（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）當前全球對非金屬礦粉體的需求日益旺盛，僅僅對重鈣的消費在過(guò)去的10年內需求量從3 500萬(wàn)t增長(cháng)到現在的近9 000萬(wàn)t，年平均增長(cháng)率近9.5%，預測在未來(lái)的10年內全球對非金屬礦粉體的年需求量仍將保持高的增長(cháng)率。在追求產(chǎn)品質(zhì)量穩定、粒徑分布均勻的同時(shí)，市場(chǎng)對非金屬礦粉體產(chǎn)品加工的節能降耗也要求迫切，對生產(chǎn)設備也提出更高的要求。
1 超細非金屬礦生產(chǎn)設備的現狀
我國規?；?、工業(yè)化的超細粉體加工及超細粉碎與精細分級設備始于改革開(kāi)放后，迄今為止，我國超細粉碎技術(shù)與裝備經(jīng)歷了從引進(jìn)國外技術(shù)、裝備與國內仿制到具有知識產(chǎn)權或發(fā)明專(zhuān)利的演變。其設備的處理能力、單位產(chǎn)品能耗、耐磨性、工藝配套和自動(dòng)控制等綜合性能顯著(zhù)提高，與國外先進(jìn)技術(shù)和設備綜合性能的差距逐漸縮小。
目前，我國的非金屬礦干法超細粉碎研磨工藝設備主要有雷蒙磨、攪拌磨、振動(dòng)磨、環(huán)輥磨、球磨機和立式磨等。近年來(lái)，國家大力推行節能減排政策，節能降耗的設備環(huán)輥磨應運而生。根據立式磨在水泥行業(yè)卓越的性能表現，使其成為理想的非金屬礦加工設備之一，它可以很好地滿(mǎn)足產(chǎn)品加工所要求的運行可靠、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量穩定、節能顯著(zhù)等性能(較球磨節能30%～40%)。
近年來(lái)，立磨在非金屬礦行業(yè)也得到了一些應用，但是我國目前普通立磨生產(chǎn)的重質(zhì)碳酸鈣(簡(jiǎn)稱(chēng)重鈣)產(chǎn)品都在600目(d97＞23μm)以下，滿(mǎn)足不了市場(chǎng)對1250目(d97=10μm)超細粉體的規?；a(chǎn)需求。進(jìn)入21世紀以來(lái)，在非金屬礦領(lǐng)域，臺灣超細立磨在大陸市場(chǎng)一直處于壟斷地位。
合肥水泥研究設計院超細微粉技術(shù)部在傳統的水泥立磨基礎上，將渦流超細分級系統技術(shù)推廣到立磨行業(yè)，將其與立磨研磨系統技術(shù)有機結合，成功研發(fā)立磨生產(chǎn)超細重鈣工藝系統。該超細立式磨生產(chǎn)系統可加工200～1500目的超細粉體，800目產(chǎn)品可以達到7t/h，能耗較低(800目產(chǎn)品能耗約為90kW·h/t，而球磨機工藝能耗達120kW·h/t)。常用干法工藝能耗及產(chǎn)能，見(jiàn)表1。
為了進(jìn)一步說(shuō)明，以生產(chǎn)1250目重鈣為例，分別從給料粒度、最佳生產(chǎn)細度范圍、粉碎機理、1 250目噸產(chǎn)品電耗、1250目噸產(chǎn)品單機生產(chǎn)規模等生產(chǎn)技術(shù)性指標的角度，對不同干法工藝的實(shí)際運行參數進(jìn)行比較，比較結果見(jiàn)表2。
 通過(guò)表1和表2中可以看出，對上述幾種干法工藝的比較可見(jiàn)：
(1) 從超細產(chǎn)品的單機生產(chǎn)規?？?，沖擊磨、干式砂磨機和環(huán)輥磨的單機生產(chǎn)能力都偏小，相比較而言，球磨機和立式磨在同等情況下可以獲得更高的產(chǎn)量，易于實(shí)現重鈣規?；庸?。
(2) 超細立式磨在重鈣超細加工時(shí)，最大特點(diǎn)是可以以較低的電耗(生產(chǎn)1 250目以下產(chǎn)品時(shí))、較大的規模生產(chǎn)重鈣產(chǎn)品。
(3) 球磨的單機產(chǎn)能最大，在生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品時(shí)，性能更突出。新型超細立式磨可以一次性生產(chǎn)1500目以下的粉體，尤其是在生產(chǎn)400～1000目重鈣產(chǎn)品時(shí)節能效果比較明顯。
2 ATL新型超細立磨及其工藝技術(shù)特點(diǎn)
2.1 基于設備與工藝結合的磨輥研磨
ATL超細立磨磨輥研磨設計與市場(chǎng)上其他同規格普通磨機有明顯不同。如圖1所示正在使用中的磨盤(pán)和磨輥，其主要特點(diǎn)有：
(1) 特殊的雙曲弧面設計，更大的接觸面積，研磨區域粉磨壓力高度集中。
