立式磨在非金屬礦粉體規(guī)模化精細(xì)化生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

秦廣超，遲 源，李金榮，張新江，王國慶，葉衛(wèi)東

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230051)

立式磨在非金屬礦粉體規(guī)模化精細(xì)化生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

秦廣超，遲 源，李金榮，張新江，王國慶，葉衛(wèi)東

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230051)

本文簡述了非金屬礦粉體加工產(chǎn)業(yè)、加工裝備與技術(shù)發(fā)展水平現(xiàn)狀，闡明了先進(jìn)的裝備與工藝技術(shù)是非金屬礦粉體加工產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化加工的必要條件。實(shí)踐證明，高效、節(jié)能型立式磨裝備促進(jìn)了非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)品精細(xì)化生產(chǎn)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)節(jié)能。

非金屬礦；規(guī)?；痪?xì)化；立式磨；節(jié)能

非金屬礦粉體加工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；爱a(chǎn)品精細(xì)化程度已成為衡量一個(gè)國家非金屬礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，而高效節(jié)能大型裝備與先進(jìn)的生產(chǎn)加工工藝技術(shù)是實(shí)現(xiàn)非金屬礦粉體加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和產(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展的關(guān)鍵。

作為非金屬礦粉體干法超細(xì)加工技術(shù)的主要進(jìn)展之一，立式磨裝備與技術(shù)在非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化實(shí)踐應(yīng)用中，漸漸突現(xiàn)出高效、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，并促進(jìn)了非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、產(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展。

1 國內(nèi)外非金屬礦產(chǎn)業(yè)與裝備技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國外非金屬礦工業(yè)總的發(fā)展?fàn)顩r是：①企業(yè)向大型化、集團(tuán)化發(fā)展；②產(chǎn)業(yè)技術(shù)向深加工發(fā)展；③產(chǎn)品精細(xì)化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化；④裝備向大型化、自動化發(fā)展；⑤由資源出口逐步向制品出口轉(zhuǎn)化[1-2]。而我國非金屬礦工業(yè)尚處于：①企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；潭鹊?；②產(chǎn)品精加工程度低、精細(xì)化產(chǎn)品短缺，處于資源密集型的粗放式加工狀態(tài)；③加工裝備與技術(shù)水平低、深加工設(shè)備與技術(shù)落后，大型、高效、節(jié)能型裝備與技術(shù)應(yīng)用較少。

我國非金屬礦加工裝備與技術(shù)及深加工工藝落后的現(xiàn)狀，難以適應(yīng)現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展要求的規(guī)?；⒓s化生產(chǎn)方式，造成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)品檔次低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，達(dá)不到國外同類產(chǎn)品指標(biāo)，市場競爭力差。近年來，隨著國內(nèi)外非金屬礦粉體裝備與技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)許多非金屬礦加工企業(yè)已經(jīng)漸漸認(rèn)識到規(guī)模化、精細(xì)化的生產(chǎn)方式是非金屬礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必需。

國外非金屬礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，首先得益于其利用先進(jìn)合理的裝備技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，其次是注重對非金屬礦物加工的研究、設(shè)計(jì)有明確的目標(biāo)(產(chǎn)品精細(xì)化)，通過生產(chǎn)工藝和技術(shù)處理獲取有應(yīng)用價(jià)值的、以礦物為重要組分的各種材料(包括礦物層間離子交換、有機(jī)覆蓋、微孔結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、雙電層、脫色染色、超微細(xì)、偶聯(lián)與交聯(lián)、粘土生物材料、人工合成材料等)深加工技術(shù)。例如，礦業(yè)巨頭Imerys公司，經(jīng)營碳酸鈣、高嶺土、硅藻土、石墨、長石、蛭石等礦物及其他產(chǎn)業(yè)，年銷售額達(dá)27億歐元；美國Engelhard公司生產(chǎn)高嶺土產(chǎn)品，年產(chǎn)規(guī)模達(dá)200萬t；Huber公司、Thiele公司也分別年產(chǎn)150萬t高嶺土產(chǎn)品；巴西CADAMSA公司高嶺土年產(chǎn)量達(dá)100萬t；RCC公司、PPSA公司高嶺土年產(chǎn)量分別達(dá)40余萬t；德國AKW公司高嶺土產(chǎn)量70萬t/a，Omya公司年產(chǎn)1 800萬t碳酸鈣產(chǎn)品等。這些公司在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，不斷探索并成功走上產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化加工發(fā)展之路。

