1 Detritor 立式攪拌磨機
1. 1 結構和工作原理
由Metso 礦物公司制造的Detritor 立式攪拌磨機,是英國陶瓷黏土公司為高嶺土磨礦而研制的一種立式棒式攪拌磨機( 見圖3) 。該機由筒體、棒式攪拌器、傳動裝置和機架等組成。磨機有一個八邊體外殼,用來支撐安裝在磨機中心軸上的多層長棒攪拌器,磨礦筒體的高度與直徑比大致為1∶1。工作時,Detritor 磨機筒體固定不動,筒內充滿一定介質球( 鋼球,鋯球,剛玉球等) ,棒式攪拌器在電機驅動下以中高速度旋轉,轉速達550 r /min,其棒梢速度可達11 m/s。
磨機攪拌器采用旋轉運動方式,利用棒式攪拌器旋轉動能,帶動筒體內介質球與料漿作多維循環轉運動,使介質與料漿混合物近似流態化,物料在介質球間受到強大的沖擊力和剪切力的作用下而被有效地粉磨。在精確控制給礦礦漿流量作業參數下,物料經過充分磨碎、自然沉降分級和離心力分級過程后,上升到磨機上端的細粒料漿,通過磨機上部備有的一套篩孔尺寸為300 μm 的篩網后,溢流出成為合格產品,球介質不能通過篩網而留在磨機中。
圖1 Detritor 立式攪拌磨機示意圖
1.2 技術性能與應用
Detritor 立式攪拌磨機在實際運行中,攪拌磨工作的過程參數控制非常重要。在磨機高功率強度輸出條件下,為使磨機內的介質與高濃度礦漿完全混合,實現高效磨礦、有限磨損以及磨礦時所產生的熱量迅速消散,得到所要求粒度的磨礦產品,磨機的處理量最大,及其能耗最小,磨礦過程參數需要優化。磨礦產品粒度與效果取決于介質粒度、磨機的轉速、介質的裝載體積、制造介質的材質和礦漿濃度等主要參數的優化與操控。工作時主要通過補充介質方式,以保持磨機所要求的功耗,從而達到所要求的處理量和產品粒度。依據工藝要求,可以串聯布置多級磨機生產流程,以保證最終產品的粒度及粒度分布。
Detritor 立式攪拌磨機采用立式布置的優點在于,完全利用磨機本體來支撐動力和傳動系統,使設備占地面積小、基礎更加簡單。此外,采用立式布置,還可節省料漿密封裝置或降低給料口壓力。Detritor 磨機規格從7. 5 kW 到1 100 kW 不等,據統計全球現有149 臺在運行,總安裝功率4. 5 萬kW。其中355 kW 的Detritor 磨機是目前最成熟、市場應用最廣泛的,其處理量約20 t /h。Detritor磨機在澳大利亞的應用情況如表1 所示。
2 立式盤式砂磨機
2. 1 結構與工作原理
砂磨機是一種高速攪拌磨機,根據使用性能大體可分為立式砂磨機、臥式砂磨機、籃式砂磨機。根據攪拌器結構形式可分為盤式和棒式砂磨機等。其中立式砂磨機主要用于礦石和陶瓷的研磨與加工。立式砂磨機裝置見圖4,主要由機體、磨筒、盤式攪拌器、底閥、電機、送料泵和冷卻系統組成。
工作時,筒內裝有一定數量的研磨介質—玻璃球或陶瓷珠,物料由送料泵吸料,經研磨筒底部送入研磨筒內,主電機通過主軸帶動盤式攪拌器高速旋轉,其轉速可達1600~2200 r /min。研磨介質、物料經由盤式攪拌器的高速轉動,賦予研磨媒體以足夠的動能,與被研磨的顆粒發生強烈的沖擊、剪切、擠壓和摩擦作用,對物料進行粉碎和研磨。經磨碎產生合格粒度的物料,通過筒體上部的介質分離裝置與研磨介質分離,從出料口排出。由于采用連續進料—研磨一出料,整個生產過程都是連續進行的。
圖2 砂磨機原理圖
2. 2 技術性能與應用
立式砂磨機采用攪拌器的高速回轉使研磨介質和物料在整個筒體內不規則地翻滾運動,使研磨介質之間產生強烈的剪切、沖擊和研磨作用,使物料得到很好的磨細效果。通過合理選擇研磨片的轉速,提高設備的研磨和分散效率以及防止選擇過高的轉速使能耗增加,造成浪費; 設計新穎的盤式攪拌器結構,在靠近軸心部位開設通流面積較大的通槽,使磨礦介質和物料能夠較為順暢地作軸向流動以補充軸心部位的真空,使物料在磨腔中央區域能得以磨細,提高磨機容積與能量利用率; 合理確定研磨筒的長徑比為3. 5~4,提高磨礦介質的壓強,實現高的磨細效率; 加強對磨礦介質系統的研究以適應產品細度不斷提高的要求。因此立式砂磨機具有生產效率高,砂磨產品細度高,連續性強、成本低等優點; 磨機操作簡單,運行平穩,結構合理,易于維護保養,適應連續生產。由于圓盤攪拌器高速旋轉,筒壁磨損嚴重,發熱大,外殼須設冷卻夾套。
立式砂磨機已廣泛應用于油漆、化妝品、食品、油墨、藥品、磁鐵氧體等工業領域的高效研磨工作中。工作時,根據物料產品細度要求選取0.2~3mm 磨礦介質,研磨介質與物料相互以10~16 m/s 的剪切速度運動,可將200μm 的物料研磨至1~2μm。隨著科研工作者對砂磨機的基礎理論、設備結構的系統優化研究,使腔體內的研磨能量密度更加均勻,可以獲得產品粒度更細、粒度分布更窄和單位產品能耗更低的研磨效果。
3 結語
1) 立式攪拌超細磨機在微細礦物解離方面,不僅具有能效優勢,而且能夠提高目的礦物的單體解離度,將成為微細礦物再磨關鍵設備。與普通球磨機相比,它能夠通過攪拌器及提升器輸能,使磨機內有極高的功率密度,從而保證供給小球以足夠的能量,研磨時間大大縮短。產品粒度細且粒度分布較窄,磨礦效率高,其能耗比普通磨礦機降低40% ~ 60%以上。
2) 各類超細磨機技術性能表明,不同的磨機具有不同的適用場合和應用范圍。立式螺旋磨礦機屬中低速運轉,具有較高的介質充填率,螺旋攪拌器在細磨時能量利用率高。立式螺旋磨礦機可將給料磨至P80 = 20~40μm 左右。但要進行超細磨時,應選用如Detritor 磨機和Isa 等砂磨機,磨機采用較小的磨礦介質可以將物料磨得更細,高速攪拌磨比立式螺旋磨能耗更低,更具有優勢。細分磨機適用領域,不斷強化其功能特性,將更有利于實現礦石粉磨過程的高效與節能。
3) 加強攪拌磨粉碎過程的基礎理論研究,開展以適用不同礦物集合體細粒物料的力學性能與磨碎機械結構、作用力方式研究; 筒體內腔、攪拌裝置以及磨礦介質等易損件的新材料研究; 開展以降低礦石粒子內部( 表面) 結合能和消除細粒間團聚影響研究; 改進設備結構、完善設備生產工藝,提高單機處理能力,細磨產品粒度更細,粒度分布特性更窄、更合理。
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