒磨機;(c )懸輥式磨粉機(雷蒙磨)系統;(d )輥磨機外形;(e )輥磨機內部結構;(f )拉桿式磨粉機;(g )H W V旋風磨;(h )Q W J 渦旋磨;(i )銷釘磨;(j )C W M 渦流磨;(k )C W J 粉碎機;(l )廣義磨;(m )柱磨機;(n )單筒振動磨:(o)雙筒振動磨
依靠內分級功能和借助外置分級裝置,氣流磨機可加工d97= 2~5μ m 的粉體產品產量從每小時幾十公斤到幾噸。目前氣流磨機主要有扁平(圓盤) 式、循環管式、對噴式、流化床逆向噴射式、旋轉沖擊式和靶式等幾種機型和數十余種規格(圖2)。在國內超細粉碎設備制造廠商中, 流化床氣流磨機的生產廠家最多。這些氣流磨主要用于滑石、石墨、硅灰石、鋯英石、重晶石等非金屬礦物的超細粉碎加工。
機械沖擊式超細磨機是國內非金屬礦行業選用較多的超細粉碎設備, 廣泛應用于煤系高嶺土、重晶石、方解石、大理石、滑石、葉臘石等中等硬度以下非金屬礦物的超細粉碎加工, 產品細度一般可達到d97= 1 0~3 0μm ,配以高性能的精細分級機后可以生產d97= 5~1 0μm 的超細粉體產品,產量從每小時幾百公斤到幾噸。
近兩年, 國內自主研發的L H J 型機械粉碎機以其較大的單機生產能力和較低的單位產品能耗及操作方便等性能在重晶石、滑石、煤系硬質高嶺土的干法超細粉碎加工中得到了廣泛應用。圖3 所示為用于非金屬礦物填料和顏料超細粉碎的機械沖擊式磨機。
介質超細研磨機包括攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、研磨剝片機、塔式磨、砂磨機等幾種類型。依攪拌機構的不同, 攪拌球磨機有軸棒式、圓盤式、螺旋式及棒盤復合式等幾種機型,圖4 所示為目前工業上應用的幾種大型攪拌磨機; 這種攪拌球磨機已廣泛用于高嶺土、重質碳酸鈣、云母、滑石、各種等的生產; 其中濕式攪拌磨的產品細度可達d 9 7= 2μm 左右,配置分級機后干式攪拌磨的產品細度可達d 97= 3μm 左右;立式螺旋攪拌球磨機和塔式磨既可濕式粉碎也可干式粉碎, 濕式粉碎產品細度可達d90= 2μm 左右,干式粉碎產品細度可達d97:5 ~10μm 。
超細振動球磨機有單筒、雙筒式等機型(圖5 ),已應用于石墨、石英、方解石等非金屬礦的細磨和超細磨;濕式振動球磨機的產品細度可達d97=3μm 左右,干式振動磨可達d97=10~20μm左右。用于超細粉碎的旋轉筒式球磨機(圖6 ),使用球或鋼段作研磨介質, 在生產中常與分級機構成閉路粉碎作業, 這種球磨機—分級機干式閉路作業應用于超細重質碳酸鈣的生產, 給料粒度≤5m m ,產品細度可在d97= 5~45μm 之間進行調控。
研磨剝片機主要有20、80、300 和500(升)等幾種機型(圖7 ),采用多級串聯配置、連續濕法研磨方式, 產品細度可達d97= 2μm 左右。
砂磨機主要有臥式和立式兩種機型(圖8),產品細度可達d97= 1~2μm 左右,砂磨機主要用于重質碳酸鈣、高嶺土、云母等的超細粉碎。
輥磨機和滾輪磨是利用碾( 擠) 壓作用和摩擦作用使物料粉碎, 再配置精細分級設備生產超細粉體的設備, 目前在工業上應用的機型主要有VRM 型滾輪磨和環輥磨(圖9)。這類磨機特別用于方解石、石灰石的細磨和超細磨, 生產400~1250目的產品。其中,VRM型滾輪磨的單機超細粉體(800~1250 目)生產能力可達5t/h;HLM內分級離心環輥磨的單機超細粉體生產能力可達1 . 5 t / h 。
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