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一文了解濕法超細(xì)粉碎工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用！
發(fā)布時(shí)間：2020-03-02
來(lái)源：TGM 瀏覽：次
與干法超細(xì)粉碎相比，由于水本身具有一定程度的助磨作用，加之濕法粉碎時(shí)粉料容易分散，而且水的密度比空氣的密度大有利于精細(xì)分級(jí)，因此濕法超細(xì)粉碎工藝具有粉碎作業(yè)效率高、產(chǎn)品粒度細(xì)、粒度分布窄等特點(diǎn)。
因此，單就超細(xì)粉碎作業(yè)而言，濕法加工較干法加工的效率高、單位產(chǎn)品的能耗低。除了膠體磨、高壓射流磨外，非金屬礦濕法超細(xì)粉碎大多采用攪拌磨、砂磨機(jī)等介質(zhì)研磨類超細(xì)粉碎設(shè)備。
由于膠體磨和高壓射流磨工藝配置較簡(jiǎn)單，以下重點(diǎn)介紹攪拌磨、砂磨機(jī)等介質(zhì)研磨類超細(xì)粉碎工藝。
攪拌磨超細(xì)粉碎工藝
濕式攪拌磨超細(xì)粉碎工藝主要由濕式攪拌磨及其相應(yīng)的儲(chǔ)漿罐組成。原料（干粉）經(jīng)調(diào)漿桶添加水和分散劑調(diào)成一定濃度或固液比的漿料后給入儲(chǔ)漿罐，通過(guò)儲(chǔ)漿罐泵入攪拌磨中進(jìn)行研磨。研磨段數(shù)依給料粒度和對(duì)產(chǎn)品細(xì)度的要求而定。
在實(shí)際中，可選用1臺(tái)攪拌磨（一段研磨），也可以采用2臺(tái)、3臺(tái)或多臺(tái)攪拌磨串聯(lián)研磨。研磨后的料漿進(jìn)入儲(chǔ)漿罐并經(jīng)磁選機(jī)除去鐵質(zhì)污染及含鐵雜質(zhì)后進(jìn)行濃縮。如果該生產(chǎn)線建在靠近用戶較近的地點(diǎn)，可直接通過(guò)管道或料罐送給用戶；如果較遠(yuǎn)，則將濃縮后的漿料再進(jìn)行干燥脫水，然后進(jìn)行解聚（干燥過(guò)程中產(chǎn)生的顆粒團(tuán)聚體）和包裝。
△上圖是較典型的三段連續(xù)式攪拌磨重質(zhì)碳酸鈣超細(xì)粉碎工藝流程，主要由三級(jí)濕式攪拌磨或研磨剝片機(jī)及相應(yīng)的貯罐和泵組成。原料經(jīng)調(diào)漿筒1添加水和分散劑調(diào)成一定濃度或固液比的漿料后給入貯漿罐2，通過(guò)貯漿罐2泵入攪拌磨I 3中進(jìn)行研磨。經(jīng)攪拌磨工研磨后的料漿分離研磨介質(zhì)后給入貯漿罐4，通過(guò)貯漿罐4泵入攪拌磨II 5中進(jìn)行第二次（段）研磨；經(jīng)第二次研磨后的料漿經(jīng)分離研磨介質(zhì)后進(jìn)入貯漿筒6，然后泵入攪拌磨III 7中進(jìn)行第三次（段）研磨；經(jīng)第三次研磨后的料漿進(jìn)入貯漿罐8，并用磁選機(jī)除去鐵質(zhì)污染及含鐵雜質(zhì)。如果該生產(chǎn)線建在靠近用戶或離用戶較近的地點(diǎn)，可直接用管道或料罐送給用戶。如果較遠(yuǎn)，則將料漿進(jìn)行脫水，然后進(jìn)行打散和包裝。
影響濕式攪拌磨超細(xì)粉碎的主要工藝因素有原料的粒度大小及分布.、介質(zhì)的密度、直徑及填充量；攪拌磨的轉(zhuǎn)速或線速度；物料在攪拌磨中的停留時(shí)間；料漿濃度及助磨劑或分散劑的品種和用量等。
（1）介質(zhì)的密度、直徑及填充量
介質(zhì)的密度及粒徑影響產(chǎn)品的粒度及磨機(jī)的能量利用率。研究表明，用攪拌磨研磨滑石時(shí)，密度大的氧化鋯球（6.31g/cm3）比密度小的玻璃球（2.5g/cm3）的粉碎效率高，同時(shí)，直徑小的玻璃球（3mm）較直徑大的玻璃球（5mm）的研磨效果好。但是，在一定的產(chǎn)品細(xì)度要求下，最佳的介質(zhì)密度和介質(zhì)直徑與被磨物料種類及給料粒徑、漿料濃度、磨機(jī)轉(zhuǎn)速等有關(guān)。
介質(zhì)的填充量大小對(duì)產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量均有影響。在一定的范圍內(nèi)和一定的物料通過(guò)量前提下，適當(dāng)增加填充量可增加研磨強(qiáng)度、增加產(chǎn)量和細(xì)度。但介質(zhì)填充量太大時(shí)，能耗增加、能量利用率下降。
（2）磨機(jī)轉(zhuǎn)速
磨機(jī)的轉(zhuǎn)速或攪拌速度對(duì)于產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量以及能量利用率有較大影響。對(duì)臥式攪拌磨的試驗(yàn)表明，提高攪拌速度，細(xì)粒級(jí)產(chǎn)量增大。