1.2 裝備與技術(shù)現(xiàn)狀

非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和產(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展的關(guān)鍵在于裝備與技術(shù)，日本、德國、美國、加拿大等國家一直保持該領(lǐng)域的世界先進(jìn)水平，主要是其超細(xì)粉碎以及精細(xì)分級等裝備與技術(shù)領(lǐng)先。主要表現(xiàn)在：①大型化裝備與先進(jìn)的工藝技術(shù)相結(jié)合；②先進(jìn)的工藝控制系統(tǒng)，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

我國的雷蒙磨、氣流磨、振動磨等國產(chǎn)粉磨設(shè)備，雖然在一定程度上滿足了國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)品加工的需求，實(shí)現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是，隨著產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，需繼續(xù)對該類型設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新以適應(yīng)現(xiàn)代非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；捌洚a(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展的市場需求。近年來，球磨機(jī)、環(huán)輥磨等設(shè)備也在一定程度上促進(jìn)了我國非金屬礦粉體行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，一定程度上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化，對于此類設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展已被業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。

近年來，國內(nèi)一些科研院所及相關(guān)企業(yè)在探索非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展之路時(shí)，目光開始轉(zhuǎn)向高效、節(jié)能型的裝備與技術(shù)，而立式磨裝備與技術(shù)為實(shí)現(xiàn)非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展提供了典型范例[3-5]。

2 HRM立式磨裝備與技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)

HRM立式磨由傳動裝置、磨輥與磨盤、分級裝置、加壓和潤滑裝置、機(jī)殼與機(jī)座等五大部分組成。分級裝置由傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向葉片、粗粉錐斗、出風(fēng)口(細(xì)粉出口)組成，它是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性部件，有靜態(tài)、動態(tài)、動靜態(tài)組合及高效(單、多)轉(zhuǎn)子等四種結(jié)構(gòu)。在非金屬礦的超細(xì)粉磨領(lǐng)域需應(yīng)用高效轉(zhuǎn)子分級機(jī)，一次性出成品細(xì)度達(dá)600～1 250目。

2.2 工作原理

HRM立式磨是利用磨輥與磨盤的相對運(yùn)動對物料進(jìn)行料床粉碎，輥壓增加，物料細(xì)度變?。荒ゼ?xì)的物料靠氣流將其帶起，由其上面的分離器(分級機(jī))在磨內(nèi)分級，粗粉落入磨盤重新被粉碎；合格細(xì)粉由風(fēng)送出磨至袋收塵器收集。

2.3 技術(shù)性能

HRM立式磨作為一種高效節(jié)能裝備，其技術(shù)特點(diǎn)是單機(jī)生產(chǎn)能力大、單位產(chǎn)品能耗低，產(chǎn)品粒度分布窄、純度好、流動性好，一次成品細(xì)度d97=10～44μm，與分級配套可以生產(chǎn)d97=5～10μm的超微細(xì)產(chǎn)品。例如HRM系列立式細(xì)磨生產(chǎn)超細(xì)重鈣、葉蠟石、石灰石等，一次產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97=10～45μm，產(chǎn)品的單機(jī)生產(chǎn)能力依機(jī)型不同可達(dá)6～38t/h。

3 HRM立式磨在非金屬礦行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)展

立式磨作為高效節(jié)能、規(guī)?；?xì)粉碎設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國外白色非金屬礦工業(yè)的生產(chǎn)加工，在日本、歐美、印尼、馬來西亞、韓國及我國臺灣省等使用最為廣泛，目前大陸的規(guī)模化非金屬礦企業(yè)也都傾向于采用該裝備技術(shù)工藝來生產(chǎn)重鈣、重晶石、石灰石、石膏、葉蠟石、高嶺土等白色非金屬礦產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)通過與超細(xì)分級設(shè)備以及深加工設(shè)備的配合，達(dá)到產(chǎn)品精細(xì)化生產(chǎn)。

