立式磨在非金屬礦粉體規模化精細化生產中的應用進展

秦廣超，遲 源，李金榮，張新江，王國慶，葉衛東

(合肥水泥研究設計院，安徽 合肥 230051)

立式磨在非金屬礦粉體規模化精細化生產中的應用進展

秦廣超，遲 源，李金榮，張新江，王國慶，葉衛東

(合肥水泥研究設計院，安徽 合肥 230051)

本文簡述了非金屬礦粉體加工產業、加工裝備與技術發展水平現狀，闡明了先進的裝備與工藝技術是非金屬礦粉體加工產業規模化和產品精細化加工的必要條件。實踐證明，高效、節能型立式磨裝備促進了非金屬礦產業規模化、產品精細化生產，同時也實現了系統節能。

非金屬礦；規模化；精細化；立式磨；節能

非金屬礦粉體加工行業的產業規模化及產品精細化程度已成為衡量一個國家非金屬礦產業發展水平的重要標志之一，而高效節能大型裝備與先進的生產加工工藝技術是實現非金屬礦粉體加工產業規模化和產品精細化發展的關鍵。

作為非金屬礦粉體干法超細加工技術的主要進展之一，立式磨裝備與技術在非金屬礦產業規模化和產品精細化實踐應用中，漸漸突現出高效、節能、環保的優勢，并促進了非金屬礦產業規模化、產品精細化發展。

1 國內外非金屬礦產業與裝備技術現狀

1.1 產業發展現狀

目前國外非金屬礦工業總的發展狀況是：①企業向大型化、集團化發展；②產業技術向深加工發展；③產品精細化、系列化和標準化；④裝備向大型化、自動化發展；⑤由資源出口逐步向制品出口轉化[1-2]。而我國非金屬礦工業尚處于：①企業規模小、產業規模化程度低；②產品精加工程度低、精細化產品短缺，處于資源密集型的粗放式加工狀態；③加工裝備與技術水平低、深加工設備與技術落后，大型、高效、節能型裝備與技術應用較少。

我國非金屬礦加工裝備與技術及深加工工藝落后的現狀，難以適應現代市場經濟和社會發展要求的規模化、集約化生產方式，造成產業結構不合理，產品檔次低、產品結構不合理，達不到國外同類產品指標，市場競爭力差。近年來，隨著國內外非金屬礦粉體裝備與技術的快速發展，國內許多非金屬礦加工企業已經漸漸認識到規模化、精細化的生產方式是非金屬礦產業發展的必需。

國外非金屬礦產業的發展，首先得益于其利用先進合理的裝備技術實現產業規模化，其次是注重對非金屬礦物加工的研究、設計有明確的目標(產品精細化)，通過生產工藝和技術處理獲取有應用價值的、以礦物為重要組分的各種材料(包括礦物層間離子交換、有機覆蓋、微孔結構與構造、雙電層、脫色染色、超微細、偶聯與交聯、粘土生物材料、人工合成材料等)深加工技術。例如，礦業巨頭Imerys公司，經營碳酸鈣、高嶺土、硅藻土、石墨、長石、蛭石等礦物及其他產業，年銷售額達27億歐元；美國Engelhard公司生產高嶺土產品，年產規模達200萬t；Huber公司、Thiele公司也分別年產150萬t高嶺土產品；巴西CADAMSA公司高嶺土年產量達100萬t；RCC公司、PPSA公司高嶺土年產量分別達40余萬t；德國AKW公司高嶺土產量70萬t/a，Omya公司年產1 800萬t碳酸鈣產品等。這些公司在產業發展過程中，不斷探索并成功走上產業規模化和產品精細化加工發展之路。

1.2 裝備與技術現狀

非金屬礦產業規模化和產品精細化發展的關鍵在于裝備與技術，日本、德國、美國、加拿大等國家一直保持該領域的世界先進水平，主要是其超細粉碎以及精細分級等裝備與技術領先。主要表現在：①大型化裝備與先進的工藝技術相結合；②先進的工藝控制系統，確保了系統穩定運行和產品質量的穩定。

