华同动立磨技术在陶瓷行业中的应用及优势

刘桂桐，刘国俊

（华南理工大学，广州华同科技开发公司，广州 510641）

机械与设备

华同动立磨技术在陶瓷行业中的应用及优势

刘桂桐，刘国俊

（华南理工大学，广州华同科技开发公司，广州 510641）

动立磨是为解决传统磨机复杂、产能低、能耗高、磨损大、环保差等技术难题，吸取国际先进技术以及发明者的最新研究设计理念，结合市场和生产实际需要，经过多年潜心设计研制而成的。本文主要从动立磨机的工作原理和构造及动立磨技术在在陶瓷行业的应用及优势等方面进行阐述。希望能给陶瓷行业节能做出一点贡献。

华同动立磨；陶瓷行业；应用；优势

1 前言

HTDM华同动立磨（是刘国俊、刘桂桐两人发明设计的，所以又名刘氏磨），已于2013年获得国家发明专利和实用新型专利。

动立磨是为解决传统磨机复杂、产能低、能耗高、磨损大、环保差等技术难题，吸取国际先进技术以及发明者的最新研究设计理念，结合市场和生产实际需要，经过多年潜心设计研制而成的。

动立磨采用了目前国际上最为先进的粉磨技术，不用钢球、不用磨輥、磨盘等工作件，是一种无介质的干法粉磨机，它具有节能，低碳环保、磨损少，建设投资省、生产效率高、运行稳定，比普通磨机节能45%～65%，甚称磨机制造史上的又一重大革新，正所谓是“新时代的磨机”。动立磨作为新一代技术产品，广泛应用于金属及非金属矿物料的粉磨作业，在建材行业尤其是陶瓷原料的粉磨加工应用上，更显示出其粉磨工艺先进、节能、低碳环保、无二次污染、细度可调，是比较理想的粉磨设备。

2 动立磨机的工作原理和构造

由粉碎理论知，随着物料尺寸变小，表面积增大，所需耗费的能量也增加。此外，对于球磨机、雷蒙磨这一类低频率下工作的机械，物料达到一定的细度后，包附在研磨体表面的粉料形成了弹性垫衬，大大降低粉磨效果，因此，当粉磨达到一定程度时，再用这些低频的工作方法继续粉磨和细磨，效率极低，电耗大、产能低，十分不经济。振动磨和气流磨粉碎是一些高频率工作的细磨设备，其细度可达1 um，而且有较高的效率，但、由于是高频率，其单产能力必定受到一定的限制，产能就很难达到生产的要求。动立磨就是介乎这两者之间，大大高于低频工作方法，又接近于高频率的工况条件，同时兼有高频率的机械冲击强力粉碎作用，又有气流磨高频冲击式的强力粉碎作用，是两种类型的综合体，所以粉磨效率大大提高，同时产能也得到相应的增大以满足生产的要求。

HTDM华同动立磨为立式结构，由进料口、传动装置（包括转子和传动轴部分）机体，粉碎工作腔、出料口、机座等构成。工作时，传动装置使主轴旋转，主轴带动转子运行。物料在顶部加入后，利用磨机内特殊的涡轮反击机构把矿物料带起并高速高频率运动，利用物料本身的作用代替钢球高速对撞，纯属是物料（颗粒）打击物料的自粉碎过程；与此同时在转子气流的作用下物料颗粒被气流夹带着并高速循环不断地运动，在运动过程中物料颗粒之间产生高频强力的冲击和磨削，物料在上述各种作用力的复合作用下而被强力粉碎；在这一过程中物料完全处在物料打击物料的状态，在应力的作用下致使物料颗粒一个或多个断面上发生无数的裂纹并不断扩大、加深和延伸，从而使物料颗粒裂解成微粒最终被粉碎，它集冲击、撞击、挤压、剪切、磨削于一身，充分体现了裂纹理论和综合理论的精粹的最新粉磨技术。产品的细度可达d97＜10 um，。物料被粉碎后，从底部排料管排出。因此，破碎比大，且出料均匀，由于物料主要是处在互相撞击的状态中被粉碎，故磨损件较少而且寿命长，衬板可长达一年以上，能耗低、无粉尘溢出，最突出的一点是无二次污染，这是其它粉磨设备无法比拟的。

