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　　文章编号:1008—7524{2009}01—0032一O4球磨超细硅酸锆湿法粉碎生产线及工艺特点.(内蒙古科技大学资源与安全工程学院,内蒙古包头014010)摘要:介绍了球磨超细硅酸锆湿法生产线的工艺流程,主要设备技术性能以及工艺特点.生产实践证明.该生产线工艺设计合理,设备性能优良,生产成本低,生产的超细硅酸锆达到了国内高档陶瓷釉料乳浊剂所要求的质量品级.关键词:超细硅酸锫;湿法粉碎生产线;球磨机;分级中图分类号:TD921文献标识码:A引言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.生产流程将60～80目的锆英砂与水按一定比例加入球磨,随着磨简的转动,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主要设备2.1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1.8m,长度为3.4m.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0.4tD50=2.7～3.0/xm,D97=14～17m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简体上.实践证明,该衬板稳收稿日期:2008一Ol一19作者简介:屈启龙(1976一),男,主要从事矿产资源综合利用,非金属矿深加工等方面的研究.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n】.因此,在球磨机上部沿着简体长度方向设置了一根多孔细管向简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.2.2除铁设备由陶瓷加工过程可知,如釉料中含有铁杂质,则在烧制过程中随着铁粒的熔化,就会在陶瓷表面形成一个很大的黑点,可称为放大效应,严重影响陶瓷的美观和质量,因此,对于釉用超细硅酸锆的含铁量有一个严格的要求,一般要求小于0.1%.为了满足陶瓷釉用的需要,在本生产工艺中增加磁选工序进行除铁,选用唐山森普矿山装备有限公司生产的磁料湿式除铁设备.该设备内腔为直径20cm的圆筒,筒内放置一多片栅格网柱,各栅格片中间开孔,采用先进磁性材料,可套在一根带底盘的轴上,通过多片层层叠套,形成一栅格网柱,一般为15～20片.栅格网柱直径与内腔简体直径比较接近,防止料浆短路不经过栅格网柱而直接排出磁选机.选别腔圆筒外面套有三个励磁线圈,线圈采用油浸式,工作场强可达1T.工作时,当被处理的物料通过栅格网柱时,混杂在物料中的散铁颗粒就被吸留住,而非磁性物质在浆料流动力的作用下均匀通过从而达到除铁的目的.磁选工序设置在球磨与分级之间,这样设计的目的有着非常大的优点.理论分析和实践表明,铁粒越细,在磁场中所受的磁力与水的冲力相比越是微弱,如果将磁选机设在别的地方,则有相当大一部分铁杂质会随着沉砂返回到球磨机中再磨,使颗粒变细,造成除铁困难.因此,将磁选工序设置在球磨与分级之间除铁效果最佳,充分保证了产品的质量.实际生产表明,该工艺流程设置合理可行,设备运行可靠,操作方便,达到了除铁的目的,最终产品铁杂质质量分数小于0.1%.2.3分级设备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,送往下步工序中,粗大颗粒部分进行再磨【2J.同时由微观机械化学基本理论可知,在超细粉碎过程中,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【3;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.为了取得高效分级效果,对比国内外分级设备,确定使用重庆江北机械有限责任公司生产的wL一600型的卧式螺旋离心分级机.该机主要由转鼓,螺旋推料器,差速器,机壳,机座等部分组成.转鼓通过主轴水平安装在机座上并通过联接与差速器外壳相连,螺旋推料器通过滚动轴承或滑动轴承同心安装在转鼓内并通过花键轴与差速器输出轴相连.转鼓与螺旋推料器之间有微小的径向间隙,在电动机的带动下两者同向以不同转速旋转.待分级或分离的悬浮液由中心加料管加入螺旋推料器的推进仓内,加速后由螺旋上的进料孔进入转鼓内.在离心力的作用下,进入转鼓内的悬浮液很快分成两层,较粗或较重的颗粒沉积在转鼓内壁上形成沉渣层,而含较细或较轻颗粒的液相则形成内环分离液层.沉渣(固体颗粒)被螺旋推料器推送到转鼓小端,在锥段进步脱 水后由转鼓小端的出渣口甩出转鼓,分离液采用 溢流方式排出[.由于该机结合了旋流器和螺 旋分级机两者的优点,配有变频器,通过调频可改 变电动机的转速,从而调节离心转鼓的转速达到 改变离心力的目的,因此,适应性强,分级效率高. 实践证明,该分级机运行稳定,操作方便,每小时 可处理2～3t(干料)质量分数为30%的料浆,分 级效果好,分级溢流产品细度可达到D97=2/am. 2.4 脱水设备 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4m.分级溢流先用泵泵到一直径0. 8m,高1.2m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. 2.5 干燥设备 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. 2.6 包装设备 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 34?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,50kg 包装误 差小于0.5kg.实践表明,该设备运行可靠,生产 率高,粉尘小,操作方便. 工艺特点3.1 采用传统的球磨机作为粉碎设备 目前,国内硅酸锆超细粉的生产加工广泛采 用的粉磨设备主要是搅拌磨,气流磨,振动磨等, 而球磨机一直被认为是一种效率低,能耗大的生 产设备,难以将物料粉碎到微米级,故在超细粉磨 行业很少使用.但是通过考察几家外资企业,比 如ATO,红B,庄信等,发现其全是采用球磨技 术【.因此,该工艺在借鉴国外一些企业生产工 艺的基础上,通过对球磨机一些参数进行调整和 改进,使球磨机在超细粉碎行业又重新焕发出新 的生命力,且球磨机结构简单,操作方便,运行稳 定,最重要的是磨矿效率高,生产能力大,适合工 业化生产. 3.2 设置磁选工序 据了解,以往超细硅酸锆生产企业基本上都 没设置磁选工序,但随着陶瓷业的发展,对超细硅 酸锆提出了高的要求,特别是釉用陶瓷对铁含量 有更明确和更高的要求,所以国内厂家纷纷增设 磁选过程以保证产品质量,达到使用单位的要求. 但是,现在市场上陶瓷用除铁设备品种比较多,选 择一个合适的磁选机非常关键,另外,磁选作业的 设置位置对于整个工艺流程设计也非常重要.本 工艺选用唐山森普矿山装备有限公司生产的磁料 湿式除铁设备,并设置在球磨与分级工序之间,实 践表明,工艺流程合理,设备运行可靠,除铁率高. 3.3 增加分级作业 以往大多数,甚至现在还有不少硅酸锆生产 企业的生产工艺都没有分级工序,主要是由于颗 粒太细没有找到合适的分级设备,原料只简单经 过粉磨后就直接进行干燥,其产品的粒度分布往 矿物-9加I2009 往很不均匀,产品档次上不去,属低档次产品,与国外进口产品相比存在明显的差距.因此,我国 高档陶瓷所用超细硅酸锆大都依赖于进口产品. 该工艺增加分级作业后,产品质量比较稳定,档次 也大幅度提高,现已部分代替国外进口产品,供给 国内几大名牌陶瓷企业和外资企业使用. 3.4 高效脱水 据调查,国内大多数超细硅酸锆生产企业脱 水都是采用自然沉降法,该方法效率低,脱水效果 差,本工艺采用浓密机配合絮凝剂进行沉淀脱水,

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