臥式砂磨機(jī)在板狀剛玉專用氫氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用

孔令武

（中鋁山東有限公司氧化鋁廠，山東 淄博 255051）

1 前言

板狀剛玉又稱板狀氧化鋁，是一種燒結(jié)氧化鋁，是在略低于α-Al2O3熔點(diǎn)（2 050 ℃）的1 925 ℃高溫下快速燒結(jié)，晶粒達(dá)到燒結(jié)完全的再結(jié)晶α-Al2O3，呈現(xiàn)二維平面的板片狀且有較多的晶間和晶內(nèi)圓形封閉氣孔的顯微結(jié)構(gòu)特征。由于板狀剛玉的粒度有一定范圍，故在分解過(guò)程中需要對(duì)其專用氫氧化鋁粒度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。中鋁山東有限公司氧化鋁廠早期采用碳化液來(lái)制作分解晶種，種子粒度D50=15～17 μm，且碳?jí)A含量較高，污染嚴(yán)重，需使用壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾。后期采用立式砂磨機(jī)制作細(xì)晶種對(duì)粒度進(jìn)行調(diào)控，粒度D50≈4 μm，產(chǎn)能為1.0 m3/h，種子需求量平均為1.5 m3/h，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。通過(guò)引進(jìn)新型臥式砂磨機(jī)，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試、改進(jìn)，種子粒度、產(chǎn)量、電耗得到大幅度優(yōu)化。

2 臥式砂磨機(jī)介紹

2.1 臥式砂磨機(jī)工作原理

研磨桶內(nèi)填充一定比例的研磨介質(zhì)，主軸通過(guò)葉片帶動(dòng)研磨介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)。供料泵將物料（固液混合體）送到研磨桶內(nèi)，高速旋轉(zhuǎn)的研磨介質(zhì)利用對(duì)撞、擠壓、剪切等作用，將物料中的固體顆粒充分分散到液體中以形成均勻穩(wěn)定的成品，物料在壓力的作用下從進(jìn)料端流向出料端。在出料端，高速旋轉(zhuǎn)的出料轉(zhuǎn)子將研磨介質(zhì)分離到外層，物料則從出料轉(zhuǎn)子內(nèi)經(jīng)篩網(wǎng)流出。停機(jī)時(shí)，縫隙比研磨介質(zhì)還小的篩網(wǎng)將研磨介質(zhì)截留在桶體內(nèi)。

2.2 磨機(jī)參數(shù)

臥式砂磨機(jī)的相關(guān)參數(shù)。設(shè)備外形1 900×900×2 000；電機(jī)額定功率45 kW；額定電流86 A，電壓380 V；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1 480 r/min；主軸轉(zhuǎn)速790 r/min；線速度12～14 m/s；有效容積55 L；研磨介質(zhì)粒徑0.1～2.0 mm；研磨介質(zhì)填量135～145 kg；分離器（出料網(wǎng)隙）0.05～0.5 mm；進(jìn)料能力10～30 L/min；研磨結(jié)構(gòu)為盤(pán)片結(jié)構(gòu)。

2.3 臥式砂磨機(jī)與立式砂磨機(jī)對(duì)比

運(yùn)行過(guò)程中，立式砂磨機(jī)與臥式砂磨機(jī)的調(diào)試數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)臥式砂磨機(jī)的粒度更小、效率更高、產(chǎn)能更多。原立式砂磨機(jī)產(chǎn)能為1.0 m3/h，種子需求量平均為1.5 m3/h，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，粒度D50≈4 μm；臥式砂磨機(jī)在滿足粒度D50=2.5～3 μm 的情況下，產(chǎn)能可達(dá)1.8 m3/h，完全能夠滿足生產(chǎn)需求。

立式砂磨機(jī)功率為110 kW，年電耗674 520 kWh；臥式為45 kW，年電耗為229 950 kWh。電費(fèi)按照價(jià)格0.52元/kWh計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)23萬(wàn)元。