下面結(jié)合HRM立式磨在重鈣、葉蠟石和石灰石等非金屬礦的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，分析立式磨裝備技術(shù)在實(shí)現(xiàn)非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；彤a(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展中的優(yōu)勢。

3.1 重鈣

為了適應(yīng)重鈣規(guī)?；?、精細(xì)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品檔次、完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到國外同類產(chǎn)品指標(biāo)，提高產(chǎn)品市場競爭力。安徽江東科技粉體有限公司采用HRM1300X立式磨與二次分級配合生產(chǎn)超細(xì)重鈣(干法制粉工藝流程如圖1所示)，年產(chǎn)重鈣粉5萬t，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)325～2 500目。

工藝和產(chǎn)品精細(xì)化設(shè)計(jì)思路：首先立式磨出325～800目的重鈣微粉，分級機(jī)分出800～2 500目超微細(xì)粉，分級下品通常作為普通塑料、造紙?zhí)盍匣驖穹サ脑?。精?xì)化產(chǎn)品更多的是為了滿足現(xiàn)代市場的高端需求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加完善、精細(xì)化程度更高。由該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品粒度檢測結(jié)果如表1所示，產(chǎn)品粒度分布合理、流動性好。

該企業(yè)已基本具備規(guī)?；?、精細(xì)化生產(chǎn)重鈣的雛形，也可以說是中國重鈣產(chǎn)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)品精細(xì)化之路的有益探索。隨著HRM1700X、HRM1900X等大型超細(xì)立式磨的應(yīng)用，必將加快或促進(jìn)我國重鈣產(chǎn)業(yè)規(guī)模化產(chǎn)品精細(xì)化的發(fā)展進(jìn)程。

3.2 葉蠟石

浙江磊石粉體有限公司是規(guī)?；a(chǎn)葉蠟石的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，該公司的葉蠟石粉主要應(yīng)用于玻纖行業(yè)，該行業(yè)對產(chǎn)品粒度分布要求窄，d100指標(biāo)控制嚴(yán)格。該企業(yè)在玻纖行業(yè)占有較大市場份額，其生產(chǎn)的葉蠟石礦產(chǎn)品及其制品已基本形成規(guī)模化、集約化的生產(chǎn)方式，并遠(yuǎn)銷海外。

表1 產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果

該公司先后采用13臺HRM1700X立式磨，年產(chǎn)葉蠟石微粉達(dá)150萬t。表2為該公司葉蠟石產(chǎn)品粒度檢測結(jié)果和產(chǎn)品電耗。

3.3 石灰石

石灰石粉廣泛用于電廠、化工廠的煙氣脫硫，其需求量大，必須采用大型化裝備規(guī)?；a(chǎn)。例如云南某化工企業(yè)采用HRM1900X立式磨生產(chǎn)石灰石微粉，其產(chǎn)品的粒度檢測結(jié)果及產(chǎn)品電耗見表3。

綜上所述，立式磨裝備與技術(shù)突出表現(xiàn)出了具有規(guī)模化和節(jié)能的優(yōu)勢，同時(shí)也證明了國產(chǎn)立式磨裝備已基本滿足非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的需求。但是，非金屬礦產(chǎn)品精細(xì)化程度的提高，還需在裝備技術(shù)及其配套深加工工藝上進(jìn)行深入的研究。

