進入二十一世紀(jì)，隨著我國非金屬礦產(chǎn)的超細(xì)加工，超細(xì)粉碎分級技術(shù)已成為最重要的深加工技術(shù)之一，對現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

　　球磨加分級機成套生產(chǎn)線是指將物料采用干法粉碎、再分級的連續(xù)工作系統(tǒng);其產(chǎn)量較大，設(shè)備操作簡單，維修費用低，研磨介質(zhì)及襯板選擇靈活，對物料的高純度加工污染小，設(shè)備整體運行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，粒度分布可控等特點顯而易見。尤其適用于硅微粉的超細(xì)加工，產(chǎn)品白度高、形狀光澤好、品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定、粒度分布調(diào)控性強等。但由于球磨機和分級機功能和側(cè)重點不一樣，因此在生產(chǎn)系統(tǒng)中的配合問題尤為重要，配合得當(dāng)，可發(fā)揮各自特點，優(yōu)勢互補，效率很高，配合不好，形成功能制約，多耗能，效率低。

　　其工藝流程一般是

　　由于球磨機和分級機通常是兩家企業(yè)生產(chǎn)，往往在產(chǎn)量等概念上存在著差異。球磨機的產(chǎn)量受給料細(xì)度、磨體貼襯后的有效直徑、長徑比、球磨機的轉(zhuǎn)速、球磨介質(zhì)的選擇及級配、裝填量、磨體有效長度、給料量的大小等多種條件影響。

　　分級機的產(chǎn)量受粉體濃度、渦輪分級器轉(zhuǎn)速、風(fēng)量風(fēng)壓、分級效率、粒度分布、產(chǎn)品細(xì)度等多種條件的影響，兩種設(shè)備應(yīng)該有以下關(guān)系：

　　分級機的產(chǎn)量=分級機處理量—分級后的粗料量

　　球磨機的產(chǎn)量=原料給料量+分級后的粗料返回量

　　分級機的處理量=球磨機的產(chǎn)量

　　所以在設(shè)備選型和設(shè)計時必須考慮二者的匹配。

　　1、球磨機各種因素對硅微粉產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

　　1.1 球磨機貼襯后的有效直徑、長徑比及球磨機轉(zhuǎn)速

　　球磨機所采用的襯板，一般情況多采用氧化鋁襯板、球石襯板兩種。球磨介質(zhì)也多是氧化鋁介球和球石兩種。不管采用哪種襯板及襯球，球磨機的有效直徑將減小。在磨機轉(zhuǎn)速已定的情況下，有效直徑越小，研磨效果越差，產(chǎn)量越低。所以在選擇磨機筒體直徑時，應(yīng)充分考慮到貼襯板所減小的有效直徑問題，防止導(dǎo)致物料在磨內(nèi)拋物線減小，不利于物料研磨。

　　在產(chǎn)能要求確定情況下，球磨機的長徑比選擇和分級機的工藝搭配是一個關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到投資、能耗和產(chǎn)品質(zhì)量，較小的長徑比有利于節(jié)能和提高白度，但投資稍高，而粒度分布的調(diào)控主要取決于球磨機長徑比和分級機的串并聯(lián)搭配。

　　1.2 研磨介質(zhì)及襯板的選擇問題

　　研磨介質(zhì)及襯板的選擇問題，也是制約硅微粉質(zhì)量、產(chǎn)量的一個很重要的因素。選用氧化鋁襯板及介球，其優(yōu)點在于氧化鋁襯板薄，磨腔的內(nèi)有效直徑大，介球比重大，有利于物料的粉碎研磨。產(chǎn)量相應(yīng)比球石襯板、介球產(chǎn)量高。其缺點是增大硅微粉品質(zhì)指標(biāo)中的Al2O3的百分含量。由于氧化鋁襯板和介球不同程度的存在磨損，其使用壽命有限，所以增加成本費用。且在研磨時發(fā)熱程度比球石襯板、介球的溫度要高，容易使硅微粉因研磨溫度的升高而白度降低，從而影響硅微粉的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　而選用球石襯板及介球，因襯板厚度大，使球磨機的有效直徑減小20多公分，而且各種球石介質(zhì)之間的接觸很不規(guī)則，甚至有些是面與面的接觸，不利于物料的粉碎研磨，影響硅微粉的產(chǎn)量。由于介球和襯板采用球石，其使用壽命一般每噸球石小時磨損量30㎏，所以要定時定量往球磨機內(nèi)追加介質(zhì)球石，但磨損量可轉(zhuǎn)化為硅微粉產(chǎn)品，所以基本沒有成本費用。因球石本身的主要成份就是SiO2，所以不會導(dǎo)致物料品質(zhì)指標(biāo)的變化，且發(fā)熱率要低于氧化鋁襯板及介球，不會影響硅微粉的質(zhì)量。另外，球石的價格低廉，投資少。

