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一文了解濕法超細粉碎工藝的特點及其應用！
發布時間：2020-03-02
來源：TGM 瀏覽：次
與干法超細粉碎相比，由于水本身具有一定程度的助磨作用，加之濕法粉碎時粉料容易分散，而且水的密度比空氣的密度大有利于精細分級，因此濕法超細粉碎工藝具有粉碎作業效率高、產品粒度細、粒度分布窄等特點。
因此，單就超細粉碎作業而言，濕法加工較干法加工的效率高、單位產品的能耗低。除了膠體磨、高壓射流磨外，非金屬礦濕法超細粉碎大多采用攪拌磨、砂磨機等介質研磨類超細粉碎設備。
由于膠體磨和高壓射流磨工藝配置較簡單，以下重點介紹攪拌磨、砂磨機等介質研磨類超細粉碎工藝。
攪拌磨超細粉碎工藝
濕式攪拌磨超細粉碎工藝主要由濕式攪拌磨及其相應的儲漿罐組成。原料（干粉）經調漿桶添加水和分散劑調成一定濃度或固液比的漿料后給入儲漿罐，通過儲漿罐泵入攪拌磨中進行研磨。研磨段數依給料粒度和對產品細度的要求而定。
在實際中，可選用1臺攪拌磨（一段研磨），也可以采用2臺、3臺或多臺攪拌磨串聯研磨。研磨后的料漿進入儲漿罐并經磁選機除去鐵質污染及含鐵雜質后進行濃縮。如果該生產線建在靠近用戶較近的地點，可直接通過管道或料罐送給用戶；如果較遠，則將濃縮后的漿料再進行干燥脫水，然后進行解聚（干燥過程中產生的顆粒團聚體）和包裝。
△上圖是較典型的三段連續式攪拌磨重質碳酸鈣超細粉碎工藝流程，主要由三級濕式攪拌磨或研磨剝片機及相應的貯罐和泵組成。原料經調漿筒1添加水和分散劑調成一定濃度或固液比的漿料后給入貯漿罐2，通過貯漿罐2泵入攪拌磨I 3中進行研磨。經攪拌磨工研磨后的料漿分離研磨介質后給入貯漿罐4，通過貯漿罐4泵入攪拌磨II 5中進行第二次（段）研磨；經第二次研磨后的料漿經分離研磨介質后進入貯漿筒6，然后泵入攪拌磨III 7中進行第三次（段）研磨；經第三次研磨后的料漿進入貯漿罐8，并用磁選機除去鐵質污染及含鐵雜質。如果該生產線建在靠近用戶或離用戶較近的地點，可直接用管道或料罐送給用戶。如果較遠，則將料漿進行脫水，然后進行打散和包裝。
影響濕式攪拌磨超細粉碎的主要工藝因素有原料的粒度大小及分布.、介質的密度、直徑及填充量；攪拌磨的轉速或線速度；物料在攪拌磨中的停留時間；料漿濃度及助磨劑或分散劑的品種和用量等。
（1）介質的密度、直徑及填充量
介質的密度及粒徑影響產品的粒度及磨機的能量利用率。研究表明，用攪拌磨研磨滑石時，密度大的氧化鋯球（6.31g/cm3）比密度小的玻璃球（2.5g/cm3）的粉碎效率高，同時，直徑小的玻璃球（3mm）較直徑大的玻璃球（5mm）的研磨效果好。但是，在一定的產品細度要求下，最佳的介質密度和介質直徑與被磨物料種類及給料粒徑、漿料濃度、磨機轉速等有關。
介質的填充量大小對產品細度和產量均有影響。在一定的范圍內和一定的物料通過量前提下，適當增加填充量可增加研磨強度、增加產量和細度。但介質填充量太大時，能耗增加、能量利用率下降。
（2）磨機轉速
磨機的轉速或攪拌速度對于產品細度、產量以及能量利用率有較大影響。對臥式攪拌磨的試驗表明，提高攪拌速度，細粒級產量增大。
較高的轉速提高了產品中細粒級物料的比例。但是從能量利用的角度來考察，并非轉速越高越好，研究顯示，磨機的輸入功率隨磨機轉速的提高而增大，過高的轉速導致能量利用率下降。在相對較低的速度下能量利用率較高。
因此，攪拌磨的攪拌速度不宜過高。但是，在連續粉碎工藝下，過低的攪拌速度容易使部分物料未受到足夠研磨粉碎作用即被排出，使產品的粒度分布趨粗。
（3）物料在磨機中的停留時間
在設備及其他工藝條件一定時，物料在磨機內的停留時間對于產品細度和產量有重大影響。為了確保一定的產品細度，必須確保一定的停留時間。停留時間與漿料的濃度（或固液比）、給料速度、磨機轉速、磨機筒體高度（立式）或長度（臥式）以及物料的分散程度等有關。
一般來說，物料在磨機內的停留時間越長，產品粒度越細，但產量越低；反之，粒度趨粗，產量增大。
（4）料漿濃度
在攪拌磨超細粉碎過程中，料漿濃度是一個很重要的工藝參數或影響超細粉碎效果和能量利用率的因素。
適當增大料漿濃度，有助于提高-10μm粒級物料的數量和提高能量利用率。但是，隨著料漿濃度的增大，系統的黏度增大，料漿的流動性惡化。被磨物料易于粘附于介質表面從而減弱介質對物料的研磨和沖擊作用。因此，過高的料漿濃度往往導致粉碎效率和能量利用降低、產品粒度變粗或產量下降。
