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| 超細碳酸鈣專(zhuān)用助磨劑的研制及其應用 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-08 12:15:46 瀏覽次數： |
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1 研制背景
（1）輕質(zhì)碳酸鈣向重質(zhì)碳酸鈣的轉移
近幾年，重質(zhì)碳酸鈣行業(yè)發(fā)展迅速，隨著(zhù)研磨加工水平的提高，應用領(lǐng)域迅速擴展，2013年年產(chǎn)量已達2000萬(wàn)噸以上，年增長(cháng)率13%；在今后的幾年里，隨著(zhù)環(huán)保要求的提高，重質(zhì)碳酸鈣的增長(cháng)將會(huì )呈現更快的增長(cháng)；國外一些發(fā)達國家的輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣比例為1:4，我國的比例幾乎為1:1 ，可以預計在將來(lái)的一段時(shí)間內，重質(zhì)碳酸鈣將會(huì )迎來(lái)加大發(fā)展。
（2）重質(zhì)碳酸鈣超細趨勢的走向
隨重質(zhì)碳酸鈣應用領(lǐng)域的拓展、應用量的增加，產(chǎn)業(yè)對重質(zhì)碳酸鈣的細度要求越來(lái)越高，碳酸鈣的目數已不再是300-500目的粉體占主體，而是要求1500目以上或更高目數的鈣粉所占比例在迅速增大。也不再僅限于下游客戶(hù)為降低成本的需要，而出現了功能化的要求，這是碳酸鈣發(fā)展的重頭戲。
（3）重質(zhì)碳酸鈣超細化后的團聚現象
研磨過(guò)程中，細度的增加，帶來(lái)的是團聚問(wèn)題，團聚現象的產(chǎn)生，影響設備的產(chǎn)能、增加了噸電耗，更重要的是影響其下游的加工和使用，是一個(gè)需要高度關(guān)注的問(wèn)題。
據資料介紹，國外已在廣泛使用助磨劑（或稱(chēng)分散劑、也叫藥水）。在國內僅有少數廠(chǎng)家使用，使用的多在引進(jìn)的“立磨”上。國內雖也有廠(chǎng)家在生產(chǎn)，但規模不大，應用領(lǐng)域或客戶(hù)較少。
（4）對助磨劑的要求
梳理重質(zhì)碳酸鈣的加工工藝，筆者分析認為助磨劑應該具有：（1）對下游客戶(hù)使用無(wú)不良影響；（2）使用方便；（3）較小影響鈣粉的白度；（4）使用量小，具有較高的助磨和分散作用；（5）對研磨工藝影響較?。ɑ虿挥绊懷心スに嚕?；（6）對設備無(wú)腐蝕等特點(diǎn)。
2 助磨劑應用原理
（1）碳酸鈣粉碎的過(guò)程
碳酸鈣石料，在粉碎機中受到機械力的作用而被粉碎，機械力一般指擠壓、沖（打）擊、或剪切摩擦等，但無(wú)論是受一種力還是幾種力的作用，都會(huì )經(jīng)過(guò)裂紋形成-----裂紋擴展-----裂紋斷裂------裂紋形成的循環(huán)過(guò)程。
隨著(zhù)以上粉碎過(guò)程的循環(huán)，碳酸鈣的粒徑在變小，粉體的比表面積在增加，顆粒間的分子力在逐漸增加。當分子力增大到一定程度時(shí)，團聚現象開(kāi)始出現，團聚現象隨粒徑的變小而變突出，直至達到粉碎和團聚的動(dòng)平衡，被粉碎鈣粉的表觀(guān)粒徑將不發(fā)生變化。而添加合適的助磨劑（或分散劑、藥水）是打破粉碎和團聚動(dòng)平衡的有效化學(xué)方法之一。
（2）助磨劑的應用原理
超細碳酸鈣專(zhuān)用助磨劑是在碳酸鈣粉碎裂紋產(chǎn)生時(shí)，隨著(zhù)分散在循環(huán)風(fēng)中助磨劑的分子運動(dòng)、滲透到裂紋中，加速裂縫變大、裂縫斷裂的循環(huán)，縮短顆粒循環(huán)的時(shí)間，提高設備產(chǎn)能。
因每一次顆粒斷裂的過(guò)程、受到分散在流動(dòng)風(fēng)中助磨劑分子的包圍，接受碳酸鈣顆粒的吸附，助磨劑中表面活性劑自然形成對顆粒的包裹，可以打破粉碎過(guò)程的粉碎和團聚的平衡、使平衡朝著(zhù)有利于粉碎的方向轉移，達到減少團聚、提高產(chǎn)能、提高粉體流動(dòng)性的效果。
3 助磨劑的性能和指標
（1）助磨劑的化學(xué)成分構成
根據助磨劑的適用原理，經(jīng)過(guò)分析、驗證，筆者認為助磨劑應該是一復合物，具有易分散、易流動(dòng)、無(wú)色或淡色的液體或粉體。