我國的雷蒙磨、氣流磨、振動磨等國產粉磨設備，雖然在一定程度上滿足了國內非金屬礦產品加工的需求，實現了一定的經濟效益。但是，隨著產業現代化的發展，需繼續對該類型設備進行技術革新以適應現代非金屬礦產業規模化及其產品精細化發展的市場需求。近年來，球磨機、環輥磨等設備也在一定程度上促進了我國非金屬礦粉體行業的技術進步與發展，一定程度上實現了產業規模化和產品精細化，對于此類設備與技術的發展已被業內廣泛關注。

近年來，國內一些科研院所及相關企業在探索非金屬礦產業規模化和產品精細化發展之路時，目光開始轉向高效、節能型的裝備與技術，而立式磨裝備與技術為實現非金屬礦產業規模化和產品精細化發展提供了典型范例[3-5]。

2 HRM立式磨裝備與技術

2.1 結構

HRM立式磨由傳動裝置、磨輥與磨盤、分級裝置、加壓和潤滑裝置、機殼與機座等五大部分組成。分級裝置由傳動系統、轉子、導向葉片、粗粉錐斗、出風口(細粉出口)組成，它是保證產品質量的關鍵性部件，有靜態、動態、動靜態組合及高效(單、多)轉子等四種結構。在非金屬礦的超細粉磨領域需應用高效轉子分級機，一次性出成品細度達600～1 250目。

2.2 工作原理

HRM立式磨是利用磨輥與磨盤的相對運動對物料進行料床粉碎，輥壓增加，物料細度變小；磨細的物料靠氣流將其帶起，由其上面的分離器(分級機)在磨內分級，粗粉落入磨盤重新被粉碎；合格細粉由風送出磨至袋收塵器收集。

2.3 技術性能

HRM立式磨作為一種高效節能裝備，其技術特點是單機生產能力大、單位產品能耗低，產品粒度分布窄、純度好、流動性好，一次成品細度d97=10～44μm，與分級配套可以生產d97=5～10μm的超微細產品。例如HRM系列立式細磨生產超細重鈣、葉蠟石、石灰石等，一次產品細度可達d97=10～45μm，產品的單機生產能力依機型不同可達6～38t/h。

3 HRM立式磨在非金屬礦行業的應用進展

立式磨作為高效節能、規模化超細粉碎設備，已經廣泛應用于國外白色非金屬礦工業的生產加工，在日本、歐美、印尼、馬來西亞、韓國及我國臺灣省等使用最為廣泛，目前大陸的規模化非金屬礦企業也都傾向于采用該裝備技術工藝來生產重鈣、重晶石、石灰石、石膏、葉蠟石、高嶺土等白色非金屬礦產品，以實現規模化生產，同時通過與超細分級設備以及深加工設備的配合，達到產品精細化生產。

下面結合HRM立式磨在重鈣、葉蠟石和石灰石等非金屬礦的工業應用實踐，分析立式磨裝備技術在實現非金屬礦產業規模化和產品精細化發展中的優勢。

3.1 重鈣

為了適應重鈣規模化、精細化生產，提高產品檔次、完善產品結構，以期達到國外同類產品指標，提高產品市場競爭力。安徽江東科技粉體有限公司采用HRM1300X立式磨與二次分級配合生產超細重鈣(干法制粉工藝流程如圖1所示)，年產重鈣粉5萬t，產品結構325～2 500目。

工藝和產品精細化設計思路：首先立式磨出325～800目的重鈣微粉，分級機分出800～2 500目超微細粉，分級下品通常作為普通塑料、造紙填料或濕法磨的原料。精細化產品更多的是為了滿足現代市場的高端需求，產品結構更加完善、精細化程度更高。由該工藝生產的產品粒度檢測結果如表1所示，產品粒度分布合理、流動性好。

該企業已基本具備規模化、精細化生產重鈣的雛形，也可以說是中國重鈣產業規模化產品精細化之路的有益探索。隨著HRM1700X、HRM1900X等大型超細立式磨的應用，必將加快或促進我國重鈣產業規模化產品精細化的發展進程。

3.2 葉蠟石

浙江磊石粉體有限公司是規模化生產葉蠟石的專業生產企業，該公司的葉蠟石粉主要應用于玻纖行業，該行業對產品粒度分布要求窄，d100指標控制嚴格。該企業在玻纖行業占有較大市場份額，其生產的葉蠟石礦產品及其制品已基本形成規模化、集約化的生產方式，并遠銷海外。