（1）HTDM华同动立磨的主要优点

节能：电耗低节能明显，比雷蒙磨、辊磨机节电35%～40%，比球磨机节电45%～65%，单位电耗：12～18kW·h/t。环保低碳：无粉尘冒出（微负压操作），噪音低（50～65 dB，远远＜80 dB），节省了环保费用，完全达标文明生产。

易损件少且使用寿命长：磨机衬板寿命可达一年以上，耐磨块、衬板可全部采用耐磨陶瓷、刚玉或其它非金属材料，避免二次污染，磨机内部主轴承采用稀油润滑并装设水冷却装置可提高軸承寿命，具有降温省耗的功能。

节省投资：磨机结构紧奏简结（含系统），占地空间少（相当于球磨机30%），操作维护容易，细度调整方便。

结构更优越：由于采用了石打石的粉碎原理，赿硬的物料就越脆就越容易碎裂，也就是说越容易粉碎，磨机的粉碎能力越强，所以对中等硬度以上物料的粉磨完全不成问题、避免跑粗现象，也不存在过粉磨现象，产品颗粒外形好（以球形为多）、细度均匀、通过率保证。同时，结构简单、运行可靠的传动装置，提高可靠性，方便维护。

生产更安全：本磨机为无介质磨，既没有钢球（段）也没有磨盘、磨辊等工作件，完全是靠物料打击物料而粉碎的状态，不存在金属机件间的撞击和磨削的情况，如生产中落入铁块也可在粉碎腔中自然通过不会损坏机器；同时磨机转子产生的气流及流速起疏散和降低磨内的温度，磨机（系统）在常温常压下工作，出磨水份≤2%，温度＜40℃，利于磨机稳定运行。

产品细度好：采用HTDM华同动立磨机所获得的产品细度均匀，颗粒外形好，采用机外（循环风）选粉机分级，细度调整控制方便，产能大、效率高。另外，动立磨可作为终粉磨磨机，可为陶瓷干法生产工艺提供基本条件。

表1 HTDM型系列华同动立磨主要技术参数（参考长石的粉磨）

3 动立磨技术在在陶瓷行业的应用及优势

（1）陶瓷原料的粉磨加工，主要是指对硬质原料的粉磨，如长石、石英、石灰石、方解石、石膏、莹石、滑石、白云石等中低硬度以上的矿料的粉磨和细磨，也可以应用到陶瓷熔块及部分陶土的细磨作业。

（2）动立磨的规格及主要技术参数

动立磨的规格及主要技术参数如表1所示。

（3）华同动立磨在制备陶瓷原料长石粉中的应用

长石是陶瓷主要的硬质原料之一，并占有一定成分比例，粉磨能耗在陶瓷生产中也占有较大的比例。广州市顺达陶瓷原料公司，为了节省能耗，降低生产成本、提高产品质素，于2012年10月对原有生产线进行改造并采用了华同动立磨粉磨系统。改造前该厂粉磨（长石矿）生产线，破碎工序：一级破碎取用600 mm×900 mm颚式破碎机，二、三，级破碎分别采用一台∮1500冲击破碎机，出料粒度≤15 mm（俗称矿沙），砂料全部为露天堆场；粉磨工序：采用∮1.83×7M球磨机闭路粉磨系统（干法连续进料），总装机容量：306 kW、进料粒度≤15 mm、进料水份为10%、设计产量6～8 t/h，实际产量2～3 t/h，产品细度200目；单位电耗约100 kW·h/t，加上耗材约合120元/t，生产成本比较高。

