方解石（大理石、白堊）、白云石、高嶺土、重晶石和葉蠟石等非金屬礦，莫氏硬度都在4以下，屬中低硬度非金屬礦。目前，以重鈣為代表的這類白色非金屬礦微粉和超細(xì)微粉產(chǎn)品，應(yīng)用范圍極為廣泛，涉及到造紙、建材、冶金、化工、輕工、機(jī)械等諸多工業(yè)部門。這些部門對(duì)非金屬礦產(chǎn)品的細(xì)度，大多要求在400～2500目，而市場主流需求的則是800～1500目。但是，因?yàn)檫@類非金屬礦超細(xì)深加工產(chǎn)品的附加值增值率，與其它微粉（氧化鋁、氧化鋯）相比并不太高。針對(duì)以上非金屬礦的特點(diǎn)及市場需求，對(duì)其進(jìn)行超細(xì)深加工的加工工藝及設(shè)備，原則上要求：技術(shù)成熟、工藝設(shè)備簡單可靠、投資少、產(chǎn)品能耗低，而產(chǎn)量則越大越好。
以上產(chǎn)品需采用干法加工，是毫無疑問的。目前，我國的粉磨設(shè)備種類繁多，如：雷蒙磨、沖擊式粉碎機(jī)、干式超細(xì)攪拌磨、氣流磨、立式輥磨、振動(dòng)磨和高細(xì)球磨機(jī)等，它們與超細(xì)分級(jí)機(jī)配合，組成超細(xì)加工系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)超細(xì)微粉的生產(chǎn)。但是采用哪種生產(chǎn)工藝流程更加科學(xué)合理，則需進(jìn)行仔細(xì)的研究。
統(tǒng)觀各種加工工藝設(shè)備，一般都可達(dá)到非常好的超細(xì)效果。但是在進(jìn)行重鈣類超細(xì)微粉的大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，球磨機(jī)配大型分級(jí)機(jī)則表現(xiàn)出了更多優(yōu)點(diǎn)。目前在全世界，這是最受西方技術(shù)先進(jìn)國家（如德國）推薦和常見的生產(chǎn)工藝。這一生產(chǎn)工藝完全滿足了生產(chǎn)重鈣這類附加值不太高的產(chǎn)品，所要求的技術(shù)成熟、工藝設(shè)備簡單可靠、投資少、能耗低而產(chǎn)量則越大越好的原則。
1項(xiàng)目單位情況
安徽青陽縣硫鐵礦，擁有品質(zhì)一流、可采儲(chǔ)量在3700萬t以上的方解石礦山一座。近年來，一直是在開采原礦出售并用雷蒙磨生產(chǎn)400目以下的粉，獲益很低。為了達(dá)到綜合利用、合理開發(fā)的目的，經(jīng)對(duì)國內(nèi)外市場的調(diào)查論證，決定按“總體規(guī)劃、一步設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、滾動(dòng)發(fā)展”的原則，組建一家股份制公司——磊鑫碳酸鈣粉業(yè)有限公司。在硫鐵礦下屬的原硫酸廠的廠址上，采用球磨機(jī)加大型渦流超細(xì)分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)工藝，建設(shè)一條年產(chǎn)1萬t800～2500目的重鈣超細(xì)微粉生產(chǎn)線，并預(yù)留二、三期生產(chǎn)線位置，5年內(nèi)發(fā)展到年產(chǎn)10萬t超細(xì)重鈣微粉的規(guī)模。
2生產(chǎn)線工藝及設(shè)備
2.1 工藝流程設(shè)計(jì) 該生產(chǎn)線，主機(jī)是01.5×5.7m高細(xì)球磨機(jī)和國產(chǎn)化的大型ADW6303渦流超細(xì)分級(jí)機(jī)，年產(chǎn)1萬t800~2500目重鈣超細(xì)微粉。現(xiàn)以1250目為例，說明生產(chǎn)過程（圖1）。
2.2工藝流程說明
2.2.1 原料：從礦山來的方解石．經(jīng)選礦除去明顯雜質(zhì)。必要時(shí)，再用高壓水沖洗除去泥土灰塵等，再晾曬干送入堆棚。
2.2.2粗破：原礦在此分二段破碎，大塊石料送入顎式破碎機(jī)粗破，再由皮帶輸送機(jī)送入高細(xì)錘式破碎機(jī)細(xì)碎，細(xì)石料由斗式提升機(jī)送入原料儲(chǔ)庫待用。