最佳的料漿濃度與介質密度、直徑、要求的產品細度，助磨劑以及物料種類和給料粒度等有關。可參照同類物料的工業生產實例或通過試驗選定。
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（5）助磨劑或分散劑
助磨劑或分散劑主要通過降低顆粒物料的強度、降低料漿的黏度、提高物料分散性和促進料漿的流動性來影響或提高產品細度、產量或降低單位產品能耗。
一般來說，只有料漿濃度達到較高值后使用分散劑才有明顯的效果。即通過添加分散劑或助磨劑可以提高濕式攪拌磨超細粉碎時的料漿濃度。
砂磨機超細粉碎工藝
砂磨機主要用于濕式研磨。以臥式砂磨機為例，其研磨工藝過程一般包括：配漿-分散（前處理）-研磨-篩析等。根據串聯的臥式砂磨機可分為一機一罐、一機二罐、多機（3臺以上砂磨機）串聯的超細研磨工藝流程。
△上圖為我公司某客戶廠年產12000噸造紙涂料和填料級超細重質碳酸鈣工藝流程圖，主要由配料、中間緩貯、臥式砂磨機、分離篩等部分組成。其中砂磨機的筒體容積1000L。給料粒度為d97≤45μm（或全部小于70μm）。產品細度為：涂料級d90≤2μm；填料級d97≤4μm（d60≤2μm）。研磨介質尺寸為：I級研磨1.0-1.6mm；II級研磨0.8-1.2mm。
（1）一機一罐工藝流程
料漿在1臺砂磨機、1只儲料罐內循環研磨，直至產品細度達到要求為止。此工藝過程簡單、設備少、占地面積小、操作方法簡單。
但因被研磨的漿料回流到儲料罐內容易同原漿料混合，以及存在“死角”導致研磨的成品粒度不均勻，所以僅適合對產品粒度分布要求不嚴格的場合。
（2）一機二罐工藝流程
料漿在1臺砂磨機、2只儲料罐內進行循環研磨。此工藝雖比一機一罐工藝復雜些，但循環研磨層次清楚，產品粒度均勻。
（3）三機串聯工藝
利用3臺密閉式砂磨機和2只儲料罐串聯連續研磨的超細粉碎工藝流程。在該工藝中，所串聯的3臺砂磨機分別采用不同的轉速和研磨介質。從第一臺開始逐漸減小，排料粒徑越來越細。
三機串聯工藝可以縮短研磨時間，提高研磨效率；研磨產品粒度細而且均勻。但設備較多，占地面積較大。
工藝設計與設備選型原則
（1）滿足涉及產品綱領（產品質量和數量）
這是工藝設計與設備選型首先要遵循的一條原則。產品綱領包括數量（年產量）和規格（質量），產品的質量要求包括產品細度（粒度大小和粒度分布）、顆粒形狀、表面性質和純度等。
（2）節省投資
投資額直接影響工廠將來的經濟效益。因此，在滿足前述設計產品綱領的前提下，應盡可能地節省投資。對于工藝設計來說，設備投資是投資額的主耍構成部分。因此，要在滿足產品綱領及綜合性能指標比較的基礎上選擇投資較省的工藝沒備。
（3）降低能耗
能耗是超細粉體加工廠最主要的生產成本構成之一，直接影響未來產品的市場競爭力和企業的經濟效益。因此，在確保產品綱領和投資、效益綜合分析及比較的基礎上要選擇高效低能耗的設備并盡可能地簡化工藝流程，以減少整條生產線的總裝機容量（總裝機功率），降低單位產品能耗。
（4）減少磨耗
超細粉體加上中，粉碎、分級設備的磨耗和研磨介質消耗是不可避免的。這些磨耗不僅要增加生產成本，而且污染物料，導致被粉碎物料的純度下降，影響最終粉體產品的質量。因此，在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要注意盡量減少磨耗和研磨介質消耗。
（5）滿足環保法規
環境保護法規和標準是強制性的，如大氣污染防治法、水污染防治法、噪聲污染防治法等。因此、在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要有環境保護措施，否則唯一的下場就是關停。
（6）滿足勞動安全和衛生法規要求
勞動安全和衛生法規，如建筑設計防火規范和防雷規范、工業企業設計衛生標準和采光設計標準、采暖通風和空氣調節設計規范等也是強制性的，因此，在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要同時考慮。
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