經(jīng)過(guò)資料查詢(xún)、實(shí)驗室試驗、設備驗證，確定助磨劑可以由高分子聚合物、多元醇、有機鹽和陰離子表面活性物組成。
再經(jīng)過(guò)多次對原料的賽選和驗證，確定了助磨劑原料和生產(chǎn)工序。又經(jīng)過(guò)多次調整和完善， 確定原材料規格、型號、生產(chǎn)工藝、工藝參數， 形成了ZMF-01產(chǎn)品。
（2）助磨劑的物性參數及指標
| 項 目 |
指 標 |
| 外 觀(guān) |
無(wú)色或淺黃色透明液體 |
| 粘度（mPa.s 20 ℃） |
20-40 |
| PH值 |
6.0-7.0 |
（3）助磨劑的適用范圍
ZMF-01助磨劑適用于碳酸鈣礦石粗加工之后的精細研磨工序，特別適用于重質(zhì)碳酸鈣細度在500目以上、2000目以下的研磨工序。
（4）ZMF-01助磨劑使用
重質(zhì)碳酸鈣在研磨過(guò)程中使用該助磨劑可以減少研磨過(guò)程中顆粒之間的分子作用力，防止顆粒團聚、降低無(wú)效研磨能耗、提高設備產(chǎn)能。
助磨劑的使用，應在粗粉碳酸鈣精細研磨之前，用噴淋（或其他方式）方法將其噴淋在粗碳酸鈣粉體表面，并留有一定的潤濕時(shí)間。用量依不同目數，使用量如下表
| 碳酸鈣目數 |
建議用量（‰） |
| 500-800 |
0.5-1 |
| 800-1250 |
1-1.5 |
| 1250-2000 |
＞1.5 |
4 助磨劑的應用實(shí)例
（1）環(huán)輥磨生產(chǎn)記錄
| 日期 |
2014.6.4 |
地點(diǎn) |
安徽 |
產(chǎn)品目數（目） |
1250 |
| 設備名稱(chēng) |
億豐磨 |
型號 |
YFM-86 |
生產(chǎn)線(xiàn)編號 |
3# |
| 分級機顯示 |
32/2008 |
加料機顯示 |
37.0/720 |
其他 |
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| 時(shí)間 |
添加量 |
主機電流 |
風(fēng)機電流 |
白度 |
流動(dòng)性 |
生產(chǎn)量(噸/小時(shí)) |
| 22:50 |
0 |
102 |
54 |
94 |
√ |
1.4 |
| 22:55 |
1.5‰ |
102 |
54 |
94 |
√ |
|
| 23:00 |
1.5‰ |
92.4 |
55.1 |
94 |
√√ |
|
| 23:15 |
1.5‰ |
91.9 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 23:30 |
1.5‰ |
92.8 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 24:00 |
1.5‰ |
92.5 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 檢測結果對比 |
D97 |
| 加ZMF-01之前 |
10.89 |
| 加ZMF-01之后 |
11.05 |
（2）球磨生產(chǎn)記錄
| 日 期 |
2014.6.8 |
地點(diǎn) |
河 南 |
產(chǎn)品目數（目） |
800 |
| 設備名稱(chēng) |
球磨 |
型號 |
|
生產(chǎn)線(xiàn)編號 |
1# |
| 分級機電流/轉速 |
57/783 |
加料機轉速 |
29 |
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| 時(shí)間 |
添加量 |
主機電流 |
風(fēng)機電流 |
白 度 |
流動(dòng)性 |
生產(chǎn)量(噸/小時(shí)) |
| 12:55 |
0 |
335 |
240 |
94.15 |
√ |
6.2 |
| 13:25 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94.0 |
√ |
6.2 |
| 13:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 13:55 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:15 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 檢測結果對比 |
