1 引言
隨著新型科技產業地不斷發展,新型非金屬材料的應用也不斷增多,對非金屬材料的指標要求也不斷提升,如制作的高端油漆更細膩且抗雷達反射,橡膠要更抗老化且壽命要長等。非金屬礦作為制作新材料的原始添加劑,在提升材料的的各項性能起著決定性的作用。這就要求非金屬礦在作為制作原料之前,其自身品位要更純、粒度要更細,因此,非金屬礦的細磨解離與超細粉碎技術也愈來愈受到關注。
立式攪拌型球磨機是一種高效節能的細磨設備, 由于其結構簡單、細磨效率高、產品粒度分布均勻、能沿結晶面解離并極易獲得所需產品的細度, 因此, 攪拌型球磨機在非金屬礦細磨與超細磨方面的應用也越來越廣。
2 濕法超細攪拌磨機的工作原理、結構及型號參數
攪拌型球磨機主要由攪拌器、筒體、傳動裝置和機架組成見圖1。筒體內充滿一定的磨礦介質(鋯珠、瓷珠或玻璃珠),攪拌型球磨機工作時, 攪拌器以一定速度運轉帶動筒體內研磨介質運動, 磨礦介質和物料在筒體內作整體的多維循環運動和自轉運動,物料在磨礦介質重量壓力和螺旋回轉產生的擠壓力下利用摩擦、少量的沖擊擠壓和剪切被有效地粉磨,成品漿由上部溢出排入貯漿桶或進行后續處理。
長沙礦冶研究院研制的LJM系列大型立式超細攪拌磨礦機主要技術參數見表1所示。
圖1 大型超細攪拌磨機結構示意圖
1-電機;2-減速機;3-磨機筒體;4-組合式攪拌器;5給料口;6溢流口7-篩網;8-底墊
表1 LJM系列大型超細攪拌磨機主要技術參數
型號 |
磨機容積
(L) |
主電機功率
(kW) |
處理能力
(kg/h) |
外形尺寸(長×寬×高)
(mm) |
LJM-800 |
800 |
75-90 |
400-800 |
1400×1400×5000 |
LJM-1200 |
1200 |
90-110 |
600-1200 |
1600×1600×5600 |
LJM-1800 |
1800 |
132-160 |
1000-2000 |
1900×1900×6200 |
LJM-2200 |
2200 |
160-185 |
1200-2500 |
2000×2000×7000 |
LJM-2600 |
2600 |
185-220 |
1500-3000 |
2000×2000×7900 |
LJM-3600 |
3600 |
250-280 |
1900-3900 |
2200×2200×8800 |
LJM-4800 |
4800 |
315-400 |
2600-5200 |
2400×2400×10500 |
LJM-5800 |
5800 |
500-600 |
3900-7800 |
2600×2600×12000 |
※ 處理能力以給料為-325目≥97%漿料重鈣(固含量70%-75%)磨細為-2μm占60%-90%的產品計。
3 在非金屬礦中的研究與應用
隨著非金屬礦應用領域的不斷拓寬,立式攪拌磨機的研究與應用也隨之變得越來越廣泛,以下介紹近年來的一些研究與應用成果。
3.1 在石墨礦中的研究
石墨是一種很重要的非金屬礦物材料,它具有耐高溫、熱電導性、抗熱震及潤滑性等優良特性,被廣泛應用于冶金、機械、航空航天等工業。對于鱗片石墨來說,鱗片越大、碳含量越高,其相應的價值也就也大。因此,在石墨的磨礦選別過程中,采用立式攪拌磨機進行了大量的保護石墨大鱗片的磨礦研究工作,并取得了良好的研究成果。
通過研究,推導出了表征石墨磨礦好壞的表達公式L,其表征方法采用再磨前與再磨選別后一定級別(+100目)產率的減少與品位提高的比值并與精礦回收率倒數的乘積L表示,此L表示的意義是磨礦破壞系數,其式子如下:
Y前——再磨前一定級別(+100目)產率(%);Y精——再磨選別后精礦的產率(%);
Y1——精礦中+100目的產率(%);α精——再磨選別后精礦的回收率(%);
β1,β前——再磨前與在磨后精礦中一定級別品位(%)。
破壞系數L越小,表明磨礦對石墨鱗片破壞的少,即磨機對石墨鱗片保護效果就越好。并通過磨礦系數指導石墨的磨礦優化研究,對湖北宜昌的某鱗片石墨礦進行實驗,可以獲得用最佳的磨礦條件進行了閉路流程實驗研究。獲得精礦產率為11.86%、品位為94.12%、回收率為94.68%、精礦中+100目百分含量為54.88%的良好指標。比現場流程要少一段磨礦一次選別過程,縮短了選礦工藝流程,且大大提高了石墨大片的產率。其石墨精礦產品的SEM見圖1。
