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年产5万吨超细重钙干法加工工艺探讨奏广超。方苍舟杜仁惠(合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051)摘要：车文阐述了年产5万吨超细重质碳酸钙生产线工艺的设备选型。结台目前国内大规模超细重钙生产现状，分 析采用国内外超细分级设备的大型重钙生产线的设计思路得出干法球磨工艺是超细重钙粉大规模生产的有效途 径。关键词：超细重质碳酸钙；球厝机；分级机1前言 超细重质碳酸钙(简称超细重钙)作为一种重要的无机填料，广泛应用于塑料、造纸、檬胶、涂料、油墨、日化、食品、医药、饲料等行业。近年来，随着国内外材料行业的迅猛发展，重钙粉的需求愈来愈大，特别是600_1500耳粉的需求量剧增。这要求超细重钙能够实现生产的规模化，生产线的大型化-珂。 目前，美国、西欧的超细重钙生产企业均为大型生产公司，一般都配备多套大型生产设备系统，干法生产多为球磨配分级工艺。其单套生产装置的年生产能力，最大可达到20万吨，最小也有8_9万吨”。例如。欧米 亚公司设在挪威的世界最大碳酸钙加工厂，其年产重钙300万吨。这个数量接近于我国稍具规模同行现有 设备全年的生产量o】。而我国的重钙厂家大多采用雷蒙磨、冲击式粉碎机、于式搅拌磨、气流磨、环辊磨等，企业生产规模小、产 品档次低、超细粉比重小，难以达到规模化加工以降低生产成本，提高产品档次，顺应市场需求的变化，实现 经济效益的目的。尽管国内也有企业采用立式磨工艺，使得单套系统年生产能力可以达到5万吨左右。该工 艺通过二次分级可以加工1250目以上高端产品，生产过程比较复杂，操作水平要求较高嗍。在众多的重钙加工工艺中，球磨配分级工艺应用比较广泛，从生产规模与产品品种、产品档次和能耗水 平几个方面进行综合分析，优势较明显阐。目前，采用进口设备的国内最大的安徽国风集团新材料公司年产30万吨(600-6250目)重钙生产线、采 用国产设备的国内最大的江西开元钙业公司年产lO万吨生产线(600-6250目)，都是由2条单套系统年生 产能力5万吨左右的设备系统组成，每套系统经过了敷年的运行，生产非常稳定，这为实现国内超细重钙规 模化生产、实现企业经济效益，提供很好的范例。以上生产线都是由合肥水泥研究设计院主持设计建设，或提供主辅机设备。通过与西方公司的合作，消 化吸收了国外的先进技术，就单套年产5万吨的重钙生产系统的建设，积累了丰富的技术和经验。下面就此展开一些讨论。2研磨与分级设备的选型 研磨能力和分级能力是超细重钙生产中的两个关键因素，因此球磨机和分级机的设备选型至关重要。下面就球磨机的研磨能力和分级机的分级能力作简单分析。21球磨机的选型及工艺 球磨机作为一种粉磨设备，其研磨能力的好坏，直接决定了能否实现规模化生产。在超细重钙生产中【43】彭树文，姜春贤改性膨润土在橡胶中应用叨弹性体，1996，6(4)：233【44】彭树文，姜春贤改性膨润土对天然橡胶的力学性能影响研究叨弹性体1994，叫4)：26_29【45】朱利中，陈宝梁有机膨润土及其在污染控制中的应用瞰北京：科学出版社，200634我们通常选用新型高细球磨机，其必须满足一定的长径比、合理的磨内结构、衬板形状、研磨介质的配比等影 响因素的要求。合肥水泥研究设计院的高细球磨机技术成倍强化了研磨效果，太大提高了出磨细粉率；而关 于铁磨耗问题，因为高耐磨材料的问世，使得村板和研磨介质的磨损性能得到大大改善，铁磨耗大大降低(研 磨介质的铁磨耗不超过30卧产品，衬板的铁磨耗不超过3卧产品)M。出磨细粉率是影响分级的一个重要因素，其必须满足一定的比例，才能保证分级产量高。影响出磨细粉 率最为明显的因素是，球磨机的长径比、研磨介质级配和介质填充率。再者，还要解决解糊磨和过研磨现象。 就年产5万吨超细重钙生产线来说，根据产品品种结构设计的不同常选中273Om的球磨机，长径比23；研磨介质多采用45种左右不同规格的高铬介质。介质填充率可以在2835之间调节。22分级机的选型厦工艺H” 分级机是保证粉体质量的关键设备之一，目前分级机的种类很多。衡量一台分级机的分级质量，关键在于首先要看其能否稳定限制细粉中大颗粒的含量、其次是分级效率的高低、再者设备运转稳定性如何。