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高效超细搅拌磨机的设计和应用
2011-07-27
介绍了搅拌磨机的基本情况, 对其优缺点进行了评述。在原有搅拌磨机的基础上设计了新型的超细搅拌磨机, 并介绍了 该设备的基本工艺及其在工业矿物中的应用情况。
第 11卷第 1 期 1111 年 9 月 V1l1 11 1 矿 ꢁ 冶 ꢁ 工 ꢁ 程 11pt1m111 1111 DDDDDD DDD DDDDDDDDDDCDD DDDDDDDDDDD ꢀ 高效超高高拌磨机的高高和高用 1 1 1 1 张国旺 1 黄圣生 1 11 长沙矿冶研究院 选矿所1 湖南 长沙 1111111 11 中南大学 资源加工与生物工程学院1 湖南 长沙 1111111 摘ꢁ 要1 介绍了搅拌磨机的基本情况1 对其优缺点进行了评述。在原有搅拌磨机的基础上设计了新型的超细搅拌磨机1 并介绍了 该设备的基本工艺及其在工业矿物中的应用情况。 关高高1 搅拌磨机1 细磨1 超细粉体 DDDDDDDDD DDD DDDDDDDDDDD DD DDDD DDDDDDDDDD DDDDDDDDD DDDDD 1 1111 111ꢀ1111 111111 11111ꢀ11111 1 1 1 1 1 11 CCCCCCCC CCCCCCCC CCCCCCCCC CC CCCCCC CCC CCCCCCCCCC1 CCCCCCCC 1111111 CCCCC1 CCCCC1 11 CCCCCCC CC CCCCCCCC CCCꢀ CCCCCCC CCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCCC 1 CCCCCCC CCCCC CCCCCCCCCC1 CCCCCCCC 1111111 CCCCC1 CCCCC1 DDDDDDDD11 1111f d11c11pt111 11 m1d1 1f 111t1t111 m1ll1 11d 1 11v111 11 m1d1 1f 1t1 1dv11t1111 11d d111dv11t11111 B111d 11 1 111111l 111t1t111 m1ll11 t11 11t1111 11v1 d111111d 111 typ1 1f 1lt11ꢀf111 111t1t111 m1ll1 11d 11t11d1c1 t1111 p111c1p1l p11c111 t1c111l11y 11d 1ppl1c1t111 11 m11111l p11c1111111 DDD DDDDD1 111t1t111 m1ll1 f111 1111d1111 1lt11ꢀf111 p11d11 ꢁ ꢁ 搅拌磨机是一种高效率的超细粉磨设备1 已广泛 中低速、较高的介质充填高度、螺旋搅拌器、在细磨或 超细磨时能量利用率高等优点。但该机筒体太高1 维 护和检修不太方便1 超细磨时采用螺旋搅拌器1 难以提 高搅拌速度。 应用于油漆、油墨、颜料、造纸涂料、陶瓷釉料、磁性材 料、塑料填料、功能材料和难处理金矿等行业。新材料 领域对非金属超细粉体矿物的需求极大地刺激了超细 粉磨设备1 特别是搅拌磨机的发展。近几年来1 一些科 砂磨机1 剥片机1 1 又称为高速搅拌磨机1 在油漆行 业得到了广泛应用。其优点是筒体高度适宜1 总机重 量轻1 维护和检修方便。但由于速度高1 在筒体内能量 密度分布不均匀1 采用盘式搅拌器1 玻璃珠或陶瓷珠在 圆盘上受摩擦力大1 能量损失大1 比棒式搅拌器能量利 用率低1 高速旋转1 圆盘、筒壁磨损严重1 发热大1 外壳 须设冷却夹套。 [ 1~ 1] 1 研工作者对搅拌磨机进行了一些基础研究工作 [ 11 5] 制造了一些工业化设备 1 但对如何提高搅拌磨设备 本身的能量利用率以及不同用途工业矿物的最佳细磨 工艺研究较少。长沙矿冶研究院自 11 世纪 11 年代成 功研制出立式螺旋搅拌磨机以来1 经过 11 多年的改进 和完善1 该系列设备已应用于金矿再磨、氧化铁红细 磨、石墨剥片提纯、电解锰湿磨和高岭土细磨等行 间歇式搅拌磨机1 或称周期式搅拌磨机1 1 如 1tt11ꢀ t11 搅拌磨机1 在精细陶瓷、电子材料、粉末冶金等行业 应用。随筒体直径增大1 磨矿中心和搅拌棒顶端处的 速度相差增大1 传输给介质的能量不相等1 在筒体内能 量分布不均匀。另外1 搅拌棒的数量太少1 传递给介质 的能量频率低。该机优点是结构简单1 维护方便1 磨矿 效率较高。配合外部循环泵的使用1 能将物料磨至几 微米。 [ 6~ 9] 业 。经过几年的试验研究并综合吸收塔式磨1 立 式螺旋搅拌磨机1 、砂磨机、间歇式搅拌磨机和环隙磨 机等设备优点1 又研制成功了一种新型超细搅拌磨机1 该设备已逐步应用于重钙、高岭土、碳化硅、石榴子石、 电解二氧化锰、铁氧体和铝粉浆等行业。 1 ꢁ 搅拌磨机发展现状 1 951 年由日本河端重胜博士发明的塔式磨机1 又 环隙式搅拌磨机解决了能量密度不均匀问题1 能 量利用率高1 且产品粒度均匀。但有效容积变小1 设备 大型化困难。仅限于一些精细陶瓷、磨料和特种油墨 和涂料等精加工行业中应用。 称立磨机1 已应用于金矿、铅锌矿再磨作业1 并逐步应 用于非金属矿物加工行业。 长沙矿冶研究院研制的立式螺旋搅拌磨机1 具有 ꢀ 收稿日期1 1111ꢀ11ꢀ15ꢁ ꢁ 第一作者 ꢁ 男 ꢁ 教授级高工 ꢁ 博士研究生 1 6 矿 ꢁ 冶 ꢁ 工 ꢁ 程 第 11 卷 粉体1 主要有重钙、滑石、轻烧镁粉等。生产中必须配 用干法微细粒分级机1 而且产品细度取决于分级机1 典 型工艺如图1 所示。该流程运转费用低1 电耗低1 可以 省去湿法中的干燥设备1 在磨矿时可以同时表面改性。 但是还需解决工业矿物磨细后团聚问题、搅拌器耐磨 及防铁污染以及磨矿时的热量散失问题。 1 ꢁ 新型高效超细搅拌磨机的开发 经过长期的试验研究和工业应用实践1 设计了一 种能量利用率高、操作维护方便、处理量大的新型超细 搅拌磨机1 如图 1 所示。 高 1ꢁ 干磨工高示意 1 1 1 ꢁ 湿磨工高 湿磨工艺主要生产超细工业矿物1 例如高档造纸 涂布重钙产品1 - 1 ꢀm 含量大于 91%1 1 主要有一段式 高 1ꢁ 新型超高高拌磨机示意 1 间歇式1 、多段式、循环式和闭路磨矿1 磨矿+ 分级1 。 循环式磨矿特别适用于大处理量磨矿1 细磨产品 11 搅拌器结构设计。设计了一种新型的螺旋棒式 粒度分布窄、散热效果好、湿磨产品浓度可达 61% ~ 1% 1 可直接进入闪蒸、多功能干燥等干燥设备1 减少 搅拌器结构1 其特点是1 主轴直径较大1 搅拌器上棒数量 较多1 搅拌棒在轴向呈螺旋状对称分布1 这样工作阻力 小1 筒体内介质球作多维循环运动1 能量利用率高。 7 了压滤设备1 从而投资较省。如图 1 所示。 11 搅拌棒的设计。传统搅拌磨机中搅拌棒结构 是圆柱形1 而且是整体式装配。由于搅拌棒顶端线速 度最大1 因此磨损最强1 传统搅拌磨机搅拌棒寿命低。 鉴于此1 设计中搅拌棒设计成圆锥状1 棒顶端为大端1 提高了使用寿命1 而且采用组装式结构1 棒顶端可及时 更换1 不影响磨矿效率。 1 1 搅拌速度的选择。国内外搅拌磨机有低速型 11~ 11 1ꢀm111 和高速型1 611~ 1 511 1ꢀm111 。