2.2.3球磨及分級(jí)：這是閉路粉磨系統(tǒng)。來自原料庫的細(xì)石料，由變頻調(diào)速喂料機(jī)定量喂入高細(xì)球磨機(jī)粉磨，出磨粉料經(jīng)穩(wěn)流喂料機(jī)氣力送入ADW6303渦流超細(xì)分級(jí)機(jī)，產(chǎn)品細(xì)度800~2500目可調(diào)。細(xì)產(chǎn)品直接進(jìn)高濃度脈沖收塵器一次性收集，成品經(jīng)鎖風(fēng)下料器出料，直至安裝在其下部的普通成品庫存儲(chǔ)；粗粉經(jīng)鎖風(fēng)下料器出分級(jí)機(jī)，由粗粉回料螺旋輸送機(jī)送回磨頭，與原料混合，再入球磨機(jī)粉磨。
出收塵器的微粉，也可接螺旋輸送機(jī)，送入高速混合機(jī)，與改性劑在一定溫度下高速混合，進(jìn)行表面改性處理。改性產(chǎn)品直接出料，至安裝在下部的冷卻機(jī)，冷卻后包裝。
2.2.4包裝：采用人工或機(jī)械包裝方式。分25kg裝和50kg裝二種規(guī)格。
2.2.5收塵及其它：破碎及輸送設(shè)備引起的粉塵，通過小型脈沖收塵器收集；球磨機(jī)通風(fēng)引起的粉塵，通過專用脈沖收塵器收集；改性設(shè)備、包裝及出料引起的粉塵，也設(shè)小型脈沖收塵器收集。全廠冷卻水，采用循環(huán)用水制，由清水泵和高位水池供水。
2.3 主要生產(chǎn)設(shè)備選型
2.3.1球磨機(jī)：球磨機(jī)已有一百多年的歷史。在我國，這是一種使用非常普遍的粉磨設(shè)備，且Ø4m以下的球磨機(jī)制造技術(shù)，已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
但球磨機(jī)在白色非金屬礦超細(xì)粉磨中應(yīng)用，過去仍存在許多疑慮，一般人都直觀懷疑：球磨機(jī)產(chǎn)生的微粉量少，僅適合中等細(xì)度或粗產(chǎn)品的粉磨；粉磨中鐵污染大，將導(dǎo)致產(chǎn)品白度降低。
實(shí)際上，球磨機(jī)的粉磨技術(shù)一直在發(fā)展，我院的發(fā)明專利——高細(xì)球磨機(jī)技術(shù)，已在水泥、冶金、非金屬礦、化工等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用；再就是高耐磨材料的問世，使球磨機(jī)的上述疑難可全得到解決。本次選用的是普通結(jié)構(gòu)的01.5×5.7m球磨機(jī)，但是其內(nèi)部已進(jìn)行了較大的改造，以滿足超細(xì)研磨和極低鐵混入的要求。
2.3.2大型多轉(zhuǎn)子渦流貧級(jí)機(jī)：任何一條干法超細(xì)加工生產(chǎn)線，都離不開超細(xì)分級(jí)機(jī)這一關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備性能的高低，決定著生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量（細(xì)度及切割頂點(diǎn)）和產(chǎn)量。
我國已研制并成功使用了多種超細(xì)分級(jí)機(jī)，但規(guī)格都較小，難以滿足工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的需求。1250目產(chǎn)量在lt/h以上的分級(jí)機(jī)仍需進(jìn)口，設(shè)備價(jià)格很高，給建設(shè)單位帶來較大的投資負(fù)擔(dān)和風(fēng)險(xiǎn)。有鑒于此，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了渦流超細(xì)分級(jí)機(jī)的國產(chǎn)大型化。
2.3.3高濃度高壓脈沖袋式收塵器：收塵器性能的好壞，一方面會(huì)極大地影響分級(jí)效率的高低及產(chǎn)品的粒度分布；另一方面決定設(shè)備流程的復(fù)雜程度。本生產(chǎn)線采用了我院從美國富樂公司引進(jìn)的高濃度高壓脈沖袋式收塵器，使從分級(jí)機(jī)出來的超細(xì)產(chǎn)品能直接進(jìn)入收塵器收集下來，避免了采用普通收塵器時(shí)，中間要加一臺(tái)旋風(fēng)收集器進(jìn)行產(chǎn)品預(yù)收集的環(huán)節(jié)，使設(shè)備流程變得非常簡單。更重要的是，使產(chǎn)品的粒度分布確定一致，質(zhì)量均一。
