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如何改造雷蒙磨加工非金屬礦微粉
2018-12-21 14:15
雷蒙磨主要用于非金屬礦等物料的大批量粉碎，產(chǎn)品細(xì)度一般在325--400目。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，只生產(chǎn)單一的粗粉產(chǎn)品并不能滿足用戶的需要，也不利于非金屬加工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雷蒙磨加工重鈣類礦粉時(shí)，325目中含有大量的-10μm的超細(xì)產(chǎn)品，如將其分離出來(lái)，經(jīng)濟(jì)效益可觀。因此，雷蒙磨這一設(shè)備有待于借助新技術(shù)來(lái)改造而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
針對(duì)雷蒙磨改造這一課題，我們現(xiàn)場(chǎng)考察了國(guó)內(nèi)近十臺(tái)雷蒙磨的使用情況，并參觀考察日本和美國(guó)類似設(shè)備的用戶和設(shè)備生產(chǎn)廠家。在歐美國(guó)家中，除老式機(jī)型還用于普通粉體加工外，明顯的發(fā)展是改進(jìn)其結(jié)構(gòu)用作大處理量超細(xì)粉碎設(shè)備。如用立式葉片的轉(zhuǎn)子式分級(jí)機(jī)來(lái)替代水平葉片的分析器;在粉碎部分，采用更耐磨的材質(zhì)和更高的壓力及粉碎速度;在系統(tǒng)配置上，多取超細(xì)分級(jí)機(jī)組與之形成超細(xì)粉碎/分級(jí)機(jī)的閉路;產(chǎn)品的捕集，選用高性能布袋除塵器，在回收超細(xì)產(chǎn)品的同時(shí)減少對(duì)周圍環(huán)境的污染等。由于雷蒙磨屬于風(fēng)掃式粉碎設(shè)備，在大處理量條件下，其系統(tǒng)風(fēng)量也相當(dāng)大，這對(duì)雷蒙磨配套的風(fēng)力分級(jí)機(jī)提出了較高的要求:在高濃度條件下對(duì)含塵氣流進(jìn)行大批量處理。據(jù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)條件，對(duì)雷蒙磨原有分析器的改造方案為:用大型分級(jí)機(jī)替代磨機(jī)原有分析器，形成內(nèi)部閉路循環(huán)，合格細(xì)粉排出磨機(jī)，粗粉留在磨內(nèi)繼續(xù)粉磨。
本課題以國(guó)內(nèi)4R雷蒙磨為對(duì)象。原分析器由60只水平安裝的刀狀葉片組成，在主軸帶動(dòng)下作水平轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)粉碎形成的粉體被氣體夾帶通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片時(shí)，質(zhì)量大的顆粒被葉片擊中，失去上升的動(dòng)能而被拋向四壁，返回雷蒙磨的粉碎區(qū)再次粉碎;未被葉片擊中的顆粒，或雖被葉片擊中，但因質(zhì)量較小而被風(fēng)帶走的那一部分小顆粒，則作為產(chǎn)品通過(guò)葉片控制區(qū)，進(jìn)入收集系統(tǒng)。
傳統(tǒng)雷蒙磨分析器控制大顆粒的途徑是:①提高分析器轉(zhuǎn)速;②增加葉片的數(shù)量:我們以途徑②作的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)提高產(chǎn)品細(xì)度雖有明顯效果，但沒(méi)有從根本上解決分析器不能嚴(yán)格控制大顆粒這一問(wèn)題。同樣，過(guò)高地增加分析器轉(zhuǎn)速，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈震動(dòng)而影響其壽命。采用上述兩種方法，雖可使產(chǎn)品細(xì)度提高，但分級(jí)效率明顯降低，造成很多細(xì)粉未被收集而返回雷蒙磨的粉碎區(qū)。
改造所采用的分級(jí)機(jī)，是清華大學(xué)工程力學(xué)系粉體技術(shù)開發(fā)部設(shè)計(jì)的三轉(zhuǎn)子超細(xì)分級(jí)機(jī)，將其接在雷蒙磨粉碎部位之上取代原分析器，嚴(yán)格控制細(xì)粉中的大顆粒。