本设计由 于采用了螺旋棒式搅拌器1 综合考虑搅拌磨机转速为 11~ 511 1ꢀm111 这样既考虑了磨矿效率1 又考虑了磨 机搅拌器的寿命。 1 高 1ꢁ 循高磨高工高示意 1 多段式磨矿是几台搅拌磨机串联1 如图 1 所示。 根据产品细度要求1 可以在每一段搅拌磨机内加入不 同直径的介质球1 提高了磨矿效率1 改善了散热条件。 但该工艺投资大1 适应于大规模工业生产。另外工艺 中任何一台设备发生故障1 生产线就得停下1 影响正常 生产。 11 材质选择。工程陶瓷、粉末冶金材料、高分子 耐磨材料的出现1 为搅拌磨易损件材质的选择提供了 较大余地。传统搅拌磨机由于结构限制1 仅选用合金 钢材质搅拌棒。本设计中搅拌棒采用组合式结构1 可 很方便地换下1 因此1 棒端体可用工程陶瓷、硬质合金 或聚氨酯制作。 一段磨矿或间歇磨矿仅适用于产品粒度较细或处 理量较小的场合1 在非金属工业矿物加工中应用较少1 而主要应用于精细化工、陶瓷釉料、粉末冶金等工业。 最为理想的湿磨工艺是闭路磨矿1 它保证了产品 无过磨现象1 提高了磨矿效率1 保证了最终产品细度的 1 ꢁ 工艺设计 11 1 ꢁ 干磨工高 干磨工艺主要是生产 15~ 5 ꢀm 粒度的工业矿物 第 1 期 张国旺等1 高效超细搅拌磨机的设计和应用 17 稳定。但是目前还没有高效超细湿法分级设备1 而且 分级后细粒级浓度太低1 需要设置大型浓缩池。 位。例如1 重质碳酸钙粉磨至- 1 ꢀm 可作为造纸工业 的涂料1 重钙、滑石、硅灰石和伊利石等粉磨至- 11 ꢀm 可作塑料、橡胶工业中的填料1 采用超细粉碎与添加改 性剂的技术制备改性填料1 是最近几年超细粉碎技术 应用的主要领域之一。当湿法研磨重钙、高岭土时1 给 料粒度- 15 ꢀm1 产品细度可达到- 1 ꢀm 含量大于 91% 1 当干法研磨伊利石、滑石、重钙时1 在给料粒度 - 15 ꢀm时1 其产品细度可达 11~ 5 ꢀm。工业型设备 已应用于安徽省铜陵华光粉体公司、湖南常宁碳酸钙 厂、浙江温州非金属矿公司等。 高 1ꢁ 多段磨高工高示意 1 !!! 调浆桶1 11 1171 11!!! 泵1 1161 9!!! 中间桶1 51 11 11!!! 搅 拌 11 1 ꢁ 磁性材料、高子材料及高池材料高磨 磁性材料发展很快1 铁氧体在制成制品前需要把 原料混合磨细至- 1 ꢀm1 为了获得性能更好的制品1 甚至要磨到更细1 平均粒度- 11 1 ꢀm1 且要求粒度分布 均匀。 磨机1 11!!! 筛子1 11!!! 贮浆桶 湿法超细分级设备主要有小直径1 /∀ 11 mm1 旋流 器1 卧式螺旋分级机和蝶式分级机。 北京矿冶研究总院磁性材料厂为了扩大生产1 提 高产品质量1 需要选择合适的超细磨矿设备和工艺流 程1 于 1991 年委托长沙矿冶研究院进行了锶铁氧体超 细磨矿试验研究。原矿粒度 d51 = 71 5 ꢀm1 经过 11 5 1 1 ꢁ 应 ꢁ ꢁ 用 新型高效超细搅拌磨机研制成功后1 对一些工业 矿物原料进行了磨矿试验和应用研究。 11 1 ꢁ 高解二氧化高高磨 的磨矿1 磨矿产品细度 d51 达到 11 1~ 1 ꢀm1 满足了用户 无汞电池用电解二氧化锰是化学电源的重要材料 的技术要求。 之一1 它不仅应用于锌锰电池1 还应用于镁锰电池及锂 锰电池中。随着市场对高档电池产品需求的不断增 长1 各电化企业对制备质量更高的电解二氧化锰有了 更高的要求1 他们把制备超微细电解二氧化锰作为生 产中的一个重要工序。因此1 选择合适的超微细粉磨 设备尤其重要。