表2 三种方案系统各项指标比较表

改造仅是在球磨机傍边新上一套HTDM20华同动立磨粉磨系统（占地面积90 m2），原破碎工序无变。华同动立磨系统是干法连续加料出料的粉磨系统，由中间料仑、電磁振动加料器、磨机提升机、动立磨主机、选粉机提升机、选粉机、回料皮带机组成闭路圈流粉磨系统；电控由触摸屏数字式显示对磨机电机（含选粉机主轴电机、风机电机等）电流载荷、主轴承润滑系统、轴承温度以及加料量等进行全自动捡控。生产过程是用铲车把沙料送入料仑，经加料器进入磨机提升机提升，物料从磨机顶部进料管进入磨机粉磨，然后从底部卸料管进入选粉提升机再被送入选粉机进行分级，分级后精粉（产品），按生产和市场需要，一种型式是直接加入水搅拌池进入到湿法除铁工序；另一种是送入料仑进行干粉袋包装（吨装）型式。新系统已于2013年三月成功投产；系统总装机容量：267 kW，进料粒度≤15 mm（其中夹带少量零散的40～100 mm石块）、水份≥10%、产品细度；200目，产量：12～16 t／h，产品外加铁（铁污染）：0.002%，平均电耗：19 kW·h／t，加上耗材约合30～35元/t。改造前后比较：直接生产成本（电耗材耗），改造后降低85元～90元／t，节能效果及经济效益非常明显。

从生产情况看，如果进料水份降到6%以下（由于工厂处在珠江支流巴江河床内的特殊原因，不能加设棚盖及仓库），进料粒度降低到并控制在10 mm以内（如采用一台HT一SHyp三合一多功能破磨机代替二、三级破碎的冲击破，粒度可在5 mm以内），台时产量将会进一步提高，生产成本就可进一步降低，经济效益就更加显注；同时生产车间清洁、无粉尘飞扬，全系统噪音最高的选粉机鼓风机噪音约在70分贝以下，立磨主机为50～60分贝。除下雨天外，工厂粉磨生产正常运行。

4 华同动立磨在陶瓷原料粉磨的应用选型

设定年产陶瓷硬质原料长石粉 （60～200目）10万t，为满足生产需要，可采用以下三种方案：

方案Ⅰ：HTDM20—Ⅰ华同动立磨系统

方案Ⅱ：5R4018A雷蒙磨系统

方案Ⅲ：摆辊式粉磨机系统

三种方案系统各项指标比较如表2所示。

从表2可以得出以下几方面的结论：

（1）从上表中的比较可以显然看出，选用方案Ⅰ华同动立磨系统，总装机容量减少342 kW，比Ⅱ、Ⅲ方案年节电量约150万度，每年仅生产运行费就减少了183～208万多元；节电明显，耗材少，尤其是避免二次污染，成本低，产品质素及经济效益较之方案Ⅱ、Ⅲ好，并且能大幅度提高经济效益。

（2）方案Ⅰ技术先进，效率高，产能大（是方案Ⅱ、Ⅲ的3～4倍），占地面积少（仅为方案Ⅱ、Ⅲ的30%～40%），噪音低（＜70 dB），无粉尘冒出、可达标文明生产，工艺设备紧凑，管理维护方便，是陶瓷原料粉磨加工的最佳设备及选择。

（3）统观Ⅱ、Ⅲ方案，单机（系统）产能低，要达到年产量的要求，必须要3台套以上才能滿足，这样一方面工艺生产线多，建筑面积必然增大，场地要多，另一方面粉尘大噪音高、环保难达标，管理繁杂；另外，最大的问题是：因雷蒙磨、摆辊式磨机所有的工作件几乎都是钢铁制品，而且磨损大，物料受铁污染较严重，大大增加了后续除铁工序的负担，同时存在维修工作量大、维护保养困难等问题。应用华同动立磨粉磨系统，在提高技术生产水平与产品质量，节约能源、人工费、大幅度降低生产成本，同化管理、改善操作环境、减少噪音及粉尘污染、文明生产、增强适应能力和市场竞争力等方面发挥不可估量的长远效益。