圖1 石墨精礦的SEM照片
3.2 在亞微米重質碳酸鈣中的應用
LJM型立式攪拌磨機在碳酸鈣領域應用的已非常廣泛,3600L-5000L 工業大型超細攪拌磨機已成功應用于山東某化工有限公司(太陽紙業衛星廠),岳陽紙業衛星廠等造紙和納米重鈣廠60多臺套。濕法重質碳酸鈣生產現場設備布置,見圖2。產品細度-2μm 含量大于68%,處理能力4.6t/h(固含量72%,按漿料計), 能耗小于45kW·h/t。產品細度-2μm 含量大于90%,處理能力2.1t/h(固含量72%,按漿料計), 能耗80-100 kW·h/t。
圖2 立磨機在亞微米重鈣生產現場應用(廣東連州,湖南岳陽)
圖3 為工業大型超細攪拌磨機生產的造紙涂布用亞微米重鈣顏料產品粒度電鏡照片。
圖3 重鈣立磨產品SEM圖
3.3 在螢石礦中的應用
我國螢石資源豐富,螢石基礎儲量2.3億噸,占全球24%,居世界第三位。湖南柿竹園有大量螢石資源,儲量達4590萬t,CaF2品位21%左右,由于螢石嵌布粒度細,共生關系復雜,在以往生產中均作為尾礦排放至尾礦庫,采用立磨機加浮選柱的選礦工藝,能很好地綜合回收利用。
對與螢石粗精再磨,一般要求細度達到-0.038mm占95%,采用常規的磨機一般很難到要求,采用攪拌磨機才能達到要求,為此采用溢流型球磨機與立式螺旋攪拌磨機進行對比試驗,其工藝流程圖見圖4所示。
圖4 立磨機加浮選柱的一粗三精閉路流程圖
采用溢流型球磨機+水力旋流器分級后,產品細度-0.038mm占81%以上;浮選柱分選試驗后,最終精礦CaF2平均含量為93%左右,回收率在43%左右。
而采用攪拌磨+水力旋流器分級后,保證溢流產品細度-0.038mm占95%以上;并對現場礦漿進行一粗三精、粗精再磨的柱式分選后,最終精礦中CaF2平均含量基本都在95.24%,平均回收率為48.44%,立磨機起到了良好的單體解離作用,且磨礦能耗比球磨機節能30%左右。
目前,5000L型立式螺旋攪拌磨機(如圖5)應用到黃沙坪螢石礦上,現場螢石礦品位達到93%以上,回收率達到45%的良好指標。
圖5 立磨機在螢石選礦現場應用
3.4 在磷礦中的應用
磷礦是一種重要的化工礦物原料。已應用于醫藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國防等工業部門。當用于生產耐火度高、耐沖擊性好、耐腐蝕性強、電性能優越,尖端技術材料時,則需要細磨深加工。目前,800L型立式攪拌磨機應用于常州某磷礦化工廠,磨礦細度達到-500目95%以上,處理量為6t/d。其現場應用見圖6所示。
圖6 立磨機在微米級磷礦粉生產現場
3.5 在煤系高嶺土中的應用
煤系高嶺土經過超細磨、煅燒等工藝處理后,具有許多普通高嶺土所不具備的物理化學性質,如晶形好、孔隙率大、容重小、比表面積大、吸油性、遮蓋性和耐磨性良好,絕緣性和化學穩定性高等。長沙礦冶研究院研制的3600L 工業大型超細攪拌磨機已成功應用在山西某高嶺土有限公司,用于濕法超細作業段,給料-325 目≥97% ,濕磨后-2μm≥90%~95%,處理能1.3~1.5t/h, 固含量42%~46%。為應用于油漆涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷等領域提供優質的原材料。
3.6 在其他非金屬礦中的研究
此外,立式攪拌磨機還在伊利石、氫氧化鎂、石英、云母等非金屬礦領域做了大量的研究工作。對原料粒度D98≈40μm河北承德某伊利石礦,用立磨機磨礦后產品達到能達到D97=2.5~3μm;對青海格爾木氫氧化鎂礦,中位徑D50為65μm的原料,用立式攪拌磨機細磨后可獲得中位徑D50≤2μm的產品。
4 結論與展望
超細攪拌磨機磨機在非金屬礦領域應用以來,取得了長足的進步,進一步開發大容量耗能低的超細攪拌磨機將提高產品品質,降低生產成本。隨著非金屬礦的細磨解離與細磨深加工技術的深入發展要求,立式攪拌磨機在非金屬礦領域里必將有更廣闊的應用前景。
作者:張國旺 龍淵 黃禮龍 趙湘 肖驍 石立 李文明(長沙礦冶研究院有限責任公司,湖南 長沙 410012)
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