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超细粉碎与分级设备进展
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与扎格瓦瑞搅拌式磨机相似的塔式磨机是50年代由日本塔式磨公司发展起来的。塔式磨机采用螺旋式搅拌器,这种搅拌器除了搅拌外还有助于物料的上升运动。给矿粒度通常<3mm,由底部泵入,产品由顶部溢出。在排矿口下端安装有内部分级机,将粗粒物料返回磨机进行再磨产品粒度越细,使用的介质尺寸则越小。当产品粒度较粗时,塔式磨机的能耗与常规球磨机几乎相同。塔式磨机已经被广泛应用,目前全世界已有300多台塔式磨机在生产上使用。长沙矿冶研究院开发的塔式磨机已被金矿、氧化铁红等生产厂家所采用。90年代初,瑞典萨拉公司推出了一种新型的搅拌式磨。该机与扎格瓦瑞搅拌式磨机的主要区别是加大了搅拌器轴的直径。直径增大后的搅拌器可增加搅拌棒的数目,从而减少搅拌器的磨损,并可提高磨矿效率。 70年代以来,人们对搅拌式磨机的排料装置进行了不断的改进,使搅拌器转速不断提高,产生了卧式高能量密度的搅拌式磨机。卧式搅拌磨机虽然名称繁多,但基本结构大同小异。在粉磨过程中,排矿系统将研磨介质留在机内,而将研磨产品以浆料形式靠泵的压力排出机外;另一特点是研磨介质在一定料浆流量下沿轴向均匀分布,使磨损降低,效率提高。 搅拌式磨机采用高转速和高介质充填率,可使磨机内获得极高的功率密度,从而使细颗粒物料的研磨时间大大缩短,研磨效率大大提高;采用小介质尺寸,则能细化产品。高功率密度搅拌磨机适用于最大粒度小于微米以下的产品。在颜料、陶瓷、造纸、涂料、化工产品及食品等工业中已获得了成功。目前,高功率密度搅拌磨在工业上的大规模应用,还存在处理量小和磨损成本过高两大难题。随着高性能耐磨材料的出现,相信这些问题都能得到解决。 为了避免对湿式粉磨产品的干燥过程,干式搅拌磨成为搅拌超细粉碎的新热点。近年来,瑞士、德国、日本等国家相继推出了立式连续干式搅拌磨。清华大学在国内外调研考查的基础上。经过两年多的研究和试验工作,掌握了连续干式搅拌磨机及相关超细分级设备的原理和特性,并开发了1500L大型装置。该机电机动力为132kW,配套设备动力30kW;占地40m2,高8m;设备的处理能力依原料和产品细度要求的不同,可达150-1500kg/h。粉磨滑石和重质碳酸钙的平均细度可选亚微米级。该设备的工作原理是原料与粉碎介质分别从顶部给入,在转子搅拌混合下将原料研磨粉碎;被粉碎的产品与介质同时向下移动并从磨机底部向外排出。在磨机的底部将粉料和介质分开后,物料送入超细分级机进行分级处理;细粉作为产品用陈尘器捕集,粗粉送回磨机再磨。介质循环使用,以便将磨机内热量带出。对生产超细粉来说,原料的最大粒径小于300μm,最好是40-100μm 。粉碎介质主要采用陶瓷球和钢球。为获得高纯产品,磨机的定子和转子均采用耐磨材料或表面包层。 1.2冲击式粉碎机 高速冲击式粉碎机按转子的布置方式和锤头的个数、形式分为多种,其特点是粉碎效率高、粉碎比大、结构简单、运转稳定,适合于中、软硬度物料的粉碎,广泛应用在矿业、化工、建材、食品、药物等行业。冲击式粉碎机借助于转子上锤头以50-100m/s的高速对物料施行打击而将其粉碎,处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反弹到粉碎室内,与后续高速飞来的颗粒相撞,使粉碎过程反复进行。这类冲击式粉碎机不仅具有冲击和摩擦两种粉碎作用,而且还具有气流粉碎作用。定子衬圈和转子端部锤刃之间形成强有力的高速湍流场,其中产生的强大压力变化可使物料受到交变应力而破碎和分散。粉碎成品的颗粒细度和形态,由转子上锤头的运转状态和定子、转子间间隙来决定。低速冲击可得细长的颗粒,而高速冲击则易得物料结晶状态相同的颗粒。 1.2.1 CZM 型系列冲击式粉碎机 该机是清华大学与沈阳重型机械厂开发的多段冲击式粉碎机。特点:①将粉碎室和粉磨室两大部分组合一体,依次完成物料的破碎、粉碎和超细粉碎。②粉碎室由装有锤头的中速圆盘、定子板所组成,腔体呈扩大型的锥体,可容纳较多的物料滞留。下部中速圆盘边缘线速度为10-30m/s,装有6-12只锤头。块状物料在这里受到中速圆盘端部锤头的冲击而被粉碎,块状物料之间产生强烈的自磨而成为细粉。③粉磨室由装有小锤头的高速圆盘、上定子板组成,高速圆盘边缘锤头的线速度为60-150m/s。粉碎室产出的细粉在空气的挟带下,通过上部圆盘和定子板之闻的缝隙时,又受到强涡流的剪切作用被粉碎成微细粉体。④上下两个粉碎圆盘同时固定在主轴上旋转,采用同一电机做动力。 应用实例:粉碎方解石,总动力122kW,给料10-100mm左右的块状物,产品中细度小于10μm含量大于97%,处理能力为500kg/h。该设备适合于中等硬度矿物及建材物料的粉碎,如方解石、滑石、石膏、石墨、高岭土等。小型装置也用于食品和塑料制品的粉碎。 1.2.2 ZPS型冲击式粉碎-分级机
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