过去我国已研制并成功使用了多种涡轮式超细分级机，但是规格都偏小(1250目产量小于2O吨，时)。 国外的分级机单机规格大(1250日产量可大于68吨，时)，但是设备价格太高，会给企业带来较大的投资风 险和经济负担。解决这一问题的关键就在于，可以结合工艺设计，采用2台或多台分级机并联或串联来实现 生产线的大规模化。当然，国产的分级机也要向大型化发展，多台分级机的串并联也会增加生产线的复杂性。 鉴于国内超细分级机规格小、国外大型分级机设备的价格高等原因，合肥水泥研究设计院自1990年在 引进技术的基础上，集国外数家粉体技术公司所长，经过长期开发与应用实践，在涡流分级机的国产大型化方面实现了多品种系列化。 就分级机的选型讲，对于不同档次重钙粉，应采用相应的分级机进行生产。比如：对于5001250目普通重钙粉的生产可以使用ACS或ACF系列直立安装的单叶轮分级机，产量高，系统设备的价格低因而获得 的性价比高；对于主要生产1000目以上的重钙粉，可以采用ADw系列水平安装的多叶轮分级机，以获得适 中产量的超细产品；对于2500_6500目的重钙粉的生产，因为只有在更高的转速下才能实现超微细，所以要 采用ATT系列水平安装的单叶轮分级机，以获得量虽小，但档次更高的亚微米超微细产品。选择分级机是关键，但是工艺实践中，用好分级机也非常重要。精密控制分级机进料量、进料细粉率(即 球磨机出磨细粉率)、分级机转速、主风机风量等参数，才可以达到较高的分级效率和分级精度。3干法工艺设计31原料要求： 重钙粉是以天然方解石、石灰石、自垩、大理石等作为原料，在实际应用中对原料矿石的白度、caO、Fe如，、舢203、Si02、M90含量等理化指标都有一定的要求，实践中基本认可的原料主要化学组成成分要求如 表l所示鲫：裹1原料主要化学组成成分要求l 指标 白度 C删1 脚I) l州】 鼬蹦】 M90)I 要求 92 55_o 010 n11 0柏 06国风矿石 92_9555 2 n04，03040n5532工艺设计 下面分别以安徽国风新材料公司、江西开元钙业有限公司的生产线设计为例，对国内外球磨干法工艺进行具体分析。321安徽国风新材料公司重钙一厂工艺” ，该公司其中一条系统采用中27m的球磨机配进口630和500分级机，630分级机每小时产1250日产品约56-6O吨，折合80叽1000目约年生产能力在56O万吨左右。具体工艺设计流程如图1所示。一355日丑原料圈1安徽国风新材料公司重钙一厂生产线藏程国国风公司在面对市场时发现，400且600目的重钙粉市场需求量很大，而采用进口分级机来生产生产 这一档次的重钙粉，成本很高，只有采用国产设备。新建生产线不合适，经过论证，发现可以利用中27m系统 分级回磨粉进行二次分级来生产。该公司认为合肥水泥研究设计院的直立单轮大型ACF800分级机能满足一一雪其要求，于是委托台肥院配套将ACF800分级机系统串联在中27m系统上，此方案获得了成功，现在台时产量达45吨。 就整个系统来说，如果有二次分级存在，则球磨机的选型略微偏小，研磨能力略显不足。在其重钙二厂的选型中就采用中3Om的球磨机配进口的630和710分级机。具体工艺设计流程如图2所示。圈2安蕾圉风新材料公司重钙=厂生产线流程围该系统的选型优越性体现在，保证了球磨机研磨能力能够满足分级要求。 正如中国非金属矿工业协会张湛秘书长所说：初具规模化的国风，走产品精细化的道路，在引进国外先进技术与自主创新相结合基础上，实现了企业快速发展。为国内重钙行业现代化规模化发展指明了方向m。322江西开元钙业公司工艺朗 该公司其中一条系统采用中26m的球磨机配2台合肥水泥研究设计院的ADw分级机和进口510分级机；另一条系统采用西26m的球磨机配2台合肥水泥研究设计院的AcS分级机，折合800日产品约单套系 统年生产能力在50万吨左右。具体工艺设计流程如图3、图4所示。5m】原料包装或去改性图3江西开元钙生有甩公司重钙生产线藏程田一一36一5原包装或去改性田4江西开元钙韭有限公司重钙生产线菠程围二该工艺的设计思路是： (1)客户对重钙粉的粒度要求多种多样(比如对同样1250目粉，有的要求比表面积大为好，而有的要求粒度分布越窄越好；有的对大颗粒含量要求更高，等等)，这就要求重钙生产商尽可能满足他们的要求。按这 一要求，可以同时生产多种产品，具有很大的生产灵活性，其产品品种较齐全，具有很强的市场竞争力。