1 石英微粉簡(jiǎn)介
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石英粉(同石英砂)又稱(chēng)硅微粉。 石英砂是一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2，石英砂的顏色為乳白色、或無(wú)色半透明狀，硬度7，性脆無(wú)解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，密度為2.65，堆積密度(20～200 目為1.5)，其化學(xué)、熱學(xué)和機械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于KOH 溶液，熔點(diǎn)1650℃。 從礦山開(kāi)采出的石英石經(jīng)加工后，一般細度在120 目以上(小于120 目)的產(chǎn)品稱(chēng)石英砂，超過(guò)120 目的產(chǎn)品稱(chēng)為石英粉。
高品質(zhì)的石英微粉作為一種基礎工業(yè)原料在玻璃、玻璃纖維、 陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、鑄造、研磨材料、電子、光纖等行業(yè)得到廣泛應用。
2 石英微粉加工中粉磨設備的使用現狀
從石英砂變成高品質(zhì)的石英微粉是一個(gè)艱難的過(guò)程，目前國內粉磨石英的主要設備為雷蒙磨和棒磨機，用雷蒙磨粉磨時(shí)產(chǎn)量只有1 噸左右，效率低、能耗高、產(chǎn)品粒度難于控制。用棒磨機時(shí)以上各項參數還不如雷蒙磨。另外一個(gè)問(wèn)題是：隨著(zhù)微粉中細度的增高，含鐵量也在增高，特別是棒磨機由于存在耐磨材料之間自身的無(wú)效碰撞，造成含鐵量巨高，并且雷蒙磨的耐磨材料采用高錳鋼材質(zhì)，高錳鋼屬于弱磁性，在這種情況下，很難去其中的機械鐵（石英粉中含有的鐵屬于有害雜質(zhì)，這一行業(yè)對此有相關(guān)的要求，詳見(jiàn)表1）。如何大幅度提高石英微粉磨的產(chǎn)能的同時(shí)又降低其中鐵的含量，節能降耗是成為這一行業(yè)大規模生產(chǎn)必須要解決的技術(shù)難題。
3 立磨的簡(jiǎn)介和在石英微粉制粉行業(yè)的特殊適用性
針對上述問(wèn)題，我們研制開(kāi)發(fā)的LM 型立式磨有可能為大量粉磨石英降低單位產(chǎn)品能耗提供幫助。LM型立式磨是黎明重工在廣泛吸收國外先進(jìn)技術(shù)，總結國內外立式磨應用經(jīng)驗的基礎上研發(fā)出的一種烘干兼粉磨的高效節能設備。它既有萊歇磨可翻輥檢修的優(yōu)點(diǎn)，又具有MPS 磨輥套可翻面使用、壽命長(cháng)的特點(diǎn)，集細碎、烘干、粉磨、選粉、輸送為一體，具有粉磨效率高、電耗低、烘干能力大、產(chǎn)品細度易于調節、工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、噪音低、無(wú)粉塵污染、磨耗低、檢修方便、運行可靠等優(yōu)點(diǎn)。
 3.1 立磨的簡(jiǎn)介
（1）LM 型立磨的結構立式磨基本有減速機、機體、磨輥磨盤(pán)、分離器、傳動(dòng)臂、機架、液壓缸、限位器等幾部分組成。設備結構詳見(jiàn)圖1。
（2）LM 型立磨的工作原理
主電機通過(guò)減速機帶動(dòng)磨盤(pán)轉動(dòng)，同時(shí)熱風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入立磨機體內，物料從下料口落在磨盤(pán)中央，在離心力的作用下，物料從磨盤(pán)中央向邊緣均勻移動(dòng)，經(jīng)過(guò)磨盤(pán)上的粉磨輥道區域時(shí)，受到磨輥的碾壓，大塊物料直接被壓碎，細粒物料受擠壓后形成料床進(jìn)行粒間粉碎。被粉碎的物料繼續向磨盤(pán)邊緣移動(dòng)，直到被風(fēng)環(huán)處的強氣流帶走，而較大的顆粒物料又重新掉落到磨盤(pán)上繼續粉碎，氣流中的物料經(jīng)過(guò)上部的分離器時(shí)，在轉子葉片的作用下，粗顆粒重新回到磨盤(pán)上粉磨，合格的細粉隨氣流一起出磨，被系統的集粉器收集，被收集到的粉料即為立磨磨出的產(chǎn)品?；烊胛锪系蔫F塊等雜物隨物料運動(dòng)到磨盤(pán)邊緣時(shí)，由于自身重量大而不能被風(fēng)吹起，跌落至磨機下腔被安裝在磨盤(pán)底部的刮料板刮入排渣口排出機外。
