立式磨在非金属矿粉体规模化精细化生产中的应用进展

秦广超，迟 源，李金荣，张新江，王国庆，叶卫东

(合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051)

立式磨在非金属矿粉体规模化精细化生产中的应用进展

秦广超，迟 源，李金荣，张新江，王国庆，叶卫东

(合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051)

本文简述了非金属矿粉体加工产业、加工装备与技术发展水平现状，阐明了先进的装备与工艺技术是非金属矿粉体加工产业规模化和产品精细化加工的必要条件。实践证明，高效、节能型立式磨装备促进了非金属矿产业规模化、产品精细化生产，同时也实现了系统节能。

非金属矿；规模化；精细化；立式磨；节能

非金属矿粉体加工行业的产业规模化及产品精细化程度已成为衡量一个国家非金属矿产业发展水平的重要标志之一，而高效节能大型装备与先进的生产加工工艺技术是实现非金属矿粉体加工产业规模化和产品精细化发展的关键。

作为非金属矿粉体干法超细加工技术的主要进展之一，立式磨装备与技术在非金属矿产业规模化和产品精细化实践应用中，渐渐突现出高效、节能、环保的优势，并促进了非金属矿产业规模化、产品精细化发展。

1 国内外非金属矿产业与装备技术现状

1.1 产业发展现状

目前国外非金属矿工业总的发展状况是：①企业向大型化、集团化发展；②产业技术向深加工发展；③产品精细化、系列化和标准化；④装备向大型化、自动化发展；⑤由资源出口逐步向制品出口转化[1-2]。而我国非金属矿工业尚处于：①企业规模小、产业规模化程度低；②产品精加工程度低、精细化产品短缺，处于资源密集型的粗放式加工状态；③加工装备与技术水平低、深加工设备与技术落后，大型、高效、节能型装备与技术应用较少。

我国非金属矿加工装备与技术及深加工工艺落后的现状，难以适应现代市场经济和社会发展要求的规模化、集约化生产方式，造成产业结构不合理，产品档次低、产品结构不合理，达不到国外同类产品指标，市场竞争力差。近年来，随着国内外非金属矿粉体装备与技术的快速发展，国内许多非金属矿加工企业已经渐渐认识到规模化、精细化的生产方式是非金属矿产业发展的必需。

国外非金属矿产业的发展，首先得益于其利用先进合理的装备技术实现产业规模化，其次是注重对非金属矿物加工的研究、设计有明确的目标(产品精细化)，通过生产工艺和技术处理获取有应用价值的、以矿物为重要组分的各种材料(包括矿物层间离子交换、有机覆盖、微孔结构与构造、双电层、脱色染色、超微细、偶联与交联、粘土生物材料、人工合成材料等)深加工技术。例如，矿业巨头Imerys公司，经营碳酸钙、高岭土、硅藻土、石墨、长石、蛭石等矿物及其他产业，年销售额达27亿欧元；美国Engelhard公司生产高岭土产品，年产规模达200万t；Huber公司、Thiele公司也分别年产150万t高岭土产品；巴西CADAMSA公司高岭土年产量达100万t；RCC公司、PPSA公司高岭土年产量分别达40余万t；德国AKW公司高岭土产量70万t/a，Omya公司年产1 800万t碳酸钙产品等。这些公司在产业发展过程中，不断探索并成功走上产业规模化和产品精细化加工发展之路。

1.2 装备与技术现状

非金属矿产业规模化和产品精细化发展的关键在于装备与技术，日本、德国、美国、加拿大等国家一直保持该领域的世界先进水平，主要是其超细粉碎以及精细分级等装备与技术领先。主要表现在：①大型化装备与先进的工艺技术相结合；②先进的工艺控制系统，确保了系统稳定运行和产品质量的稳定。

我国的雷蒙磨、气流磨、振动磨等国产粉磨设备，虽然在一定程度上满足了国内非金属矿产品加工的需求，实现了一定的经济效益。但是，随着产业现代化的发展，需继续对该类型设备进行技术革新以适应现代非金属矿产业规模化及其产品精细化发展的市场需求。近年来，球磨机、环辊磨等设备也在一定程度上促进了我国非金属矿粉体行业的技术进步与发展，一定程度上实现了产业规模化和产品精细化，对于此类设备与技术的发展已被业内广泛关注。

近年来，国内一些科研院所及相关企业在探索非金属矿产业规模化和产品精细化发展之路时，目光开始转向高效、节能型的装备与技术，而立式磨装备与技术为实现非金属矿产业规模化和产品精细化发展提供了典型范例[3-5]。

2 HRM立式磨装备与技术

2.1 结构

HRM立式磨由传动装置、磨辊与磨盘、分级装置、加压和润滑装置、机壳与机座等五大部分组成。分级装置由传动系统、转子、导向叶片、粗粉锥斗、出风口(细粉出口)组成，它是保证产品质量的关键性部件，有静态、动态、动静态组合及高效(单、多)转子等四种结构。在非金属矿的超细粉磨领域需应用高效转子分级机，一次性出成品细度达600～1 250目。

2.2 工作原理

HRM立式磨是利用磨辊与磨盘的相对运动对物料进行料床粉碎，辊压增加，物料细度变小；磨细的物料靠气流将其带起，由其上面的分离器(分级机)在磨内分级，粗粉落入磨盘重新被粉碎；合格细粉由风送出磨至袋收尘器收集。

2.3 技术性能

HRM立式磨作为一种高效节能装备，其技术特点是单机生产能力大、单位产品能耗低，产品粒度分布窄、纯度好、流动性好，一次成品细度d97=10～44μm，与分级配套可以生产d97=5～10μm的超微细产品。例如HRM系列立式细磨生产超细重钙、叶蜡石、石灰石等，一次产品细度可达d97=10～45μm，产品的单机生产能力依机型不同可达6～38t/h。