改造后，除分級(jí)機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力外，不再增加系統(tǒng)動(dòng)力，并采用布袋除塵器捕集超細(xì)產(chǎn)品，以減輕對(duì)周圍環(huán)境的影響。分級(jí)機(jī)工作部件主要是三個(gè)高速轉(zhuǎn)子，當(dāng)氣固兩相流通過(guò)轉(zhuǎn)子間隙由外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒被強(qiáng)制在離心力場(chǎng)中作高速旋轉(zhuǎn)，大顆粒在離心力作用下甩向外殼，并在重力作用下落入雷蒙磨的粉碎區(qū);小顆粒則在氣體粘滯力的作用下，隨氣流向轉(zhuǎn)子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，成為產(chǎn)品而由出料口排出。為提高分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率，在設(shè)計(jì)中采用了二次分散風(fēng)，其流量可任意調(diào)節(jié)，目的是將粗粉中的細(xì)顆粒再次分離。為使氣流在整個(gè)分級(jí)腔內(nèi)分配均勻，保持分級(jí)機(jī)工況穩(wěn)定，給風(fēng)均采用整流裝置。該裝置將直線給入的氣體，沿切線變成旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，在減小阻損的同時(shí)，將粉料均勻地送入各分級(jí)轉(zhuǎn)子。
分級(jí)切割粒徑，取決于顆粒在高速轉(zhuǎn)子作用下產(chǎn)生的離心力和氣體粘滯力作用的大小。當(dāng)兩力相等時(shí)，計(jì)算出的顆粒粒徑為分級(jí)切割粒徑f21。臨界粒徑進(jìn)入粗粉和細(xì)粉的概率相同，由此對(duì)比發(fā)現(xiàn)，離心轉(zhuǎn)子分級(jí)機(jī)比雷蒙磨分析器能更準(zhǔn)確地控制顆粒大小。 用大型分級(jí)機(jī)來(lái)改造雷蒙磨，首先遇到的是大風(fēng)量的問(wèn)題。風(fēng)量的增大與提高產(chǎn)品細(xì)度是一對(duì)矛盾，除增大轉(zhuǎn)子直徑和高度等設(shè)備結(jié)構(gòu)因素外，增加轉(zhuǎn)子數(shù)量也是一條好出路。多轉(zhuǎn)子保證了在較大風(fēng)量下，分級(jí)機(jī)有較高的處理能力和分級(jí)精度。
在分析了雷蒙磨分析器和分級(jí)機(jī)的現(xiàn)狀和工作原理后，明確方案，以一臺(tái)4R雷蒙磨為對(duì)象，首先對(duì)產(chǎn)品細(xì)度進(jìn)行了標(biāo)定。雷蒙磨分析器在不同轉(zhuǎn)速時(shí)。
隨著轉(zhuǎn)速提高，產(chǎn)品細(xì)度逐漸提高，-10μm含量也逐漸增加。當(dāng)分析器轉(zhuǎn)速達(dá)到800r/min時(shí)，產(chǎn)品中-l0μm含量達(dá)到54.92%。再進(jìn)一步提高分析器轉(zhuǎn)速，對(duì)產(chǎn)品的細(xì)度影響甚微。各產(chǎn)品中的超細(xì)粉含量大的同時(shí)，大顆粒的含量仍然很高。如能將這些大顆粒剔出并將超細(xì)粉分離出來(lái)，可產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益，粗粉則留在磨內(nèi)繼續(xù)粉磨。
將大型分級(jí)機(jī)替代原雷蒙磨分析器后，產(chǎn)品細(xì)度將明顯提高，原產(chǎn)品收集設(shè)備已不再適用。因此，用專門布袋收塵器替代原小旋風(fēng)收塵器，并增加一臺(tái)小型風(fēng)機(jī)維持除塵器正常工作。分級(jí)機(jī)串入雷蒙磨后，系統(tǒng)阻力增加。因此，要使該系統(tǒng)能正常生產(chǎn)，須增加系統(tǒng)風(fēng)量，小風(fēng)機(jī)也可起到這一作用。
為了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在改造調(diào)試過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)主要設(shè)備的壓差和主要工藝點(diǎn)對(duì)大氣的壓力進(jìn)行了檢測(cè)。通過(guò)對(duì)壓差的測(cè)量，可掌握整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況，以便及時(shí)地調(diào)整系統(tǒng)工藝條件。不同調(diào)試條件下各點(diǎn)的壓力。
隨著風(fēng)機(jī)壓頭和系統(tǒng)風(fēng)量的增大，風(fēng)機(jī)前的負(fù)壓逐漸增大，強(qiáng)化了風(fēng)機(jī)對(duì)雷蒙磨系統(tǒng)的抽吸能力。風(fēng)機(jī)前的壓力是負(fù)值，風(fēng)機(jī)后的壓力為較小的正值，由此保證雷蒙磨內(nèi)保持一定的負(fù)壓，才能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)后正壓過(guò)大，就表明雷蒙磨內(nèi)堵塞，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整。如果雷蒙磨內(nèi)壓力變?yōu)檎?，系統(tǒng)將不能正常排粉，而向外噴粉，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整使之保持負(fù)壓。如果雷蒙磨內(nèi)的負(fù)壓過(guò)高，其產(chǎn)品粒度將增大，也不利于系統(tǒng)正常生產(chǎn)，因此磨內(nèi)應(yīng)保持適度負(fù)壓。