 （3 ）技術(shù)參數（以L(fǎng)M170 型為例）
粉磨物料: 石英；磨盤(pán)中徑: 1700mm；磨輥直徑:1400mm；寬度:460mm；磨輥數量: 2 個(gè)；傳動(dòng)功率:400kW；保證產(chǎn)量:10～15t/h；產(chǎn)品細度：100 目100% 通過(guò)，200目99% 通過(guò)，325 目（45 μ m）99.9%通過(guò)。
3.2 石英微粉制粉的特殊適用性和針對這一問(wèn)題做的設計
(1)動(dòng)力系統
立磨的動(dòng)力系統是指磨盤(pán)、主減速機、主電動(dòng)機等三大部分，磨盤(pán)的轉速將是我們設計的重點(diǎn)之一。立式磨采用料床粉磨原理粉磨物料，是由磨輥多次滾壓和磨削落在磨盤(pán)上的物料，磨盤(pán)轉動(dòng)的同時(shí)，物料受離心力的作用而外移，磨盤(pán)的轉速決定了物料在磨盤(pán)上的運動(dòng)速度和停留時(shí)間,磨盤(pán)轉動(dòng)愈快，物料外移的速度也愈快，難磨的物料可能因尚未磨到合理的細度而移送出磨盤(pán)外，從而使產(chǎn)品達不到要求的細度和粉磨效率低下；反之，過(guò)粉磨也會(huì )使粉磨效率低下。磨盤(pán)轉速不同亦同樣會(huì )造成磨盤(pán)上物料間相互磨擦力和運動(dòng)軌跡的不相同。要提高粉磨產(chǎn)品的細度和磨機的粉磨效率，磨盤(pán)轉速必須和物料的被粉磨速度相平衡和匹配，因此不同的磨機結構和粉磨不同的物料的磨機磨盤(pán)轉速是不相同的。
礦渣和石英在化學(xué)成分及易磨功指數上相差不大，都在20～25kW/t范圍內，石英微粉的成品細度要比礦渣要求略高。因此我們設計的石英立式磨的K 值也要象磨礦渣那樣采用比生料磨的K值小20%，石英立磨的磨盤(pán)轉速比同類(lèi)型同規格的生料磨要低20%左右，確定用于這類(lèi)物料在此細度要求的情況下，磨盤(pán)轉速為38 轉/ 分。
( 2 ) 磨盤(pán)襯板和磨輥輥套的設計
石英超細粉磨時(shí)磨盤(pán)上物料中含有很細的1 μm～40μm微細顆粒，生產(chǎn)時(shí)由于氣流原因導致料床的物料充滿(mǎn)了大量氣體,即料床已有流態(tài)化的趨勢，容易使立磨不能有效地嚙入大量的顆粒群, 造成輥輪的滑動(dòng)或輥前堆積。
石英立磨的磨輥采用輪胎型，磨盤(pán)襯板采用碗型，一方面是為了避免磨輥工作面的邊緣磨損效應，可翻面再使用，延長(cháng)了使用壽命，輪胎型磨輥的弧面趨于陡，利用鼓輥-碗盤(pán)結構自行排氣，實(shí)現單輥自行準備料床的原理控制料床減少振動(dòng)。磨輥內側, 輥盤(pán)間隙大, 形成料床準備區, 料床松散，磨輥外側,輥盤(pán)間隙小, 料床進(jìn)一步密實(shí)，形成高效粉磨區。在整個(gè)粉磨過(guò)程中, 即使成品比表面積很大， 也能做到平穩操作,振動(dòng)小。
另一方面磨盤(pán)邊緣上具有一定高度的擋料環(huán)結構，它可以有效地阻滯物料,降低磨盤(pán)上物料的運動(dòng)速度,達到磨機穩定運行。磨輥與襯板合理配合如圖2。
 解決此問(wèn)題, 一方面要求磨盤(pán)上的物料在在進(jìn)入碾磨區域前必須進(jìn)行部分排氣, 從而使磨輥、磨盤(pán)可較順利有效的碾磨物料。
石英微粉的應用行業(yè)對微粉的含鐵量有著(zhù)嚴格的要求，因此立式磨磨輥、磨盤(pán)上的耐磨材料均均采用高鉻鑄鐵。高鉻鑄鐵是世界范圍內幾乎是鋼鐵材料中最耐磨的材料之一，而且其經(jīng)濟性也是相當好的，因此在重工、立磨行業(yè)中有著(zhù)廣泛的應用。而且這種材料不像雷蒙磨所用的高錳鋼那是弱磁性的，相反因磨損混入石英微粉中的高鉻鑄鐵很容易被磁鐵吸引，這樣即便微粉中有少量的機械鐵也很方便除掉。