以上的主機(jī)選型方案，在青陽縣磊鑫碳酸鈣粉業(yè)有限公司的1萬t/a生產(chǎn)線上，經(jīng)8個(gè)多月的生產(chǎn)運(yùn)行，證明選型合理，設(shè)備能力匹配，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)小（圖2）。例如：1250目(D97= 10μm)產(chǎn)品的波動(dòng)范圍，小于±1μm，達(dá)到了國際著名碳酸鈣跨國公司的質(zhì)量指標(biāo)要求。
3產(chǎn)品指標(biāo)
3.1 產(chǎn)品規(guī)模 本生產(chǎn)線以生產(chǎn)1250目(D97=10μm)重鈣產(chǎn)品為主，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量0.9~1.2t。據(jù)客戶需求，也生產(chǎn)800～2500目各檔次的產(chǎn)品。
3.2粒度分布超細(xì)產(chǎn)品的細(xì)度衡量指標(biāo)，至少有二個(gè)參數(shù)，即通過率為97%時(shí)的粒徑和最大粒徑。本生產(chǎn)線生產(chǎn)的1250目和2200目二種產(chǎn)品的粒度分布情況，見表1。
4生產(chǎn)線主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
本生產(chǎn)線經(jīng)8個(gè)多月的生產(chǎn)運(yùn)行，工廠各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均已穩(wěn)定（表2）。
5生產(chǎn)線運(yùn)行影響因素分析
在生產(chǎn)線運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，影響設(shè)備運(yùn)行和產(chǎn)、質(zhì)量的因素有：原料的硬度、含水率、入磨細(xì)度、研磨介質(zhì)的級(jí)配、助磨劑的品種及用量、粉體出磨細(xì)度、分級(jí)機(jī)的性能等。下面就主要影響因素進(jìn)行分析。
1．原料的含水率：當(dāng)原料的含水率大于2%時(shí)，生產(chǎn)線的運(yùn)行將受到很大影響，破碎時(shí)，糊破碎機(jī)蓖縫，物料溜槽粘粉；球磨機(jī)糊磨，粉磨效率明顯下降，出磨細(xì)度變粗；粉料團(tuán)聚，分級(jí)效率下降。所以，一般控制原料水份在1%以下。
2．助磨劑：加助磨劑可明顯改善球磨機(jī)的粉磨狀況，不糊磨，料流順暢；出磨物料分散性也得以改善，提高分級(jí)效率。常用助磨劑為多元醇或胺氮化合物。用量一般每t產(chǎn)品300～1000g。針對(duì)產(chǎn)品用途不同，助磨劑的品種和用量也應(yīng)作相應(yīng)改變。
3．分級(jí)機(jī)的性能：粉體在分級(jí)機(jī)內(nèi)的濃度有一最佳值，約在300～500g/m
3。濃度太高，分級(jí)效率將下降；濃度過低，雖然分級(jí)效率較高，但單位產(chǎn)量將下降，分級(jí)機(jī)的能力未得充分發(fā)揮。通過對(duì)喂料速度、風(fēng)量及分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速的仔細(xì)調(diào)節(jié)，就可達(dá)到較高的分級(jí)效率。
6結(jié)論
1．在800～2500目方解石類非金屬礦的大規(guī)模干法超細(xì)加工中，球磨機(jī)配大型渦流分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)及裝備，在國內(nèi)外已有多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，投資又相對(duì)較小，且操作維護(hù)方便，適合我國國情。
2．重鈣的大規(guī)模超細(xì)加工，分級(jí)機(jī)的大型化是關(guān)鍵。實(shí)踐證明，1250目產(chǎn)量在1t/h以上的國產(chǎn)的大型渦流分級(jí)機(jī)完全可替代同類進(jìn)口設(shè)備，這將大幅度降低工廠的投資及今后的操作維修費(fèi)用。
3．除方解石（大理石、白堊）外，白云石、高嶺土、重晶石、葉蠟石、滑石及硅灰石等非金屬礦，都可采用球磨機(jī)配大型渦流分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)及裝備，進(jìn)行干法超細(xì)加工。
