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球磨機(jī)與分級機(jī)在硅微粉生產(chǎn)線中的應(yīng)用與配合

日期：2009-05-16 | 來源：

本文主要介紹球磨機(jī)與分級機(jī)在硅微粉生產(chǎn)系統(tǒng)中，各種因素對硅微粉超細(xì)加工的產(chǎn)量和質(zhì)量的影響；以及二者之間如何應(yīng)用配合、介質(zhì)球級配、分級機(jī)..

本文主要介紹球磨機(jī)與分級機(jī)在硅微粉生產(chǎn)系統(tǒng)中，各種因素對硅微粉超細(xì)加工的產(chǎn)量和質(zhì)量的影響；以及二者之間如何應(yīng)用配合、介質(zhì)球級配、分級機(jī)防護(hù)及參數(shù)的調(diào)整等。如果應(yīng)用得當(dāng)，能耗低、效率高、純度好。
關(guān)鍵詞：球磨、分級、硅微粉、參數(shù)匹配、耐磨防護(hù)

進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著我國非金屬礦產(chǎn)的超細(xì)加工，超細(xì)粉碎分級技術(shù)已成為最重要的深加工技術(shù)之一，對現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
球磨加分級機(jī)成套生產(chǎn)線是指將物料采用干法粉碎、再分級的連續(xù)工作系統(tǒng)；其產(chǎn)量較大，設(shè)備操作簡單，維修費(fèi)用低，研磨介質(zhì)及襯板選擇靈活，對物料的高純度加工污染小，設(shè)備整體運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)顯而易見。尤其適用于硅微粉的超細(xì)加工，產(chǎn)品白度高、光澤好、品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定等。但由于球磨機(jī)和分級機(jī)功能和側(cè)重點(diǎn)不一樣，因此在生產(chǎn)系統(tǒng)中的配合問題尤為重要，配合得當(dāng)，可發(fā)揮各自特點(diǎn)，優(yōu)勢互補(bǔ)，效率很高，配合不好，形成功能制約，多耗能，效率低。

其工藝流程一般是：

    由于球磨機(jī)和分級機(jī)通常是兩家企業(yè)生產(chǎn)，往往在產(chǎn)量等概念上存在著差異。球磨機(jī)的產(chǎn)量受給料細(xì)度、磨體貼襯后的有效直徑、球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、球磨介質(zhì)的選擇及級配、裝填量、磨體有效長度、給料量的大小等多種條件影響，分級機(jī)的產(chǎn)量受粉體濃度、渦輪分級器轉(zhuǎn)速、風(fēng)量風(fēng)壓、分級效率、粒度分布、產(chǎn)品細(xì)度等多種條件的影響，兩種設(shè)備應(yīng)該有以下關(guān)系：
分級機(jī)的產(chǎn)量＝分級機(jī)處理量—分級后的粗料量
球磨機(jī)的產(chǎn)量＝原料給料量+分級后的粗料返回量
分級機(jī)的處理量＝球磨機(jī)的產(chǎn)量
所以在設(shè)備選型和設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮二者的匹配。