由以上原理可知，立磨在工作時(shí)粉磨區域根本沒(méi)有耐磨件的直接接觸，物料和耐磨件之間屬于滾動(dòng)摩擦，因此其粉磨的鐵耗是相當的小的。立磨應用到水泥生料的粉磨情況下，行業(yè)內公認的對磨輥輥套及磨盤(pán)襯板的磨耗數據為5～6g/t。根據我公司在粉磨行業(yè)多年的經(jīng)驗，理論上粉磨石英微粉的磨耗將在50～60g/t 之間，我們LM170 耐磨件的總質(zhì)量在6500Kg 左右，一般情況下耐磨件在磨損了重量的1/3 后就不宜再使用了，用以上數據計算一套耐磨件可以磨這種石英微粉的總量為39400 噸，預計壽命在3800小時(shí)左右。不難根據以上數據進(jìn)行含鐵量計算，結果為0.006%，假設磨機系統摩擦的鐵耗為粉磨的兩倍為0.012（實(shí)際上是不可能達到兩倍的），計算其總鐵耗也不會(huì )超過(guò)0.02%，這一結果是相當可觀(guān)的，因此耐磨件的實(shí)際使用壽命就成了驗證這一設計的關(guān)鍵。
( 3 ) 分離器的新結構
分離器的主要功能是將合格的物料及時(shí)分離出來(lái)。傳統磨機生產(chǎn)200目以下較粗的石英粉的時(shí)候，所用的是普通的動(dòng)態(tài)選粉機，這種選粉機雖然效率比較高，但是不適合更細的石英微粉產(chǎn)品的分級。我們認真仔細地研究分析了當今先進(jìn)的高效組合式選粉機，如LV 選粉機、O-sepa選粉機、SLS 選粉機等，結合我公司多年超細微粉磨的設計生產(chǎn)經(jīng)驗，最終設計出適合石英立式磨分離器（動(dòng)靜態(tài)組合式選粉機），重點(diǎn)考慮選粉區域部分以及顆粒運動(dòng)的控制，調整了動(dòng)態(tài)轉子與導向葉片的間距、動(dòng)態(tài)轉子轉速、導向葉片片數和幾何尺寸、并且對轉子采用氣密封結構，能有效地避免大顆粒進(jìn)入成品，從而降低循環(huán)負荷，提高研磨效率。物料在分離器中分離示意見(jiàn)圖4 和圖5。
4 工藝系統和運行效果
4.1 工藝流程
石英粉磨工藝系統流程如圖6，簡(jiǎn)述如下：經(jīng)過(guò)破碎的粒狀石英儲存在原料倉中，倉下裝有閥門(mén)，經(jīng)斗式提升機提到工藝系統需要的高度后落到皮機上，經(jīng)最終除鐵后，落入中間料倉，在料倉下部與封閉式定量給料機封閉相連接。且封閉是定量給料機與立磨也是封閉式連接，這樣中間料倉中的物料，就很好的起到了鎖風(fēng)的介質(zhì)。封閉式定量給料機具有皮帶秤、輸送物料、配合鎖風(fēng)、定量給料的四大功能，在封閉式定盤(pán)的壽命。收塵器收集的石英粉成品經(jīng)輸送裝置送入石英粉倉，以備使用。
4.2 運行效果
第一臺LM170 石英立式磨安裝完畢后，經(jīng)過(guò)了設備試運行，系統配套設備調整及系統參數調整后順利投產(chǎn)，設備運行初期，系統平穩正常運行，產(chǎn)量穩定在10t/h 以上，系統平均電耗低于65kWh/t，其余參數，均在設計范圍之內，產(chǎn)品機械鐵容易除去，含鐵量符合客戶(hù)的需方要求。后期經(jīng)反饋，耐磨件的壽命平均在3000～3500 小時(shí)之間。
5 結論
LM170 石英立式細磨的運行效果說(shuō)明，與雷蒙磨相比，單機生產(chǎn)能力提高了10 倍，滿(mǎn)足了需要石英微粉行業(yè)大規模工業(yè)化生產(chǎn)的需要，同時(shí)，單位產(chǎn)品能降和設備消耗比雷蒙磨粉磨系統降低40% 以上。立磨用于粉磨硬度較高、細度較高的石英微粉尚且有這么好的適應性，相信必將促進(jìn)其它種類(lèi)非金屬礦生產(chǎn)企業(yè)迅速提高企業(yè)規模，并且實(shí)現低碳排放。
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