立式磨粉磨膨潤土的工藝及實(shí)踐

崔嘯宇

（合肥中亞建材裝備有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051）

1 前言

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的一種粘土礦物，通常呈白色土狀塊體，時(shí)而帶淺紅、淺綠、淡黃等色，具一定的油脂光澤，莫氏硬度1～2，密度2～3g/cm3。膨潤土在工業(yè)應(yīng)用之前通常需進(jìn)行改型活化(納基化、鋰基化、酸處理等)，將其磨到一定的細(xì)度且保有一定含量的層間水，具有可塑、粘結(jié)、懸浮、吸附、脫色等特殊性能，被廣泛應(yīng)用于鑄造、鐵礦、鉆井、食品、建材、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、紡織、造紙、油漆等行業(yè)[1-2]。

膨潤土原礦開采后一般是不規(guī)則的土塊狀，且含有25%～28%左右的水分，先經(jīng)過堆場(chǎng)的晾曬去除部分表水，再經(jīng)破碎機(jī)破碎到粒度3～5cm(依據(jù)工藝不同有所差異)，然后通過攪拌機(jī)、鈉化機(jī)進(jìn)行加水鈉化(活化)處理，經(jīng)擠壓成型后送入回轉(zhuǎn)烘干機(jī)進(jìn)行烘干，出料粒度2～3cm，水分12%～18%，之后喂入磨機(jī)粉磨制粉。目前，膨潤土的傳統(tǒng)磨粉設(shè)備大多采用5R或4R雷蒙磨，因膨潤土入料水分較高、細(xì)度要求高(200目95%以上通過率，甚至更細(xì))，雷蒙磨的產(chǎn)量低、磨損大、粉塵外溢、自動(dòng)化程度低、適應(yīng)性差等問題比較普遍。

隨著膨潤土產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；蛻?yīng)用要求升級(jí)，傳統(tǒng)的小規(guī)模、多設(shè)備的粗放加工模式已不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。因此，利用新的粉磨技術(shù)裝備來提升企業(yè)的加工規(guī)模和技術(shù)水平具有很大的潛在市場(chǎng)。

目前，HRM立式磨在重鈣、葉蠟石、高嶺土、滑石、脫硫石灰石等領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用，積累了很多應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[3-7]，將立式磨用于加工膨潤土具備技術(shù)可行性。

2 膨潤土立式磨粉磨工藝

HRM立式磨粉磨膨潤土的工藝流程如圖1所示。

圖1 HRM立式磨粉磨膨潤土工藝流程圖

2.1 工藝說明

原礦由鏟車送入儲(chǔ)料斗，斗下設(shè)置手動(dòng)棒閥和定量給料機(jī)，物料經(jīng)計(jì)量后由大傾角皮帶機(jī)(或提升機(jī))，再經(jīng)回轉(zhuǎn)鎖風(fēng)喂料機(jī)喂入立式磨粉磨。在大傾角皮帶機(jī)水平段設(shè)置自卸式除鐵器對(duì)物料進(jìn)行除鐵。送入磨機(jī)的物料在旋轉(zhuǎn)磨盤離心力作用下，物料向磨盤邊緣移動(dòng)，進(jìn)入研磨輥道。磨輥在液壓裝置和傳動(dòng)臂的作用下，向輥道內(nèi)物料施加壓力，物料受到擠壓、剪切和粉磨作用，同時(shí)，氣流從磨盤邊緣的風(fēng)環(huán)處高速均勻向上噴出，外溢物料被高速氣流吹起，大顆粒落入磨盤底部，細(xì)顆粒經(jīng)頂部選粉機(jī)進(jìn)行分選，合格細(xì)粉(成品)隨同氣流出磨，由氣箱脈沖袋式收塵器收集為成品，經(jīng)氣力輸送設(shè)備送入成品倉，倉下設(shè)置散裝或包裝機(jī)(小袋/噸袋)進(jìn)行包裝出廠；磨機(jī)回料通常為雜質(zhì)，由小車?yán)咛幚?。若原料水分比較高，可通入熱風(fēng)對(duì)物料進(jìn)行烘干，熱風(fēng)來源于沸騰爐或其他熱源。膨潤土原礦及經(jīng)過立磨粉磨后的形態(tài)如圖2和圖3所示。

2.2 工藝特點(diǎn)

圖2 膨潤土原礦

圖3 膨潤土微粉(立式磨粉磨)