2μm含量 |
D97 |
D100 |
| 加ZMF-01之前 |
69.56（%） |
6.81μm |
17.85μm |
| 加ZMF-01之后 |
67.83（%） |
6.89μm |
18.02μm |
（3）立磨
| 試料時(shí)間 |
14.7.3 |
地點(diǎn)：江蘇 |
型號：立磨 |
添加量1‰ |
| 記錄時(shí)間 |
21:00 |
23:00 |
1:00 |
3:00 |
5:00 |
7:00 |
9:00 |
| 滾輪油壓（㎏/㎝²） |
67.3 |
68.5 |
68.6 |
68.5 |
68.6 |
68.9 |
68.8 |
| 主磨機頻率/電流（Hz/A) |
47/389 |
47/393 |
47/391 |
47/395 |
47/386 |
47/388 |
47/391 |
| 定量螺運機頻率/電流（Hz/A) |
49/6.1 |
49/6.3 |
50/6.1 |
50/6.3 |
50/6.4 |
50/6.3 |
50/6.1 |
| 助磨劑定量刻度 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
| 主風(fēng)車(chē)（Hz/A) |
48/295 |
48/298 |
48/295 |
48/296 |
48/298 |
48/296 |
48/298 |
| 原料定量螺運機頻率/電流（Hz/A) |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
| 磨機主機內溫度（℃） |
52.9 |
53.7 |
53.1 |
53.6 |
53.5 |
53.1 |
53.7 |
| 磨機出入口差壓(mmaq) |
787 |
772 |
786 |
771 |
760 |
759 |
762 |
| 磨機入口溫度（℃） |
59.3 |
60.2 |
60.7 |
61.1 |
61.1 |
61.1 |
61.0 |
| 選粉機轉速/頻率（rpm/Hz) |
2367/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2342/44 |
2341/44 |
| 選粉機電流1（A） |
18.4 |
17.0 |
15.9 |
16.4 |
16.1 |
16.4 |
16.4 |
| 選粉機電流2（A） |
16.6 |
16.2 |
16.4 |
16.4 |
16.3 |
16.4 |
16.3 |
| 選粉機電流3（A） |
16.0 |
15.8 |
15.9 |
16.1 |
16.0 |
15.9 |
16.1 |
| 選粉機電流4（A） |
18.2 |
17.3 |
18.1 |
17.9 |
17.8 |
17.6 |
17.8 |
| 取樣化驗時(shí)間 |
21:40 |
23:40 |
1:40 |
3:40 |
5:40 |
7:40 |
9:40 |
| 白度/水分（%） |
94/0.22 |
94/0.17 |
94/0.15 |
94/0.18 |
94/0.18 |
94/0.16 |
94/0.17 |
| 比表面積（㎝²/g) |
1.4632 |
1.4016 |
1.4169 |
1.3730 |
1.3730 |
1.4120 |
1.3731 |
| 平均粒徑/2μm含量（%） |
2.6/43.4 |
2.9/41.2 |
2.8/41.6 |
3.0/40.5 |
3.0/40.5 |
2.8/41.5 |
3.0/40.3 |
| 產(chǎn) 量 |
7.8噸/小時(shí) |
| 備 注 |
使用進(jìn)口的助磨劑產(chǎn)量為7.3噸/小時(shí) |
5 結論
從以上的生產(chǎn)記錄，我們得到以下結論：
（1）助磨劑ZMF-01使用方便，使用量小，對研磨工藝影響小，具有一定的通用性，在球磨、環(huán)輥磨和立磨上使用，對產(chǎn)能的提高具有普遍性；
（2）使用助磨劑ZMF-01后，鈣粉的流動(dòng)性或比表面積都有明顯改善，具有較高的助磨和分散作用，對下游客戶(hù)的使用無(wú)不良影響；
（3）使用助磨劑ZMF-01后，鈣粉的白度無(wú)明顯變化；
（4）對設備無(wú)腐蝕性。
作者：鄭生力，南京威格德塑料科技有限公司
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