立式砂磨機(jī)為不銹鋼內(nèi)襯，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)襯磨損嚴(yán)重，大量金屬元素隨晶種進(jìn)入生產(chǎn)流程；而臥式砂磨機(jī)為聚氨酯內(nèi)襯，可降低流程中鐵等金屬元素的含量。

3 運(yùn)行參數(shù)的調(diào)試

3.1 運(yùn)行參數(shù)

臥式砂磨機(jī)安裝后，使用配套的直徑為0.6～0.8 mm 鋯球，調(diào)整不同的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量與鋯球質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)，以磨后粒度為指標(biāo)，調(diào)試砂磨機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)。

主軸轉(zhuǎn)速對(duì)磨后質(zhì)量的影響。初步調(diào)試過(guò)程中，參數(shù)調(diào)整為鋯球粒徑0.6～0.8 mm，鋯球質(zhì)量125 kg，進(jìn)料量1.2 m3/h，運(yùn)行時(shí)間90 min，測(cè)試轉(zhuǎn)速為500、600、700 r/min條件下磨后粒度分別為5.54、4.40、3.11 μm。

進(jìn)料量對(duì)磨后質(zhì)量的影響。試驗(yàn)鋯球粒徑0.6～0.8 mm，鋯球質(zhì)量125 kg，轉(zhuǎn)速為700 r/min，進(jìn)料量為1.0、1.5、2.0 m3/h條件下磨后粒度分別為3.09、3.15、3.20 μm。

進(jìn)料量對(duì)磨后質(zhì)量的影響。試驗(yàn)鋯球粒徑0.6～0.8 mm，鋯球質(zhì)量125 kg，轉(zhuǎn)速為700 r/min，進(jìn)料量為1.5 m3/h，鋯球質(zhì)量為100、125、150 kg 條件下磨后粒度分別為3.25、3.22、3.15 μm。

分組試驗(yàn)表明，在其他條件一定的條件下，磨后質(zhì)量隨主軸轉(zhuǎn)速的升高而提高，隨進(jìn)料量的增大而提高，隨鋯球質(zhì)量的增加而提高。在上述試驗(yàn)中，鋯球?yàn)橹睆綖?.6～0.8 mm，在不同的轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量、鋯球質(zhì)量的條件下，磨后粒度D50均為3 μm以上，并且取樣時(shí)，晶種樣本砂狀感明顯，粒度分布不均勻，故不符合生產(chǎn)所需。

3.2 鋯球直徑對(duì)磨后質(zhì)量的影響

將鋯球直徑由0.6～0.8 mm 更換為0.8～1.2 mm，加入125 kg，轉(zhuǎn)速為700 r/min，進(jìn)料量為1.5 m3/h，開(kāi)車后電流由30 A 升高為45 A，樣品無(wú)顆粒感，目測(cè)分布較為均勻，經(jīng)化驗(yàn)，晶種粒度2.68 μm，滿足了生產(chǎn)所需，故大粒徑鋯球更能滿足生產(chǎn)需要。

4 袋式過(guò)濾器、壓力緩沖罐的應(yīng)用

砂磨機(jī)調(diào)整參數(shù)后運(yùn)行72 h 機(jī)體出現(xiàn)壓力過(guò)高報(bào)警，復(fù)位開(kāi)啟后運(yùn)行一段時(shí)間后故障反復(fù)，隨即與廠家技術(shù)人員溝通。打開(kāi)砂磨機(jī)研磨桶后發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)隙0.4 mm的出料篩網(wǎng)堵塞，變形嚴(yán)重，無(wú)法正常出料，研磨桶內(nèi)憋壓導(dǎo)致故障報(bào)警。后更換網(wǎng)隙為0.5 mm的篩網(wǎng)，經(jīng)一段時(shí)間試驗(yàn)后仍會(huì)出現(xiàn)腔體過(guò)壓。經(jīng)過(guò)分析研究，在砂磨機(jī)進(jìn)料泵進(jìn)口處安裝袋式過(guò)濾器對(duì)雜物進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 袋式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