采用料床粉磨，研磨壓力可調(diào)，選粉效率高、細(xì)度調(diào)節(jié)范圍廣、產(chǎn)品調(diào)節(jié)方便[4]；單機(jī)產(chǎn)量高(按機(jī)型不同，單臺(tái)10～20t/h)、損耗(電耗和磨耗)低、噪音低、負(fù)壓揚(yáng)塵少，全線PLC控制，自動(dòng)化程度高。該工藝特別適合現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求，利于提升企業(yè)形象。

3 生產(chǎn)實(shí)踐問題及解決措施

3.1 物料水分

膨潤土因其特殊性，需要一定的水分才能發(fā)揮應(yīng)用活性。入磨物料含水量的不同會(huì)影響立磨的運(yùn)行穩(wěn)定性。膨潤土的入磨水分通常在10%～18%(經(jīng)過烘干后的水分)，甚至更高，在粉磨過程中通入熱風(fēng)可有效解決粉磨效率問題，否則物料在磨盤上易因磨輥的高壓作用而產(chǎn)生料餅，使得料層不斷變厚，導(dǎo)致研磨效率降低、磨機(jī)振動(dòng)大、吐渣嚴(yán)重，最終造成磨機(jī)產(chǎn)量低。

為此，我們根據(jù)磨內(nèi)實(shí)際情況，在物料進(jìn)入磨輥碾壓區(qū)的前端安裝一種特制的磨盤刮料裝置，設(shè)計(jì)圖和實(shí)際圖分別如圖4和圖5所示，該裝置安裝在磨機(jī)殼體內(nèi)壁上。(圖4中，1為筋板，用于加強(qiáng)固定；2為支撐槽鋼，焊接在磨機(jī)內(nèi)壁上；3～7為耐磨刮料條，均采用高強(qiáng)螺栓固定在支撐槽鋼上，刮料條與磨盤襯板的間隙約為2～3cm，根據(jù)運(yùn)行情況靈活調(diào)整)。

通過調(diào)整刮料條高度，保持刮料條與磨盤襯板的間隙2～2.5cm，磨盤料層結(jié)餅問題就可以得到有效控制，料層維持在2～3cm合理范圍內(nèi)利于磨機(jī)發(fā)揮高效研磨，保證了磨機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)量穩(wěn)定。

圖4 磨盤刮料裝置圖

圖5 刮料裝置實(shí)際照片

3.2 磨機(jī)入磨溫度

立式磨在負(fù)壓下操作，其物料輸送、烘干、分級(jí)均需大量的風(fēng)，磨機(jī)運(yùn)行時(shí)合適的入磨風(fēng)溫會(huì)直接影響最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

膨潤土的入磨水分一般較高，若成品水分沒有特別要求，可不通熱風(fēng)進(jìn)行粉磨；若成品有嚴(yán)格的水分要求(通常8%～12%)，需通入一定的熱風(fēng)，熱風(fēng)由沸騰爐或燃?xì)鉅t提供(具體根據(jù)燃料種類而定)。膨潤土因其層狀結(jié)構(gòu)特性，若生產(chǎn)中失去過多水分，達(dá)到8%以下，就會(huì)減活或失活。所以，通入磨機(jī)的熱風(fēng)溫度需控制在合理范圍內(nèi)。磨機(jī)生產(chǎn)調(diào)試參數(shù)見表1。

表1 磨機(jī)生產(chǎn)調(diào)試參數(shù)

根據(jù)調(diào)試，入磨風(fēng)溫控制在140～160℃(入磨風(fēng)溫過低，磨機(jī)烘干能力不足導(dǎo)致研磨效率低，磨盤料層變厚，造成磨機(jī)電流大；風(fēng)溫過高，則導(dǎo)致出磨水分低，嚴(yán)重降低產(chǎn)品性能)，出磨風(fēng)溫可以控制在50～60℃(出磨風(fēng)溫太低，水分無法被烘干，出磨水分大也會(huì)導(dǎo)致布袋收塵阻力大，最終導(dǎo)致產(chǎn)量低)，產(chǎn)品的水分基本上在8%～12%，這不會(huì)影響粉體的內(nèi)在活性。若入磨風(fēng)溫超過300℃，膨潤土開始失去結(jié)晶水，微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響活性甚至失活。