这也 是欧美同类产品生产商，近十年来根据市场变化不断改进其生产工艺，而总结出的经验和技术。(2)采用国产设备生产2500目以下的重钙粉，在工艺技术及设备方面已经成熟，不必进口国外设备，可 以使生产线的投资大大降低。但是。干法生产如(2弘m的超微粉是一件极为困难的事，在1999年以前还未实 现工业化，直到2000年的4-5月问才得到成功报道。它突破了只有湿法才能达到这一细度的限制，代表了 当今超微粉体于法生产的最高水平。本项目引进这项技术和设备使得该公司的重钙加工技术水平进人世 界先进行列。该工程是我们在消化吸收国外大型生产设备和先进生产工艺基础上，经过科研与实践紧密结合的结晶。 该生产线采用全智能化DCS控制系统、全国产化大型生产设备和工艺，大大节省了投资成本，产品质量与细 度达到国际先进生产工艺的同等水平。它的上马解决了目前国内重钙生产企业普遍遇到的设备超细产品生 产能力小，难以实现规模化生产、产品档次低、缺乏市场竞争力等难题。4产品分析 在现有条件下，我们分鄹对安徽国风集团新材料公司和江西开元钙业公司的1250旨、2500目的产品，用美国CaIll研公司激光粒度分析仪进行分析，检测结果如表2所示：表2 1250且、25且产品的粒度检潮数据颗粒直径(肛)200300 400 500 9瑚 10 1300 l0018192000 景国风1250 柏0， 63j9 798l 8503 虹卵9732蚺20 99j299 98 10吼O 100o 开元1250柏03砬93 78晒 8316 9丘099799Il99j3 999910nO 100-o蓦叠富风2560O，821393m97弼 99母2I咖100o100O10n0100n1000鼓开元250056 39 80”922997 02 99 89 孵孵 lOnO100010nDlO匝0 10n0由表2可见，垦风1250且和开元钙业的1250完垒符合国际标准的12产品要求(D*=10挪0；国风2500目和开元钙业的2500也达到国际标准的2500且产品要求(D萨5斗m)。具其下游使用厂家反映，两公司的重钙产品的理化指标性能稳定，下面以国风的产品性能指标为例，结 果如表3所示。裹3重钙耢的主要理化参数理亿指标 白度C丑c仉水份，FcnM帕，pH值 盐酸不溶韧 标准要求 92 9sD m5010060 晷1004I 国诫结栗 9396 991 O，n5 乓O04 n44 91 02-D4由表2和3可见，两公司的产晶粒度分布和主要性能指标稳定，达弼了设计要求。5年产5万吨干法工艺设计方案一37粗粉回磨fl=：_一E：=_=：三：alA ：s分甥机l一6001500目重钙I-包装或图5新型干法工艺流程圈2007年5月，合肥水泥研究设计院试制成功的A7rr分级机，实现了超微细分级设备国产化，并为国内超 细重钙向大规模化、产品高档化(25006500目的超微细产品)，奠定了坚宴的基础。在设计安徽国风新材料公司30万吨生产线和江西开元钙业公司10万吨生产线的基础上，合肥水泥研 究设计院在重钙设计中不断创新，根据设计要求不同，对球磨机的选型、分级机的配套，结合于法工艺宴践， 提出更加适合中国国情的设计工艺，具体如图5所示。该工艺是用5mm以细的原料，经高细球磨机(根据企业的设计规模不同，可以选择中2730m的球磨 机)，出磨粉经由ADw、ACS分级机分级，分别得到800_2000目、600-1500目的超细重钙粉，分级粗粉直接 回磨；对于2000-6500目的超微细产品，采用ADW、ACS分级机分级出的超细粉经A1rr分级机生产加工，分 级下品仍作为6001800目的重钙粉包装，工艺上已经确保了产品粒度分布对产品的使用没有影响。本工艺方案已经用于湖北、广东的年产5万吨重钙生产线。6结束语 (1)利用球磨干法工艺大规模生产超细重钙粉在技术上可行；(2)目前在我国，从投资及生产销售二方面分析，以单套5万吨的设计规模比较合适国情。超过这一规 模。投资会大幅增加。(3)实践证明，国产设备实现超缅重钙太规模生产的技术已经成熟。 (4)该工艺还可以适用于滑石、高岭土、重晶石等中低硬度非金属矿的超细加工。参考文献【1】张湛再谈非金属矿工业产业规模化与产品精细化明非金属矿工业2006，2(2)：20-24脚叶旭初2万吨，年超细重钙粉干法球磨生产线工艺设计