不銹鋼袋式過(guò)濾器是一種結(jié)構(gòu)新穎合理、密封性好、流通能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)的多用途過(guò)濾設(shè)備。袋式過(guò)濾器具有以下特點(diǎn)：濾袋側(cè)漏概率小，可承載更大的工作壓力，壓損??；濾袋過(guò)濾精度已達(dá)到0.5 μm；袋式過(guò)濾器處理量大、體積小、容污量大；更換濾袋方便快捷，過(guò)濾器免清洗；過(guò)濾器濾袋清洗后可反復(fù)使用，節(jié)約成本；應(yīng)用范圍廣，使用靈活，安裝方式多樣；每日清理簡(jiǎn)易，每次清理只需10～15 min，有效避免砂磨機(jī)出現(xiàn)腔體壓力過(guò)高的故障。

砂磨機(jī)進(jìn)料使用型號(hào)為RGB50-47 的軟管泵，由于此泵是脈沖蠕動(dòng)泵，在使用中，雖然有運(yùn)行平穩(wěn)、耗電低等優(yōu)點(diǎn)，但也具有運(yùn)行電流波動(dòng)較大、軟管壽命短，以及排料管路振動(dòng)大，管路出現(xiàn)周期性撞擊聲等缺陷，導(dǎo)致砂磨機(jī)產(chǎn)生共振，設(shè)備運(yùn)行存在隱患。采用在軟管泵出口至砂磨機(jī)管路上使用DN100管道制作安裝1臺(tái)壓力緩沖罐，示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 砂磨機(jī)進(jìn)料示意圖

壓力緩沖罐的容積與輸送料漿的流量有關(guān)，也與輸送系統(tǒng)的壓力有關(guān)，此外，還與管道安裝的平穩(wěn)程度有關(guān)。通常情況下，緩沖罐的容積越大，管道的振動(dòng)越小，管道的噪聲也越小，但容積過(guò)大，砂磨機(jī)進(jìn)料量隨之降低，運(yùn)行效率低。使用RGB50-47軟管泵，流量為6 m3/h，轉(zhuǎn)速為60 r/min，每轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生兩次脈沖，則每次脈沖流量為0.83 L。根據(jù)實(shí)際，軟管泵的管路壓力最高可達(dá)100 kPa，緩沖罐的容積選擇為每次脈沖流量的10倍左右。目前在用緩沖罐尺寸為Φ100 mm×1 000 mm，能夠滿足所需。

緩沖罐是簡(jiǎn)單壓力容器，要保證足夠的耐壓程度和良好的焊接質(zhì)量，要與軟管泵的揚(yáng)程匹配。焊接時(shí)絕不能漏氣，否則緩沖罐的作用將完全消失。

5 結(jié)語(yǔ)

新引入LSM-60B 型臥式砂磨機(jī)，替代原有碳化液法制板狀剛玉專用氫氧化鋁晶種。經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試，現(xiàn)已運(yùn)行穩(wěn)定，制出晶種粒度更小，使氫氧化鋁粒度調(diào)控更加精準(zhǔn)，白度、酸溶率更高，產(chǎn)品質(zhì)量更高；在砂磨機(jī)進(jìn)料管路上加入袋式過(guò)濾器，可避免雜質(zhì)進(jìn)入流程中，有效控制砂磨機(jī)腔體壓力過(guò)高導(dǎo)致的跳?，F(xiàn)象，延長(zhǎng)過(guò)濾網(wǎng)使用的壽命；在軟管泵出口加入壓力緩沖罐，可大幅削弱由于脈沖引起的系統(tǒng)震動(dòng)，使整個(gè)進(jìn)料管路更加平穩(wěn)，提高了軟管泵、砂磨機(jī)使用壽命；該系統(tǒng)在滿足粒度D50=2.5～3 μm 的情況下，產(chǎn)能可達(dá)1.8 m3/h，自2020 年安裝至今，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)3 a。