3.3 磨盤擋料環(huán)高度

擋料環(huán)的高度直接影響磨內(nèi)料層的厚度及粉磨效率。擋料環(huán)的高度過高，不利于磨床上的物料離心外溢，使得一部分合格成品在磨盤上停留時(shí)間過長(zhǎng)，造成過粉磨增加能耗，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致料床增厚，削弱粉磨效率；擋料環(huán)的高度過低，則粉料外溢流速加快，一部分物料未得到研磨即被甩出磨盤之外，增加磨機(jī)排渣量，可能造成循環(huán)提升機(jī)堵塞，同時(shí)導(dǎo)致料床過薄，使得磨輥無法高壓操作，磨機(jī)易產(chǎn)生振動(dòng)。通過調(diào)整擋料環(huán)高度，磨機(jī)的參數(shù)變化見表2所示。

表2 擋料環(huán)高度對(duì)磨機(jī)的影響

磨機(jī)出廠時(shí)自帶擋料圈高度為5cm，初始帶料生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)磨機(jī)電機(jī)的電流高且波動(dòng)大，產(chǎn)量低，磨機(jī)也有較大的振動(dòng)，進(jìn)一步增加研磨壓力也不能有效降低磨機(jī)負(fù)荷。經(jīng)過分析，磨盤最上面的膨潤土粉及細(xì)小顆粒具有很好的流動(dòng)性，而下面的膨潤土未得到有效研磨，團(tuán)聚粘結(jié)在磨盤上，為使研磨力穿透料床，降低擋料換高度至2cm，有利于表層粉體快速溢出磨盤被風(fēng)帶走，降低料層厚度，磨機(jī)電流隨即降低且穩(wěn)定下來，磨機(jī)產(chǎn)量明顯提升，振動(dòng)也很輕微。

3.4 磨盤風(fēng)環(huán)風(fēng)速

磨盤風(fēng)環(huán)間隙的大小，決定風(fēng)環(huán)風(fēng)速及攜料能力(圖6)。從磨機(jī)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的氣流會(huì)從風(fēng)環(huán)處向上均勻噴出，越過擋料環(huán)外的物料中的大顆粒和雜質(zhì)因自重大會(huì)落入下風(fēng)環(huán)，在磨盤底部設(shè)計(jì)有刮料架，刮料架上固定有多塊刮板，大顆粒和雜質(zhì)由刮板通過磨機(jī)排渣口排出磨外；小顆粒及細(xì)粉被氣流帶入磨機(jī)頂部的選粉機(jī)進(jìn)行選粉。

風(fēng)環(huán)處的截面風(fēng)速由間隙面積和系統(tǒng)通風(fēng)量決定。風(fēng)速太小，帶料能力不足，會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)排渣量大，產(chǎn)量低；風(fēng)速太大，排渣量少，磨內(nèi)循環(huán)量增大，也不利于成品的精細(xì)分選。正常情況下，為保證產(chǎn)量恒定，系統(tǒng)風(fēng)量是一定的，能改變的就是風(fēng)環(huán)間隙的面積。

圖6 風(fēng)環(huán)間隙示意圖

通常，磨機(jī)出廠時(shí)風(fēng)環(huán)間隙面積是固定的，風(fēng)速范圍40～60m/s。在生產(chǎn)中，我們根據(jù)磨機(jī)回料量來推斷風(fēng)環(huán)風(fēng)速是否合理。若回渣量大，可適當(dāng)縮小風(fēng)環(huán)間隙(簡(jiǎn)單的方法是在上風(fēng)環(huán)外緣補(bǔ)焊圓鋼或扁鋼)，提高風(fēng)環(huán)處風(fēng)速，增加帶料能力，從而達(dá)到提產(chǎn)減排效果；若回渣量小，表明磨內(nèi)流場(chǎng)通暢，保持風(fēng)環(huán)間隙不動(dòng)，適當(dāng)增加喂料量，只要磨機(jī)電流允許，增加磨輥壓力還可繼續(xù)提產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過生產(chǎn)實(shí)踐表明，立式磨粉磨膨潤土工藝流暢、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)上切實(shí)可行，單臺(tái)HRM17.2X立磨可以達(dá)到200目，95%通過率，10～12t/h的產(chǎn)量，系統(tǒng)電耗28～34kWh/t(從皮帶秤開始至成品收塵器出料口止)，各方面性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的雷蒙磨，可為膨潤土行業(yè)規(guī)?；⒓s化發(fā)展提供一種新技術(shù)。