重质碳酸钙最新粉磨装备与工艺探讨

2014-11-14张国成郭华洋

中国非金属矿工业导刊 2014年3期

张国成，郭华洋，肖威

（河南黎明重工科技股份有限公司，河南郑州 450001）

碳酸钙是建材、造纸、塑料、橡胶、油漆、涂料等行业用量最大的无机填料，由于性价比高、市场销路大、技术要求不高，近年来国内碳酸钙生产企业大量涌现，尤其是重质碳酸钙(重钙)的产量逐年递增，选择合理的加工装备和工艺是重钙生产企业实现经济效益和长远发展的重要保证。

从近年来市场对重钙粉体产品的要求来看，主要需要其达到一定的细度、通筛率、白度、纯度、含钙量等，有的还要求符合一定的粒度分布要求，某些应用场合还对粉体的颗粒形态做出严格要求。

实践证明，重钙产品的颗粒形态、粒度及其分布与原料、加工装备、工艺技术和条件控制有关。因此，为了确保重钙的品质以适应市场的要求，一要注重重钙原料的选择，另一方面需结合市场考察选择合适的重钙加工设备与工艺。

1 重钙生产现状

重质碳酸钙是以天然方解石、大理石、白云石或白垩为原料，经机械设备粉磨和分级后达到一定细度的粉状产品。生产方法有干法和湿法，从实际应用来看，3000目以下的产品，一般以干法生产为宜；3000～6000目产品，通常以湿法生产为宜。

纵观国内碳酸钙行业，产业集中度很低，企业结构性矛盾突出，存在企业数量多、平均产能过小、生产工艺落后、加工装备差、环境污染严重等问题。其中最明显是重复建设、产能过剩、开工率严重不足、经济效益下滑。因此，产业结构调整、转型升级是碳酸钙行业“十二五”的首要任务，其中一项政策就是重点鼓励发展节能环保的重质碳酸钙。

长久以来，重质碳酸钙企业在粉体加工中大多采用传统的雷蒙磨、球磨机等设备，面临着能耗高、效率低、稳定性差、成品粒度不可控、污染严重等难题。因此，升级改造迫在眉睫，装备水平的提升是碳酸钙生产企业结构调整、实现经济效益和长远发展的重要保证。

2 重钙加工设备与应用范围

国内重钙资源大多品质优良、纯度高、白度高，一般不需经过浮选或其他除杂工艺，仅需粉磨分级即可。因此选择性能优越、质量可靠的粉磨分级设备和工艺至关重要。

目前我国的雷蒙磨、球磨机、高压磨等国产粉磨设备，在一定程度上满足了国内重钙产品加工的需求，实现了一定的经济效益，但是，随着产业现代化的发展，该类设备能耗高、污染重等问题突出，需继续对该类型设备进行技术革新以期适应现代碳酸钙产业规模化及其产品精细化发展的市场需求。

目前适合重钙加工的先进设备主要有专利产品-欧版磨机、超细立磨等设备，以满足不同粒度重钙客户的需求。该类制备技术均为干法生产，实现自磨自选，通过变频高效选粉机，可直接制备重钙，无需再经过外部筛分或分选。由于采用风选原理，可快速将符合成品的重钙粉吹选出，完全避免过粉磨现象，大大提高了产量和生产效率；同时由于采用了先进的脉冲除尘器，系统达到国家环保要求。

该类装备适用于碳酸钙、氧化钙(生石灰)、石灰石、方解石、大理石等碳酸钙类矿石以及各种非金属矿；可满足不同行业要求，有多种方案可选，可加工80～200目、200～400目、400～800目、800～1500目、1500～3000目重钙产品。

3 重钙制备工艺及设备选型

3.1 生产80～400目重钙制备技术及工艺

(1)欧版磨机。

欧版磨机系统为闭路系统，是黎明重工自主开发的第四代磨机产品，是在国产雷蒙磨和摆式磨的基础上，引进欧洲最新设计理念及标准，潜心开发出的具有国际领先技术水平，拥有多项自主专利技术的最新粉磨设备(专利号：ZL 200920088889.8，ZL 2009 20092361.8，ZL 200920089947.9)。自投放市场以来，性能稳定、技术先进、客户口碑好，通过科学技术成果鉴定。