表1 產品質量分析結果

該公司先后采用13臺HRM1700X立式磨，年產葉蠟石微粉達150萬t。表2為該公司葉蠟石產品粒度檢測結果和產品電耗。

3.3 石灰石

石灰石粉廣泛用于電廠、化工廠的煙氣脫硫，其需求量大，必須采用大型化裝備規模化生產。例如云南某化工企業采用HRM1900X立式磨生產石灰石微粉，其產品的粒度檢測結果及產品電耗見表3。

綜上所述，立式磨裝備與技術突出表現出了具有規模化和節能的優勢，同時也證明了國產立式磨裝備已基本滿足非金屬礦產業規模化發展的需求。但是，非金屬礦產品精細化程度的提高，還需在裝備技術及其配套深加工工藝上進行深入的研究。

表2 HRM1700X立式磨生產的葉蠟石產品檢測結果

表3 HRM1900X立式磨生產的超細石灰石產品檢測結果

4 非金屬礦產品精細化技術工藝探討

非金屬礦產品的精細化加工是以市場對精細化產品的需求為導向。在此基礎上，首先要對立式磨等大型裝備進行改造升級，盡可能提高裝備的精細化加工程度；其次需與超細分級設備配套，結合先進的深加工工藝及現代化的控制技術，使非金屬礦產品的精細化程度進一步提高；第三需不斷深入研究系統設備的工藝配套選型與設計。

以重鈣精細化加工為例，首先利用立式磨出品的325～800目產品，適應市場對普通重鈣粉的需求，充分發揮立式磨的規模化和節能優勢；其次采用超細分級設備對部分325～800目產品進行二次或三次分級，生產1 000～2 500目的中高檔精細粉，適應市場中高端需求，充分發揮了分級設備的精細分級和節能優勢；最后對分級下品采用濕法磨或氣流磨等設備進行精細研磨，生產2 500～6 500目的超微精細粉體，滿足高端需求(生產工藝如圖2所示)。這樣即實現了重鈣產業規模化及產品精細化，又完善了產品結構。

5 結語

立式磨是國家大力倡導的節能降耗型技術設備，對于附加值不高的非金屬礦產品加工來說，節能就意味著經濟效益的提高。高效節能型立式的應用，有利于加速我國非金屬礦產業規模化產品精細化進程，有利于形成具有較強市場競爭力的規模化非金屬礦企業集團，實現更高的經濟效益。

圖2 立式磨超微細生產工藝示意

實踐證明，立式磨作為近年來干法超細粉碎技術符合非金屬礦產業發展的要求，更是實現非金屬礦產業規模化及產品精細化的有效途徑之一。

[1]張志宇,秦廣超,遲源,等.塑料用重質碳酸鈣產品精細化與立式磨工藝研究[J].中國非金屬礦工業導刊,2010,(5):45-47,58.[2]張湛.再談非金屬礦工業產業規模化與產品精細化[J].中國非金屬礦工業導刊,2007,(1):3-5.

[3]秦廣超,楊晶晶,李曉光,等.從重鈣類白色非礦粉體應用談其加工設備新進展[J].中國粉體技術,2009,15(專輯):167-171.

[4]李翔.立式磨設計改進及應用[J].中國水泥,2005,(10):50-56.[5]秦廣超,李翔,李曉光,等.立式磨在白色非金屬礦加工中的應用探討[J].中國非金屬礦工業導刊,2008,(增刊):118-120.

Application Progress of Vertical Roller Mill on Mass-producing Non-metallic Mineral Powder

QIN Guang-chao, CHI Yuan, LI Jin-rong, ZHANG Xin-jiang, WANG Guo-qing, YE Wei-dong
(Hefei Cement Research & Design Institute, Hefei 230051, China)

This paper reviewed briefly the current status, equipment and technique of non-metallic mineral industry. Advanced equipment and technique are necessary to achieve mass-producing fine non-metallic mineral powder. As a prevailing and efficient equipment, vertical roller mill realized the progress of mass-producing fine non-metallic mineral powder and energy saving.

non-metallic minerals; mass-produce; fine; vertical roller mill; energy saving

TD921.4;TD985

A

1007-9386(2011)01-0031-04?

2010-11-30