　　1.3 研磨介質(zhì)的級配和填充率

　　球磨機研磨介質(zhì)的級配和填充率也會影響硅微粉的產(chǎn)量，其級配、填充率大體應(yīng)在以下范圍。(以球石為例)

　　φ80mm 25

　　5 15 25 35 45(% )

　　45 35 25 15 5 (%)

　　φ60mm

　　球磨機研磨體四級配圖

　　%

　　90 10%

　　80 66 20

　　70 64 65 30

　　60 62 63 64 40

　　50 60 61 62 63 50 φ70mm

　　φ80mm 40 58 59 60 61 62 60

　　30 56 57 58 59 60 61 70

　　20 54 55 56 57 58 59 60 80

　　10 52 53 54 55 56 57 58 59 90

　　90 80 　 70 60 50 40 30 20 　10%

　　φ60mm

　　球磨機研磨體三級配圖

　　球磨機填充率計算：

　　H/D=0.64 0.63 0.62 0.61

　　￠=35.8 36.2 37.8 38.8

　　D：有效直徑

　　￠：填充率(%)

　　上H

　　研磨體裝載計算：

　　G=0.785D2L￠P

　　G：研磨體裝載量t

　　L：球磨機有效長度

　　P：研磨體容積密度

　　根據(jù)介質(zhì)球石的大小

　　P平均=2.7K (K為空間系數(shù) K≈0.7)

　　P平均=2.7×0.7≈1.89

　　平均球徑：

　　D1G1+D2G2+D3G3+…

　　D球= G1+G2+G3+…

　　D1-3 不同直徑介質(zhì)球

　　G1-3 每個介質(zhì)球質(zhì)量

　　2、分級機各種因素對硅微粉產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

　　1.1 分級機的主要調(diào)節(jié)參數(shù)

　　分級機的渦輪分級器通過旋轉(zhuǎn)形成一個穩(wěn)定的離心力場，通過調(diào)節(jié)分級器的葉輪片數(shù)、葉輪轉(zhuǎn)速、引風(fēng)機的風(fēng)壓、風(fēng)量及二次風(fēng)柵淘洗器的大小等來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度和產(chǎn)量，如果風(fēng)量過小，則產(chǎn)品粒度容易變細(xì)，產(chǎn)量降低，葉輪片數(shù)過少，則易形成高轉(zhuǎn)速，不利于分級，產(chǎn)品質(zhì)量降低;二次風(fēng)柵陶洗器開度過小，粗料中夾雜的細(xì)粉提取不干凈，影響分級效率。

　　1.2 分級機的耐磨損處理

　　由于石英硬度高，對設(shè)備磨損嚴(yán)重，污染產(chǎn)品，必須對設(shè)備進行耐磨防護處理，尤其是電子級高純硅微粉，對雜質(zhì)含量要求在幾個ppm以下，設(shè)備的防護方法是十分關(guān)鍵的。

　　所有腔體及管道等靜止件，采用陶瓷或有機耐磨材料作內(nèi)襯是十分有效可靠的。但分級轉(zhuǎn)子由于其高速旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造復(fù)雜，磨損最嚴(yán)重，防護難度較大。目前立式分級機的轉(zhuǎn)子由于體積較大，難以整體陶瓷化;而粘貼瓷片后的平衡性下降，高速運轉(zhuǎn)下瓷片易脫落，運轉(zhuǎn)壽命縮短，可靠性降低。臥式分級機轉(zhuǎn)子尺寸較小，通常采用整體陶瓷輪或合金輪，但由于其轉(zhuǎn)速相對更高，磨損仍然較重，對產(chǎn)品仍具有一定金屬污染，而且葉輪價格昂貴，尤其是多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致更換維修費用大，運行成本高。另外陶瓷輪的極限轉(zhuǎn)速受其強度影響，限制了分級機的頂點切割和分選細(xì)度。