較高的轉(zhuǎn)速提高了產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)物料的比例。但是從能量利用的角度來(lái)考察，并非轉(zhuǎn)速越高越好，研究顯示，磨機(jī)的輸入功率隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而增大，過(guò)高的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致能量利用率下降。在相對(duì)較低的速度下能量利用率較高。
因此，攪拌磨的攪拌速度不宜過(guò)高。但是，在連續(xù)粉碎工藝下，過(guò)低的攪拌速度容易使部分物料未受到足夠研磨粉碎作用即被排出，使產(chǎn)品的粒度分布趨粗。
（3）物料在磨機(jī)中的停留時(shí)間
在設(shè)備及其他工藝條件一定時(shí)，物料在磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間對(duì)于產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量有重大影響。為了確保一定的產(chǎn)品細(xì)度，必須確保一定的停留時(shí)間。停留時(shí)間與漿料的濃度（或固液比）、給料速度、磨機(jī)轉(zhuǎn)速、磨機(jī)筒體高度（立式）或長(zhǎng)度（臥式）以及物料的分散程度等有關(guān)。
一般來(lái)說(shuō)，物料在磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)品粒度越細(xì)，但產(chǎn)量越低；反之，粒度趨粗，產(chǎn)量增大。
（4）料漿濃度
在攪拌磨超細(xì)粉碎過(guò)程中，料漿濃度是一個(gè)很重要的工藝參數(shù)或影響超細(xì)粉碎效果和能量利用率的因素。
適當(dāng)增大料漿濃度，有助于提高-10μm粒級(jí)物料的數(shù)量和提高能量利用率。但是，隨著料漿濃度的增大，系統(tǒng)的黏度增大，料漿的流動(dòng)性惡化。被磨物料易于粘附于介質(zhì)表面從而減弱介質(zhì)對(duì)物料的研磨和沖擊作用。因此，過(guò)高的料漿濃度往往導(dǎo)致粉碎效率和能量利用降低、產(chǎn)品粒度變粗或產(chǎn)量下降。
最佳的料漿濃度與介質(zhì)密度、直徑、要求的產(chǎn)品細(xì)度，助磨劑以及物料種類和給料粒度等有關(guān)?？蓞⒄胀愇锪系墓I(yè)生產(chǎn)實(shí)例或通過(guò)試驗(yàn)選定。
第四期礦物精細(xì)加工技術(shù)暨在高性能涂料中的應(yīng)用高級(jí)研修班
（5）助磨劑或分散劑
助磨劑或分散劑主要通過(guò)降低顆粒物料的強(qiáng)度、降低料漿的黏度、提高物料分散性和促進(jìn)料漿的流動(dòng)性來(lái)影響或提高產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量或降低單位產(chǎn)品能耗。
一般來(lái)說(shuō)，只有料漿濃度達(dá)到較高值后使用分散劑才有明顯的效果。即通過(guò)添加分散劑或助磨劑可以提高濕式攪拌磨超細(xì)粉碎時(shí)的料漿濃度。
砂磨機(jī)超細(xì)粉碎工藝
砂磨機(jī)主要用于濕式研磨。以臥式砂磨機(jī)為例，其研磨工藝過(guò)程一般包括：配漿-分散（前處理）-研磨-篩析等。根據(jù)串聯(lián)的臥式砂磨機(jī)可分為一機(jī)一罐、一機(jī)二罐、多機(jī)（3臺(tái)以上砂磨機(jī)）串聯(lián)的超細(xì)研磨工藝流程。
△上圖為我公司某客戶廠年產(chǎn)12000噸造紙涂料和填料級(jí)超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣工藝流程圖，主要由配料、中間緩貯、臥式砂磨機(jī)、分離篩等部分組成。其中砂磨機(jī)的筒體容積1000L。給料粒度為d97≤45μm（或全部小于70μm）。產(chǎn)品細(xì)度為：涂料級(jí)d90≤2μm；填料級(jí)d97≤4μm（d60≤2μm）。研磨介質(zhì)尺寸為：I級(jí)研磨1.0-1.6mm；II級(jí)研磨0.8-1.2mm。
（1）一機(jī)一罐工藝流程
料漿在1臺(tái)砂磨機(jī)、1只儲(chǔ)料罐內(nèi)循環(huán)研磨，直至產(chǎn)品細(xì)度達(dá)到要求為止。此工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、占地面積小、操作方法簡(jiǎn)單。