表2 HRM1700X立式磨生產(chǎn)的葉蠟石產(chǎn)品檢測結(jié)果

表3 HRM1900X立式磨生產(chǎn)的超細(xì)石灰石產(chǎn)品檢測結(jié)果

4 非金屬礦產(chǎn)品精細(xì)化技術(shù)工藝探討

非金屬礦產(chǎn)品的精細(xì)化加工是以市場對精細(xì)化產(chǎn)品的需求為導(dǎo)向。在此基礎(chǔ)上，首先要對立式磨等大型裝備進(jìn)行改造升級，盡可能提高裝備的精細(xì)化加工程度；其次需與超細(xì)分級設(shè)備配套，結(jié)合先進(jìn)的深加工工藝及現(xiàn)代化的控制技術(shù)，使非金屬礦產(chǎn)品的精細(xì)化程度進(jìn)一步提高；第三需不斷深入研究系統(tǒng)設(shè)備的工藝配套選型與設(shè)計(jì)。

以重鈣精細(xì)化加工為例，首先利用立式磨出品的325～800目產(chǎn)品，適應(yīng)市場對普通重鈣粉的需求，充分發(fā)揮立式磨的規(guī)?；凸?jié)能優(yōu)勢；其次采用超細(xì)分級設(shè)備對部分325～800目產(chǎn)品進(jìn)行二次或三次分級，生產(chǎn)1 000～2 500目的中高檔精細(xì)粉，適應(yīng)市場中高端需求，充分發(fā)揮了分級設(shè)備的精細(xì)分級和節(jié)能優(yōu)勢；最后對分級下品采用濕法磨或氣流磨等設(shè)備進(jìn)行精細(xì)研磨，生產(chǎn)2 500～6 500目的超微精細(xì)粉體，滿足高端需求(生產(chǎn)工藝如圖2所示)。這樣即實(shí)現(xiàn)了重鈣產(chǎn)業(yè)規(guī)模化及產(chǎn)品精細(xì)化，又完善了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

立式磨是國家大力倡導(dǎo)的節(jié)能降耗型技術(shù)設(shè)備，對于附加值不高的非金屬礦產(chǎn)品加工來說，節(jié)能就意味著經(jīng)濟(jì)效益的提高。高效節(jié)能型立式的應(yīng)用，有利于加速我國非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)品精細(xì)化進(jìn)程，有利于形成具有較強(qiáng)市場競爭力的規(guī)?；墙饘俚V企業(yè)集團(tuán)，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 立式磨超微細(xì)生產(chǎn)工藝示意

實(shí)踐證明，立式磨作為近年來干法超細(xì)粉碎技術(shù)符合非金屬礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，更是實(shí)現(xiàn)非金屬礦產(chǎn)業(yè)規(guī)?；爱a(chǎn)品精細(xì)化的有效途徑之一。

[1]張志宇,秦廣超,遲源,等.塑料用重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品精細(xì)化與立式磨工藝研究[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2010,(5):45-47,58.[2]張湛.再談非金屬礦工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化與產(chǎn)品精細(xì)化[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2007,(1):3-5.

[3]秦廣超,楊晶晶,李曉光,等.從重鈣類白色非礦粉體應(yīng)用談其加工設(shè)備新進(jìn)展[J].中國粉體技術(shù),2009,15(專輯):167-171.

[4]李翔.立式磨設(shè)計(jì)改進(jìn)及應(yīng)用[J].中國水泥,2005,(10):50-56.[5]秦廣超,李翔,李曉光,等.立式磨在白色非金屬礦加工中的應(yīng)用探討[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008,(增刊):118-120.

Application Progress of Vertical Roller Mill on Mass-producing Non-metallic Mineral Powder

QIN Guang-chao, CHI Yuan, LI Jin-rong, ZHANG Xin-jiang, WANG Guo-qing, YE Wei-dong
(Hefei Cement Research & Design Institute, Hefei 230051, China)

This paper reviewed briefly the current status, equipment and technique of non-metallic mineral industry. Advanced equipment and technique are necessary to achieve mass-producing fine non-metallic mineral powder. As a prevailing and efficient equipment, vertical roller mill realized the progress of mass-producing fine non-metallic mineral powder and energy saving.

non-metallic minerals; mass-produce; fine; vertical roller mill; energy saving

TD921.4;TD985

A

1007-9386(2011)01-0031-04?

2010-11-30