欧版磨粉机作为一种高效节能装备，其技术特点是单机生产能力大、易于规模化生产、单位产品能耗低、易于维护等，一次成品细度d97=80～400目(200～38μm)，单机生产能力依机型不同在6～50t/h，其工艺流程见图1。

图1 欧版磨制备重钙工艺流程

MTW系列欧版磨粉机为立式结构，占地面积小，成套性强。主要由主机、风机、选粉机、专用除尘器、旋风集粉器、管道装置及电机组成。配套辅助设备可选择破碎机、提升机、给料机等，见图2。

图2 欧版磨机主机结构

(2)立式磨系统。

黎明重工立式磨系统为开路系统，是结合德国莱歇、非凡等公司的技术优势，结合中国的工况条件而开发设计的一款大型化、工业化制粉设备，尤其适用于规模化的碳酸钙粉碎加工，其自动化程度高、生产成本低、效率高，一次成品细度d97=200～38μm，单机生产能力依机型不同在20～100t/h，其工艺流程见图3。

图3 LM立式磨制备重钙工艺流程

立式磨是利用磨辊与磨盘的相对运动对物料进行料床粉碎，辊压增加，物料细度变小；磨细的物料靠气流将其带起，由其上面的分离器(分级机)在磨内分级，粗粉落入磨盘重新被粉碎；合格细粉由风送出磨至袋收尘器收集。

立式磨主要由传动装置、磨辊与磨盘、分级装置、加压和润滑装置、机壳与机座等部分组成，见图4。分级装置由传动系统、转子、导向叶片、粗粉锥斗、出风口组成，是保证产品质量的关键性部件，有动态、动静态组合多种结构型式。

图4 LM立式磨主机结构

3.2 生产400～1500目重钙生产技术及工艺

生产该细度范围的重钙主要选用超细立磨，LUM系列超细立式磨是黎明重工结合多年的各种磨机研发制造经验,以LM系列立式磨为基础，借鉴德国超细立磨的相关技术，设计开发的先进粉磨设备，是一种一次完成超细粉磨、分级、输送于一体的超细制粉行业专业设备，其工艺参数、机械性能及成品质量等技术指标达到国际先进水平。该机可直接粉磨生产650目的重钙，通过增加二次分级装置，可生产1500目的超细重钙。该机主要应用于超细碳酸钙的粉碎加工，一次成品细度d97=400～1500目(8～38μm)，单机生产能力依机型不同在8～18t/h，其工艺流程见图5。

LUM系列超细立式磨可广泛应用于方解石、大理石、石灰石、重钙、滑石、重晶石、白云石等矿物的大规模超细粉磨加工。

图5 LUM超细立式磨制备重钙工艺流程

LUM超细立式磨整套系统包含：给料装置、磨机主机、脉冲收尘器、风机、消音器、管道装置、控制系统等。其中超细立磨主机主要由选粉机、磨辊装置、磨盘装置、加压装置、减速机、电动机、壳体、稀油润滑站、液压站等部分组成，见图6。

图6 LUM超细立式磨主机结构

3.3 生产400～3000目重钙制备技术及工艺

该细度范围内的重钙粉加工可选择黎明重工超细中速环辊磨，HGM系列环辊微粉磨是黎明重工根据近30年的磨机生产经验，吸取国内外磨机的优点，经过多次充分考察、研究、试验开发出的一种专用于生产超细粉及微粉的设备。该机主要应用于超细碳酸钙的粉碎加工，一次成品细度d97=400～3000目(5～38μm)，单机生产能力依机型不同在0.5～10t/h，其工艺流程见图7。

该机具有辊压、研磨、冲击等综合机械粉碎性能，特别适用于方解石、石灰石、大理石、重钙、滑石、重晶石等矿物超微粉碎，是理想的矿物深加工设备。

HGM环辊微粉磨主要包括：主机、选粉机、扩散式旋风集粉器、脉冲除尘器、高压风机、消声器等。根据工艺要求可选配破碎机、提升机、储料仓、给料装置等辅助配套设备，见图8。