但因被研磨的漿料回流到儲(chǔ)料罐內(nèi)容易同原漿料混合，以及存在“死角”導(dǎo)致研磨的成品粒度不均勻，所以僅適合對(duì)產(chǎn)品粒度分布要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。
（2）一機(jī)二罐工藝流程
料漿在1臺(tái)砂磨機(jī)、2只儲(chǔ)料罐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)研磨。此工藝雖比一機(jī)一罐工藝復(fù)雜些，但循環(huán)研磨層次清楚，產(chǎn)品粒度均勻。
（3）三機(jī)串聯(lián)工藝
利用3臺(tái)密閉式砂磨機(jī)和2只儲(chǔ)料罐串聯(lián)連續(xù)研磨的超細(xì)粉碎工藝流程。在該工藝中，所串聯(lián)的3臺(tái)砂磨機(jī)分別采用不同的轉(zhuǎn)速和研磨介質(zhì)。從第一臺(tái)開始逐漸減小，排料粒徑越來(lái)越細(xì)。
三機(jī)串聯(lián)工藝可以縮短研磨時(shí)間，提高研磨效率；研磨產(chǎn)品粒度細(xì)而且均勻。但設(shè)備較多，占地面積較大。
工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型原則
（1）滿足涉及產(chǎn)品綱領(lǐng)（產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量）
這是工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型首先要遵循的一條原則。產(chǎn)品綱領(lǐng)包括數(shù)量（年產(chǎn)量）和規(guī)格（質(zhì)量），產(chǎn)品的質(zhì)量要求包括產(chǎn)品細(xì)度（粒度大小和粒度分布）、顆粒形狀、表面性質(zhì)和純度等。
（2）節(jié)省投資
投資額直接影響工廠將來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在滿足前述設(shè)計(jì)產(chǎn)品綱領(lǐng)的前提下，應(yīng)盡可能地節(jié)省投資。對(duì)于工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)備投資是投資額的主耍構(gòu)成部分。因此，要在滿足產(chǎn)品綱領(lǐng)及綜合性能指標(biāo)比較的基礎(chǔ)上選擇投資較省的工藝沒備。
（3）降低能耗
能耗是超細(xì)粉體加工廠最主要的生產(chǎn)成本構(gòu)成之一，直接影響未來(lái)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在確保產(chǎn)品綱領(lǐng)和投資、效益綜合分析及比較的基礎(chǔ)上要選擇高效低能耗的設(shè)備并盡可能地簡(jiǎn)化工藝流程，以減少整條生產(chǎn)線的總裝機(jī)容量（總裝機(jī)功率），降低單位產(chǎn)品能耗。
（4）減少磨耗
超細(xì)粉體加上中，粉碎、分級(jí)設(shè)備的磨耗和研磨介質(zhì)消耗是不可避免的。這些磨耗不僅要增加生產(chǎn)成本，而且污染物料，導(dǎo)致被粉碎物料的純度下降，影響最終粉體產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在超細(xì)粉碎工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中一定要注意盡量減少磨耗和研磨介質(zhì)消耗。
（5）滿足環(huán)保法規(guī)
環(huán)境保護(hù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性的，如大氣污染防治法、水污染防治法、噪聲污染防治法等。因此、在超細(xì)粉碎工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中一定要有環(huán)境保護(hù)措施，否則唯一的下場(chǎng)就是關(guān)停。
（6）滿足勞動(dòng)安全和衛(wèi)生法規(guī)要求
勞動(dòng)安全和衛(wèi)生法規(guī)，如建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范和防雷規(guī)范、工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范等也是強(qiáng)制性的，因此，在超細(xì)粉碎工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中一定要同時(shí)考慮。
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