(2) 由普通雙輥設計更變?yōu)槿佋O計，提高粉磨效率。
(3) 每個(gè)磨輥使用雙油缸斜拉設計，高的研磨壓力使物料更易粉碎。由于離心力和傾斜的磨床將物料導向擋料環(huán)，ATL超細立磨具有物料層均勻的優(yōu)點(diǎn)，其他磨輥平坦型磨床會(huì )造成擋料環(huán)前物料堆積，降低粉磨效率。
2.2 特殊的機械設計和材料選擇
(1) 磨輥壓力。盡管粉磨壓力被降至1 000kN/m3，合成峰值粉磨壓力為220MPa，該壓力比市場(chǎng)上其他任何立磨都要高。這種高粉磨壓力是由外直徑上狹窄的粉磨區域產(chǎn)生的，因此保證了最高的粉磨效率。
(2) 磨損。耐磨部件采用耐磨合金材料，襯套以及襯板的磨損率范圍是2～3g/t。因其可反復補焊被認為是“綠色方法”，即使當耐磨部分使用壽命結束時(shí)也可循環(huán)利用。這是一種比使用任何類(lèi)型的陶瓷材料(陶瓷材料很難修復利用，被認為是無(wú)生命的材料)更環(huán)保的途徑。
2.3 基于渦流分級的超細分級機
與此前的單轉子立式分級機相比，超細立磨特制的ADW10005NG多轉子渦輪分級機，NG 型葉片使分級工藝效率顯著(zhù)提高，同時(shí)分級背壓降低了近25%，從而使系統阻力下降20%，相應主風(fēng)機電耗下降15%以上。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的分級機更易于控制粒徑分布(PSD)。
2.4 直接添加化學(xué)助劑實(shí)現表面改性
立磨的另一個(gè)優(yōu)勢是可以在生產(chǎn)中直接對粉體進(jìn)行改性活化處理。通過(guò)特殊的工藝設計，嚴格定量添加化學(xué)助劑和控制磨內溫度，經(jīng)過(guò)在A(yíng)TL1100立磨上反復試驗，化學(xué)助劑充分包覆在無(wú)機非金屬粉體表面得以實(shí)現。
采用這種直接添加化學(xué)助劑一次性實(shí)現表面改性，無(wú)需另外購買(mǎi)專(zhuān)門(mén)的改性設備，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，減少了投資成本。這種方法生產(chǎn)的功能型粉體，廣泛應用于超細重鈣的人造大理石市場(chǎng)。
3 實(shí)施案例
位于廣西賀州旺高工業(yè)園的賀州某粉體公司是一個(gè)年生產(chǎn)能力達1 0 萬(wàn)t 的重鈣企業(yè)。采用了一套ATL1100超細立磨系統，其主機設備配置見(jiàn)表3，合計功率515.5kW。
 該系統自2014年8月份調試成功并且考核驗收以來(lái)，其運轉率高達95%，生產(chǎn)的人造大理石專(zhuān)用超細碳酸鈣粉體，各項指標均達到優(yōu)質(zhì)人造大理石的專(zhuān)用碳酸鈣標準，得到客戶(hù)的肯定，市場(chǎng)需求旺盛。
表4顯示該套系統的性能指標以及其產(chǎn)品的分析情況(表中參數要求：①原料：方解石或大理石，莫氏硬度3，進(jìn)料粒度≤1 5 m m ；②粒徑分布：以英國馬爾文公司Micro鐳射繞線(xiàn)射粒徑分析儀測定；③水分：放50g樣品于水分分析儀測定，在攝氏150℃下6min，測量檢定)。
4 結語(yǔ)
隨著(zhù)使用經(jīng)驗更加豐富，設備設計與制造與工藝系統更加融合，設備為工藝提供解決方案，工藝為設備創(chuàng )造良好的工作條件，加之新技術(shù)、新工藝不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，設備的可靠性和系統的穩定性已經(jīng)不為用戶(hù)擔心，超細立磨粉磨超細粉體工藝已越來(lái)越得到市場(chǎng)的認可。
立式輥壓磨利用碾壓粉碎原理，可以及時(shí)將達到粉碎粒度要求的顆粒隨氣流帶走，避免了過(guò)研磨情況，從而達到了節能的目的。ATL超細立磨系統在生產(chǎn)超細重鈣領(lǐng)域的成功應用，證明了其在超細研磨生產(chǎn)領(lǐng)域具有優(yōu)質(zhì)性能和較高應用價(jià)值，其生產(chǎn)指標和產(chǎn)品性能指標均達到臺灣同等超細立磨的指標。理論和實(shí)踐說(shuō)明，立磨可以滿(mǎn)足非金屬礦的大型化超細加工，其設備性能可靠、粉體質(zhì)量穩定 ，同時(shí)其節能效果非常顯著(zhù)。因此，立磨有望成為非金屬礦加工行業(yè)的主要選擇，其前景十分廣闊。
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