3 HRM立式磨在非金属矿行业的应用进展

立式磨作为高效节能、规模化超细粉碎设备，已经广泛应用于国外白色非金属矿工业的生产加工，在日本、欧美、印尼、马来西亚、韩国及我国台湾省等使用最为广泛，目前大陆的规模化非金属矿企业也都倾向于采用该装备技术工艺来生产重钙、重晶石、石灰石、石膏、叶蜡石、高岭土等白色非金属矿产品，以实现规模化生产，同时通过与超细分级设备以及深加工设备的配合，达到产品精细化生产。

下面结合HRM立式磨在重钙、叶蜡石和石灰石等非金属矿的工业应用实践，分析立式磨装备技术在实现非金属矿产业规模化和产品精细化发展中的优势。

3.1 重钙

为了适应重钙规模化、精细化生产，提高产品档次、完善产品结构，以期达到国外同类产品指标，提高产品市场竞争力。安徽江东科技粉体有限公司采用HRM1300X立式磨与二次分级配合生产超细重钙(干法制粉工艺流程如图1所示)，年产重钙粉5万t，产品结构325～2 500目。

工艺和产品精细化设计思路：首先立式磨出325～800目的重钙微粉，分级机分出800～2 500目超微细粉，分级下品通常作为普通塑料、造纸填料或湿法磨的原料。精细化产品更多的是为了满足现代市场的高端需求，产品结构更加完善、精细化程度更高。由该工艺生产的产品粒度检测结果如表1所示，产品粒度分布合理、流动性好。

该企业已基本具备规模化、精细化生产重钙的雏形，也可以说是中国重钙产业规模化产品精细化之路的有益探索。随着HRM1700X、HRM1900X等大型超细立式磨的应用，必将加快或促进我国重钙产业规模化产品精细化的发展进程。

3.2 叶蜡石

浙江磊石粉体有限公司是规模化生产叶蜡石的专业生产企业，该公司的叶蜡石粉主要应用于玻纤行业，该行业对产品粒度分布要求窄，d100指标控制严格。该企业在玻纤行业占有较大市场份额，其生产的叶蜡石矿产品及其制品已基本形成规模化、集约化的生产方式，并远销海外。

表1 产品质量分析结果

该公司先后采用13台HRM1700X立式磨，年产叶蜡石微粉达150万t。表2为该公司叶蜡石产品粒度检测结果和产品电耗。

3.3 石灰石

石灰石粉广泛用于电厂、化工厂的烟气脱硫，其需求量大，必须采用大型化装备规模化生产。例如云南某化工企业采用HRM1900X立式磨生产石灰石微粉，其产品的粒度检测结果及产品电耗见表3。

综上所述，立式磨装备与技术突出表现出了具有规模化和节能的优势，同时也证明了国产立式磨装备已基本满足非金属矿产业规模化发展的需求。但是，非金属矿产品精细化程度的提高，还需在装备技术及其配套深加工工艺上进行深入的研究。

表2 HRM1700X立式磨生产的叶蜡石产品检测结果

表3 HRM1900X立式磨生产的超细石灰石产品检测结果

4 非金属矿产品精细化技术工艺探讨

非金属矿产品的精细化加工是以市场对精细化产品的需求为导向。在此基础上，首先要对立式磨等大型装备进行改造升级，尽可能提高装备的精细化加工程度；其次需与超细分级设备配套，结合先进的深加工工艺及现代化的控制技术，使非金属矿产品的精细化程度进一步提高；第三需不断深入研究系统设备的工艺配套选型与设计。

以重钙精细化加工为例，首先利用立式磨出品的325～800目产品，适应市场对普通重钙粉的需求，充分发挥立式磨的规模化和节能优势；其次采用超细分级设备对部分325～800目产品进行二次或三次分级，生产1 000～2 500目的中高档精细粉，适应市场中高端需求，充分发挥了分级设备的精细分级和节能优势；最后对分级下品采用湿法磨或气流磨等设备进行精细研磨，生产2 500～6 500目的超微精细粉体，满足高端需求(生产工艺如图2所示)。这样即实现了重钙产业规模化及产品精细化，又完善了产品结构。

5 结语

立式磨是国家大力倡导的节能降耗型技术设备，对于附加值不高的非金属矿产品加工来说，节能就意味着经济效益的提高。高效节能型立式的应用，有利于加速我国非金属矿产业规模化产品精细化进程，有利于形成具有较强市场竞争力的规模化非金属矿企业集团，实现更高的经济效益。

图2 立式磨超微细生产工艺示意

实践证明，立式磨作为近年来干法超细粉碎技术符合非金属矿产业发展的要求，更是实现非金属矿产业规模化及产品精细化的有效途径之一。

[1]张志宇,秦广超,迟源,等.塑料用重质碳酸钙产品精细化与立式磨工艺研究[J].中国非金属矿工业导刊,2010,(5):45-47,58.[2]张湛.再谈非金属矿工业产业规模化与产品精细化[J].中国非金属矿工业导刊,2007,(1):3-5.

[3]秦广超,杨晶晶,李晓光,等.从重钙类白色非矿粉体应用谈其加工设备新进展[J].中国粉体技术,2009,15(专辑):167-171.

[4]李翔.立式磨设计改进及应用[J].中国水泥,2005,(10):50-56.[5]秦广超,李翔,李晓光,等.立式磨在白色非金属矿加工中的应用探讨[J].中国非金属矿工业导刊,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