1、球磨機(jī)各種因素對硅微粉產(chǎn)量、質(zhì)量的影響
1.1 球磨機(jī)貼襯后的有效直徑及球磨機(jī)轉(zhuǎn)速
    球磨機(jī)所采用的襯板，一般情況多采用氧化鋁襯板、球石襯板兩種。球磨介質(zhì)也多是氧化鋁介球和球石兩種。不管采用哪種襯板及襯球，球磨機(jī)的有效直徑將減小。在磨機(jī)轉(zhuǎn)速已定的情況下，有效直徑越小，研磨效果越差，產(chǎn)量越低。所以在選擇磨機(jī)筒體直徑時(shí)，應(yīng)充分考慮到貼襯板所減小的有效直徑問題，防止導(dǎo)致物料在磨內(nèi)拋物線減小，不利于物料研磨。
1.2 研磨介質(zhì)及襯板的選擇問題
    研磨介質(zhì)及襯板的選擇問題，也是制約硅微粉質(zhì)量、產(chǎn)量的一個(gè)很重要的因素。選用氧化鋁襯板及介球，其優(yōu)點(diǎn)在于氧化鋁襯板薄，磨腔的內(nèi)有效直徑大，介球比重大，有利于物料的粉碎研磨。產(chǎn)量相應(yīng)比球石襯板、介球產(chǎn)量高。其缺點(diǎn)是增大硅微粉品質(zhì)指標(biāo)中的Al2O3的百分含量。由于氧化鋁襯板和介球不同程度的存在磨損，其使用壽命有限，所以增加成本費(fèi)用。且在研磨時(shí)發(fā)熱程度比球石襯板、介球的溫度要高，容易使硅微粉因研磨溫度的升高而白度降低，從而影響硅微粉的產(chǎn)品質(zhì)量。
而選用球石襯板及介球，因襯板厚度大，使球磨機(jī)的有效直徑減小20多公分，而且各種球石介質(zhì)之間的接觸很不規(guī)則，甚至有些是面與面的接觸，不利于物料的粉碎研磨，影響硅微粉的產(chǎn)量。由于介球和襯板采用球石，其使用壽命一般每噸球石小時(shí)磨損量30㎏，所以要定時(shí)定量往球磨機(jī)內(nèi)追加介質(zhì)球石，但磨損量可轉(zhuǎn)化為硅微粉產(chǎn)品，所以基本沒有成本費(fèi)用。因球石本身的主要成份就是SiO2，所以不會導(dǎo)致物料品質(zhì)指標(biāo)的變化，且發(fā)熱率要低于氧化鋁襯板及介球，不會影響硅微粉的質(zhì)量。另外，球石的價(jià)格低廉，投資少。
1.3 研磨介質(zhì)的級配和填充率
    球磨機(jī)研磨介質(zhì)的級配和填充率也會影響硅微粉的產(chǎn)量，其級配、填充率大體應(yīng)在以下范圍。（以球石為例）

球磨機(jī)研磨體四級配圖

球磨機(jī)研磨體三級配圖

球磨機(jī)填充率計(jì)算：
H/D=0.64 0.63 0.62 0.61
￠=35.8 36.2 37.8 38.8
D：有效直徑
￠：填充率(%)
研磨體裝載計(jì)算：
G=0.785D2L￠P
G：研磨體裝載量t
L：球磨機(jī)有效長度
P：研磨體容積密度
根據(jù)介質(zhì)球石的大小
P平均=2.7K (K為空間系數(shù) K≈0.7)
P平均=2.7×0.7≈1.89
平均球徑：
D球= D1G1+D2G2+D3G3+…/G1+G2+G3+…
D1-3 不同直徑介質(zhì)球
G1-3 每個(gè)介質(zhì)球質(zhì)量

2、分級機(jī)各種因素對硅微粉產(chǎn)量、質(zhì)量的影響
2.1 分級機(jī)的主要調(diào)節(jié)參數(shù)
    分級機(jī)的渦輪分級器通過旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)穩(wěn)定的離心力場，通過調(diào)節(jié)分級器的葉輪片數(shù)、葉輪轉(zhuǎn)速、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量及二次風(fēng)柵淘洗器的大小等來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度和產(chǎn)量，如果風(fēng)量過小，則產(chǎn)品粒度容易變細(xì)，產(chǎn)量降低，葉輪片數(shù)過少，則易形成高轉(zhuǎn)速，不利于分級，產(chǎn)品質(zhì)量降低；二次風(fēng)柵陶洗器開度過小，粗料中夾雜的細(xì)粉提取不干凈，影響分級效率。
2.2 分級機(jī)的耐磨損處理
    由于石英硬度高，對設(shè)備磨損嚴(yán)重，污染產(chǎn)品，必須對設(shè)備進(jìn)行耐磨防護(hù)處理，尤其是電子級高純硅微粉，對雜質(zhì)含量要求在幾個(gè)ppm以下，設(shè)備的防護(hù)方法是十分關(guān)鍵的。
所有腔體及管道等靜止件，采用陶瓷或有機(jī)耐磨材料作內(nèi)襯是十分有效可靠的。但分級轉(zhuǎn)子由于其高速旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造復(fù)雜，磨損最嚴(yán)重，防護(hù)難度較大。目前立式分級機(jī)的轉(zhuǎn)子由于體積較大，難以整體陶瓷化；而粘貼瓷片后的平衡性下降，高速運(yùn)轉(zhuǎn)下瓷片易脫落，運(yùn)轉(zhuǎn)壽命縮短，可靠性降低。臥式分級機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸較小，通常采用整體陶瓷輪或合金輪，但由于其轉(zhuǎn)速相對更高，磨損仍然較重，對產(chǎn)品仍具有一定金屬污染，而且葉輪價(jià)格昂貴，尤其是多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致更換維修費(fèi)用大，運(yùn)行成本高。
青島邁科隆粉體技術(shù)設(shè)備有限公司采用特制的高分子耐磨材料制作分級葉輪，其良好的平衡運(yùn)轉(zhuǎn)下允許的極限磨損量大大提高，且只更換局部磨損部位，因而較合金葉輪和陶瓷葉輪制作成本大大降低，較表面噴涂葉輪和塑料葉輪等使用壽命大大提高，從而大大降低運(yùn)行成本，對物料零金屬污染，具有極高的性價(jià)比。目前已在安徽、江蘇、山東、河北、湖南、遼寧、陜西等地得到廣泛應(yīng)用，并為幾家原有分級機(jī)的用戶進(jìn)行了更新改造。通過長期運(yùn)行對比，以結(jié)晶硅微粉為例，分選1萬噸320目產(chǎn)品的維修消耗約為0.3萬元，僅為其它葉輪的十幾分之一。