　　濰坊埃爾派粉體技術(shù)設(shè)備有限公司采用特制的高分子耐磨材料制作分級葉輪，其良好的平衡運轉(zhuǎn)下允許的極限磨損量大大提高，且只更換局部磨損部位，因而較合金葉輪和陶瓷葉輪制作成本大大降低，較表面噴涂葉輪和塑料葉輪等使用壽命大大提高，從而大大降低運行成本，對物料零金屬污染，具有極高的性價比。目前已在安徽、江蘇、山東、河北、陜西、遼寧等地得到廣泛應(yīng)用，并為幾家原有分級機的用戶進行了更新改造。通過長期運行對比，以結(jié)晶硅微粉為例，生產(chǎn)1萬噸320目產(chǎn)品的維修消耗約為0.3萬元，僅為其它葉輪的幾十分之一，連續(xù)使用壽命超過兩年。

　　3、球磨機與分級機之間的配合

　　在球磨機與分級機組成的干法超細(xì)粉碎分級生產(chǎn)系統(tǒng)中，因為球磨機的產(chǎn)量大、粉體濃度高，粉體完全依靠負(fù)壓吸送，進入分級葉輪旋轉(zhuǎn)形成的離心力場分級區(qū)進行分級;以及球磨機腔體內(nèi)已研磨好的產(chǎn)品要及時排出磨外，所以空氣耗量較大，壓損增加。在選擇引風(fēng)機時應(yīng)充分考慮風(fēng)壓指標(biāo)，以形成所需要的穩(wěn)定的風(fēng)量。濰坊埃爾派粉體技術(shù)設(shè)備有限公司在為安徽鳳城粉體材料廠、鳳陽利達(dá)粉體材料廠等多家設(shè)計制造的球磨機加氣流分級機的干式超細(xì)粉碎分級硅微粉生產(chǎn)線中，采用大過濾面積的脈沖布袋收集器，采用特殊材料的葉輪轉(zhuǎn)子，耐磨損、無污染，提高了硅微粉的產(chǎn)量質(zhì)量。正確調(diào)整整個系統(tǒng)的風(fēng)量風(fēng)壓，使磨機內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時提走，提高了球磨機的研磨效率，產(chǎn)品分級的效率高，產(chǎn)量大。連續(xù)生產(chǎn)處理1000噸系統(tǒng)穩(wěn)定，效果明顯。

　　4、正確的連接方法，可提高系統(tǒng)的工作效率及穩(wěn)定性

　　由于球磨機在連續(xù)工作時，排料管始終處于高濃度排料狀態(tài)，而且球磨機在運行中，磨腔內(nèi)一直處于半負(fù)壓狀態(tài)，因此分級機在與排料管連接時多采用“三通式直聯(lián)”，留下一個二次進風(fēng)口，并加風(fēng)量調(diào)整閥，以調(diào)整磨機內(nèi)的風(fēng)量風(fēng)壓;以及分級機進料管內(nèi)的物料分散。(如圖所示)

　　總之，在球磨加分級組成的干式超細(xì)粉碎分級生產(chǎn)系統(tǒng)中，二者的正確配合與協(xié)調(diào)尤為重要，若配合應(yīng)用不合理，會形成功能制約，耗能高，效率低。配合得當(dāng)，可發(fā)揮各自優(yōu)勢，使整個系統(tǒng)優(yōu)勢互補，事半功倍，效率很高。　　若調(diào)節(jié)閥開度過小，則易造成球磨機內(nèi)的風(fēng)量風(fēng)壓太大，形成“風(fēng)掃磨”，影響球磨機內(nèi)的研磨效果;也不利于分級機輸送物料，易形成堵料。開度過大則易造成磨機內(nèi)的物料過磨，降低產(chǎn)量。

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