采用高效超细搅拌磨机对湘潭电化厂 电解二氧化锰进行了超细粉磨试验1 试验表明1 产品粒 度为- 6 ꢀm 含量达 111%1 d51 = 11 71 ꢀm1 完全能够满 中南大学冶金系及云南红塔集团在电池材料生产 中采用了超细搅拌磨研磨混合物料1 效果良好。 总之1 随着冶金、化工、塑料、橡胶、陶瓷和新材料 工业的迅速发展1 搅拌磨的应用将会越来越广泛。 参 考 文 献 足用户对无汞电池用二氧化锰细度的要求。 工业设备现已在贵州遵义化工厂、湘潭锰矿电化 一厂、广西桂柳化工有限公司、中日合资新日重化厂和 宝鸡歧山电解锰厂应用1 效果良好。 [ 1] ꢁ 1t11f D E1 T1111 m1ll 11d 1t1 1ppl1c1t111 t1 f111 1111d1111 M11111l1 11d M1t1ll1111c1l P11c1111111 1917111 1 15~ 51 [ 1] ꢁ M11m11 F1 E1111yꢀ11v111 f111ꢀ1111d111 11111 t11 11l1ꢀ111t1t1dꢀM1ll 11M1 1f11111t1111ꢀT1c111k1 19911 111 111 1 516~ 511 1] ꢁ 111111 11 111d111 R1 M11d1l 11T11 1ff1ct 1f 1111d111 11d1 11 t11 f111 111d111 1f l1m11t1111 q111tz 11d P11tl11d c1m11t cl11k111 P11d11 T1c11ꢀ l11y1 19911 671 11 1 177~ 116 [ 1] ꢁ F11111111 E1 D1y f111 1111d111 1f D1l1m1t1 11t1 t11 11l1 111t1t1d M1ll 11M 1 [ 11 1 ꢁ 碳化硅、氧化高高磨 1 碳化硅主要用于制作磨具、研磨材料或耐火材料 1 等1 通过精加工后生产的微粉1 可用于高科技电子元器 件和远红外线辐射材料的涂料。高纯度微粉可供国防 工业航空航天器皿的涂层。甘肃省永登碳化硅厂采用 超细搅拌磨机研磨碳化硅1 给料粒度- 15 ꢀm1 产品细 度达到 d51 = 1~ 1 ꢀm1 在江苏扬州晶辉耐火材料厂应 7 1 1 5ꢀEff1ct1 1f 1111d111 m1d11 11d 1111d111 1dd1t1v11 11f11111t1111ꢀT1c1ꢀ 1k1 19951161 51 1 111~ 117 [ 5] ꢁ 张国旺1 严金中1 等1 立式螺旋 搅拌磨矿 机在工业 中的应用1 金 属 矿山1 19911 91 1 16~ 11 [ [ 6] ꢁ 张国旺1 重质碳酸钙粉磨设备及工艺1 无机盐工业1 19991 111 11~ 11 7] ꢁ 张国旺1 刘雅琛1 等1 立式搅拌磨矿机干法超细粉磨重 钙研究1 非 金属矿1 11111 61 1 11~ 15 用其研磨氧化铝1 给料- 11 1 mm1 产品细度达到 d51 = 5 ~ 1 ꢀm。上海宝钢技术中心在开发新型耐火材料时采 [ [ 1] ꢁ 赵 ꢁ 湘1 张国旺1 等1 立式棒式搅拌磨矿机细磨电解二氧化锰的 试 验和应用1 中国锰业1 11111 11 1 11~ 11 用超细搅拌磨机研磨粉料。 11 1 ꢁ 高岭土、重高等非金属高高磨 9] ꢁ 李 ꢁ 冷、曾宪滨1 硅灰石 微粉碎工艺试 用搅拌磨的研究1 非金 属 矿1 19911 11 1 11~ 11 非金属超细粉体在国民经济中占有相当重要的地
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