3、球磨機(jī)與分級機(jī)之間的配合
    在球磨機(jī)與分級機(jī)組成的干法超細(xì)粉碎分級生產(chǎn)系統(tǒng)中，因?yàn)榍蚰C(jī)的產(chǎn)量大、粉體濃度高，粉體完全依靠負(fù)壓吸送，進(jìn)入分級葉輪旋轉(zhuǎn)形成的離心力場分級區(qū)進(jìn)行分級；以及球磨機(jī)腔體內(nèi)已研磨好的產(chǎn)品要及時(shí)排出磨外，所以空氣耗量較大，壓損增加。在選擇引風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)充分考慮風(fēng)量指標(biāo)，以形成所需要的穩(wěn)定的風(fēng)壓。在為安徽鳳城粉體材料廠、鳳陽利達(dá)粉體材料廠等多家，設(shè)計(jì)制造的球磨機(jī)加氣流分級機(jī)的干式超細(xì)粉碎分級硅微粉生產(chǎn)線中，采用大過濾面積的脈沖布袋收集器，采用特殊材料的葉輪轉(zhuǎn)子，耐磨損、無污染，提高了硅微粉的產(chǎn)量質(zhì)量。正確調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)量風(fēng)壓，使磨機(jī)內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時(shí)提走，提高了球磨機(jī)的研磨效率，產(chǎn)品分級的效率高，產(chǎn)量大。連續(xù)生產(chǎn)處理1萬噸系統(tǒng)穩(wěn)定，效果明顯。

4、正確的連接方法，可提高系統(tǒng)的工作效率及穩(wěn)定性
    由于球磨機(jī)在連續(xù)工作時(shí)，排料管始終處于高濃度排料狀態(tài)，而且球磨機(jī)在運(yùn)行中，磨腔內(nèi)一直處于半負(fù)壓狀態(tài)，因此分級機(jī)在與排料管連接時(shí)多采用“三通式直聯(lián)”，留下一個(gè)二次進(jìn)風(fēng)口，并加風(fēng)量調(diào)整閥，以調(diào)整磨機(jī)內(nèi)的風(fēng)量風(fēng)壓；以及分級機(jī)進(jìn)料管內(nèi)的物料分散。（如圖所示）

若調(diào)節(jié)閥開度過小，則易造成球磨機(jī)內(nèi)的風(fēng)量風(fēng)壓太大，形成“風(fēng)掃磨”，影響球磨機(jī)內(nèi)的研磨效果；也不利于分級機(jī)輸送物料，易形成堵料。開度過大則易造成磨機(jī)內(nèi)的物料過磨，降低產(chǎn)量。
總之，在球磨加分級組成的干式超細(xì)粉碎分級生產(chǎn)系統(tǒng)中，二者的正確配合與協(xié)調(diào)尤為重要，若配合應(yīng)用不合理，會形成功能制約，耗能高，效率低。配合得當(dāng)，可發(fā)揮各自優(yōu)勢，使整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)勢互補(bǔ)，事半功倍，效率很高。

責(zé)任編輯:商永剛

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