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水分含量对环辊磨生产重质碳酸钙工艺的影响
2014年12月04日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:3433
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      重质碳酸钙粉是以天然方解石、大理石或白垩为原料,经粉碎设备粉磨和分级后达到一定细度的粉体。目前我国的重钙加工设备种类繁多,如:雷蒙磨、冲击式粉碎机、干式搅拌磨、气流磨、立磨、环辊磨、振动磨和球磨机等等,它们与分级机配合,组成超细粉加工系统,即可实现超细重钙微粉的生产。统观各种加工工艺及设备,一般都可以达到较好的超细粉碎效果,对各类设备的工艺探讨一直是粉体工程专家竞相研究的课题。在干法超细粉的加工中,水的助磨作用也越来越被人们所重视。本文以环辊磨工艺系统为研究对象,结合作者多年的工作经验和实验结果,研究了水分含量对环辊磨生产重质碳酸钙工艺的影响,以及水分在碳酸钙颗粒表面的作用机理。


       1、实验


       1.1原料和设备


        实验用的方解石,取自某有限公司,颗粒粒度dgd=12mm;水分0.05%;其主要化学成分为:w(Si02)=0.28%;w(Ca0)=55.26%。

     实验用的超细粉碎设备,闺西丰力粉碎机械有限公司,HLM-880内分级超细离心环辊磨。

     实验用的水为普通自来水。

     实验用的粒度检测仪,丹东市百特仪器有限公司,BT-1500型离心沉降式粒度仪。


       1、研究方法


       a、启动环辊磨机组,对磨机进行连续喂料,不改变设备的工艺参数,待系统运行稳定后(此时磨内温度约80℃),取样检测产品的粒度及水分含量,并记录磨机的运行参数。b、从磨机喂料口定量连续加水,增加入磨的方解石颗粒水分,使得人磨的方解石颗粒水分固定在几个级别上,分别在相应水分含量的条件下,待系统运行稳定后取样检测并记录运行参数。

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       2、试验结果及讨论


       2.1原料水分对成品水分的影响


      环辊磨采用多层粉碎副,在同一层的粉碎副中有多个磨环同时以冲击、碾压、研磨的作用综合对物料进行粉碎。在各种力的作用下,磨机内产生大量的热,随着风机产生的负压,一部分随风排出,另一部分在风路系统内循环,致使整个系统内产生80℃左右的高温。含有水分的方解石颗粒在粉碎过程中,受高温的作用,部分水分被汽化,透过收尘器滤袋,随风排出系统,因而产品中的水分不会朋显增多。


       2.2原料水分对磨机系统参数的影响


      原料水分含量过多或过少时,磨碎到一定粒度的碳酸钙颗粒,团聚现象较为严重,磨机打开团聚体的速度与碳酸钙微粒之间粉体的团聚速度相等。而团聚体以大颗粒的假象存在,不能通过分级机叶片,只能弥散在磨机体内,导致磨机内的粉尘浓度大幅度提高,分级机电流上升;磨碎后的碳酸钙微粒,不能及时地通过分级机被风机抽走,磨内粉料达到饱和,磨机产量下降,主机负荷降低,电流也随之减小;原料水分含量过多时,汽化后的水分子会凝聚在收尘器的滤袋上,润湿滤袋而堵塞滤袋微孔,整个体系风量下降,风机电流迅速减小。只有原料水分含量在合适范围内,才能使系统达到最佳运行状态。


       2.3原料水分对成品粒度的影响


      从上表中可以看出,原料水分含量很小时,产品的粒度比较粗;当水分达到3%以上时,产品的粒度也比较粗,只有合适的水分含量,即水分含量在1%左右,此时产品粒度最小。


       3、水分的作用机理


      方解石颗粒在磨机内,受到磨环高速冲击、碾压、研磨的综合作用,颗粒被打碎,逐步超细化,形成超微细颗粒。与此同时,颗粒的碰撞、摩擦也会在磨机内产生富余的电荷,这些电荷聚积在单十的颗粒表面上,从而使颗粒带有一定的电量。这些颗粒有的带正电:有的带负电,形成粉体后总体上是不带电的。正是由于电荷的存在,当两个带有正负电荷的微粒靠近到一定程度时,便产生了静电引力F=Q1Q2/R2,这个力将多个带电微粒吸引在一起,形成了团聚现象,颗粒越微细,团聚现象也就越严重,解团聚也就越困难。

       由于电荷的存在,颗粒之间表现出极强的电引力,把多个带电微粒紧紧吸引在一起。这些团聚在一起的颗粒,其表面形貌不规则,加上碳酸钙微粒本身不导电,正负电荷难以中和,颗粒上的静电荷短时间内就不会消失。水的存在使得这些微小颗粒之间力的关系发生了微妙的变化。原料水分小于0.05%时,聚积在微粒表面的正负电荷不能够被迅速中和掉,电引力引起的团聚现象得不到根本性的解决。当水分逐渐正加到1%左右时,在磨内高温的作用下,水被汽化,与颗粒一起弥散在空气中,水分子吸附在颗粒的表面上,当两个带电微粒接触时,由于水的导电作用,正负电荷很快被中和掉,不会形成明显的团聚现象。当原料水分进一步增多,到3%以上时,汽化后的水分子吸附在微小颗粒的表面上,虽然能够很快中和颗粒上的正负电荷,解决静电团聚现象,但是多余的水分会把颗粒包覆起来,形成薄膜水。这层水膜,在表面张力的作用下,象胶粘剂一样,又将颗粒黏结在一起。所以,原料中含有适量的水分,给整个磨机系统的最佳运行提供了良好的条件。


        4、结论


       在利用环辊磨生产超细重质碳酸钙的工艺中,原料的水分含量对整个工艺参数和产品粒度有较大影响,水分子可以有效避免带电颗粒的静电团聚,但是,过多的水分,同样可以使碳酸钙微粒产生牯性团聚,甚至破坏磨机系统的运行稳定性。原料合适的水分含量应保持在1%左右,这样可以在确保产品粒度合格的情况下,充分挖掘设备潜能,降低生产成本。

(作者: 卢庆鸿


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