系統(tǒng)風(fēng)量和風(fēng)機(jī)總壓頭增大，有利于克服串入大型分級(jí)機(jī)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的阻力，使整個(gè)系統(tǒng)在串入大型分級(jí)機(jī)后仍能正常運(yùn)行，做到產(chǎn)品易于排出，雷蒙磨不易堵塞。由于系統(tǒng)風(fēng)量和風(fēng)速提高，使分級(jí)機(jī)的動(dòng)態(tài)阻力增大，分級(jí)機(jī)前后的壓差逐漸增大。分級(jí)機(jī)阻力不到150*9.8Pa，實(shí)現(xiàn)了大風(fēng)量、低阻力的分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)原則。
雷蒙磨系統(tǒng)改造的目的是為了生產(chǎn)超細(xì)粉，因此，工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品細(xì)度的影響很為關(guān)鍵。不同轉(zhuǎn)速條件下的產(chǎn)品細(xì)度。
在系統(tǒng)風(fēng)量相同的條件下，產(chǎn)品細(xì)度與分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)。轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，產(chǎn)品粒度也越細(xì)。若要得到超細(xì)產(chǎn)品，須保證分級(jí)機(jī)在較高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，且要通過(guò)轉(zhuǎn)速控制器使分級(jí)機(jī)三個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一致，才能使產(chǎn)品細(xì)度的均勻性提高。在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高的狀況下，產(chǎn)品細(xì)度提高的同時(shí)返回雷蒙磨的粗粉量增大，磨內(nèi)物料滯留量過(guò)多。雷蒙磨的粉碎能力是一定的，改造只是完成對(duì)粉碎產(chǎn)物的精細(xì)分級(jí)。如果過(guò)分地追求高細(xì)度，磨機(jī)產(chǎn)量明顯降低。據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，改造后的雷蒙磨產(chǎn)品細(xì)度宜定位在600 - 800目。4R雷蒙磨改造后的產(chǎn)品(方解石)細(xì)度可在325一1000目之間無(wú)級(jí)調(diào)控，800目產(chǎn)量為400kg/h,600目產(chǎn)量可達(dá)600kg/h。
原大旋風(fēng)筒收塵器只能用于較粗產(chǎn)品的捕集，且效率有限。因此，部分細(xì)粉產(chǎn)品從大旋風(fēng)筒頂部排出，經(jīng)風(fēng)機(jī)后又回到雷蒙磨中。為減少返回磨機(jī)的細(xì)粉量，在大旋風(fēng)收塵器后設(shè)一級(jí)布袋除塵器，用于捕集細(xì)粉。
通過(guò)對(duì)雷蒙磨傳統(tǒng)的分析器和離心轉(zhuǎn)子式分級(jí)機(jī)工作原理的分析，找到了雷蒙磨系統(tǒng)改造的關(guān)鍵所在。大型超細(xì)分級(jí)機(jī)替代雷蒙磨分析器，可生產(chǎn)800目以上的微細(xì)礦粉。新的系統(tǒng)需要重新調(diào)整風(fēng)量和分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速，并選用適合于細(xì)粉捕集的設(shè)備來(lái)回收產(chǎn)品。用雷蒙磨直接生產(chǎn)非金屬礦微細(xì)粉體，將擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。該技術(shù)改造方案，已向國(guó)家有關(guān)部門提出了專利申請(qǐng)，將為全國(guó)眾多的雷蒙磨使用廠家，提供一條通過(guò)技術(shù)改造挖潛增效的捷徑。
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