球磨超细硅酸锆湿法粉碎生产线及工艺特点

时间:2015-06-12 15:13 点击:次

超细硅酸锆是陶瓷釉料的乳浊剂,目前国内大多采用搅拌磨湿法超细粉碎工艺生产。由于原料锆英砂硬度大、密度高,用机械粉碎的方法生产超细高纯产品,对设备的设计及工艺的选择要求较高。广东佛山顺德盈信超细锆微粉有限公司设计研制的球磨超细硅酸锆湿法粉碎生产线(以下称球磨生产线)针对超细硅酸锆的产品特点,对主体设备进行了创新设计,并选择配置了经济实用的生产工艺,为生产高质量的超细硅酸锆产品提供了保证。

将60～80目的锆英砂与水按一定比例加入球磨,随着磨筒的转动,处于磨矿介质之间的锆英砂受冲击、研磨和剪切等作用而被粉碎。物料被粉碎到一定粒度后,用不锈钢泵将其抽到搅拌筒,然后磁选和分级,分级溢流送往浓密机絮凝沉淀脱水,脱水物料送喷雾塔干燥,干燥产品被气流送至储料仓,最后称重包装,分级沉砂返回球磨机再磨。

球磨机对硅酸锆产品质量的优劣以及生产成本起决定性作用,鉴于此,对球磨机的结构尺寸、转速率、衬板、传动装置和冷却系统等进行了创新设计。

a.球磨机结构尺寸与转速率。研究的结果是长度与直径的比例在1.9∶1左右,是球磨机超细粉磨较为合理的长度、直径比。对超细粉磨除考虑产量外,更应考虑产品的最终粒度及粒度分布范围,即要求颗粒有一个较窄的分布区域,其次要考虑出料的方便。因此直径不要太大,但直径太小,形不成抛落差,影响磨矿效率和产率,因此,参照有关文献资料,确定直径为1.8 m,长度为3.4 m。

球磨机的转速率是影响磨矿效率的重要参数之一,通过球磨机作功原理分析,转速率76%时,介质抛落差最大,作功最大,对物料的冲击作用最强。在球磨初期阶段,以这种冲击作用为主,随着物料粒度的变细,则以研磨作用为主,考虑这两方面的影响,将球磨转速率定为70%。实践证明,采用此结构尺寸和转速率球磨,运行稳定,操作方便,磨矿效率高,每小时可生产0.4 tD50=2.7～3.0μm,D97=14～17μm的磨矿产品。

b.衬板。由于对釉用超细硅酸锆不但要求粒度细、均匀、覆盖率好,还对杂质有一定的要求,特别对铁杂质有更严格的要求,因此,消除生产过程中带入铁杂质的二次污染就显得非常重要。针对此要求,本球磨机采用氧化铝衬板,衬板用白水泥粘贴于球磨机内部筒体上。实践证明,该衬板稳定、耐磨,没有发生脱落现象。

c.传动装置。一般是减速机联轴器与小齿轮直联,采用齿轮传动。本球磨机采用皮带传动并增加一辅助启动电动机,这种设计不仅大大降低球磨机在运转过程中产生的噪音,而且在球磨机超负荷时促使皮带打滑,从而保护了电动机;另外辅助启动电动机的增加可以很大程度上降低球磨机正常运转时的电动机安装功率,节省了无用功消耗,消除了“大马拉小车”的不合理现象。

d.冷却装置。研磨介质与物料由于相互冲击、研磨产生大量的热,使料浆的温度随着粉碎时间的延长而迅速上升。如不采取相应措施,将加剧研磨介质磨损,导致磨矿效率降低。同时,温度过高会恶化刚玉衬板与筒体之间的粘合力,使衬板脱落。因此,在球磨机上部沿着筒体长度方向设置了一根多孔细管向筒体喷冷却水进行强制冷却。实践证明,该控温装置有效地控制了料浆温度,保证了磨机能长时间运转。

根据磨矿动力学可知,物料在磨机中的磨矿速率与磨机中所具有的粗颗粒含量成比例(可理解为大于指定粒度的颗粒)。理想的情况是在磨机中粗颗粒一经磨至合格粒度就马上从磨机中排除,然后经分级作业将粒度合格部分分出,送往下一步工序中,粗大颗粒部分进行再磨。同时由微观机械化学基本理论可知,在超细粉碎过程中,一方面,机械作用导致物料颗粒的粒度减小,比表面积增大,另一方面,机械作用也促进物料颗粒的聚结,从而增大表观粒度,减小比表面积。在这种状态下,颗粒处于粉碎与聚合的可逆动态过程中,即使再延长粉碎时间,也难以再减小物料颗粒粒径,甚至会使其表观粒度变粗,大大降低磨矿效率;另外,粉碎产品的粒度分布较宽,在很多情况下,不能满足应用的要求,为使产品的粒度分布符合要求也必须进行分级处理。

脱水是超细硅酸锆生产的一个重要环节,其效果好坏直接影响下一工序干燥的成本,但是由于分级溢流中的硅酸锆颗粒大都是几个微米,自然沉降非常缓慢,需要十几天甚至一个多月,且效果不太理想,不利于工业化生产。针对该情况,公司采用浓密机配合絮凝剂进行沉淀脱水,设计浓密机直径为4 m。分级溢流先用泵泵到一直径0.8 m、高1.2 m的搅拌筒内,在搅拌过程中加入聚丙烯酰胺絮凝剂然后排入浓密机中。实践证明,该方法颗粒沉降速度快,浓密机溢流清澈,脱水效果好,沉淀浆质量分数可达到65%～72%,实现了工业化和大规模生产。

根据工艺,该生产线采用喷雾干燥技术,即选用喷雾塔干燥设备。该设备由热风炉和干燥塔组成,采用液化气为燃料,大大降低了烟气对物料的污染,同时也有利于干燥塔内温度的控制;热风炉设有风量调节装置,通过调节可控制含水分空气的排出量。风机所排含细尘气体先经过两个串联的旋风除尘器除去一部分相对较粗的颗粒,再通过布袋除尘器进行最后除尘,除尘率达到了95%以上。实践证明,喷雾塔干燥设备连续性好,操作方便,效率高,所干燥产品为细粒状颗粒,不需要再进行二次粉碎,产品质量好。

由于超细硅酸锆产品非常细,如采用人工灌袋包装,一是粉尘较大,对工人身体健康有害;二是生产率低下,不能满足大规模或工业化生产的需要。因此,寻找金色的自动化灌袋包装设备比较关键,鉴于此,公司对国内外一些包装企业进行了大量的调研,最终确定采用湖北水泥机械厂生产的单嘴机械秤包装机。该机采用机械秤配以激光测量装置,能够根据要求调节设置所需称量的质量,自动化程度高,称量误差小,50 kg包装误差小于0.5 kg。实践表明,该设备运行可靠,生产率高,粉尘小,操作方便。