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采用流化床氣流磨制備高長徑比硅灰石需要注意

2019-05-17
        硅灰石產品可分為高長徑比硅灰石和磨細硅灰石兩大類,高長徑比的超細硅灰石針狀粉在工業上有著極高的應用價值,如作為塑料填料,可以提高其制品的強度和尺寸穩定性;造紙填料用的硅灰石針狀粉也要求達到l微米的細度;在涂料、油漆中填加的硅灰石針狀粉越細,其性能改善越明顯。因此,高長徑比的超細硅灰石針狀粉的加工制備成為世界各硅灰石加工企業倍受重視的研究熱點。
        硅灰石的結晶構造決定了即使是細小顆粒也呈纖維狀或針狀的性質。硅灰石的а晶型長徑比為5:1,β晶型為20:1,最高可達30:1,其長徑比隨粉碎方式的不同有很大的差異。提高硅灰石產品的長徑比,關鍵在于粉碎過程中采用適宜的粉碎方式保持礦物原有的結晶結構。目前,用于硅灰石針狀粉超細粉碎加工的設備主要有機械沖擊式粉碎機、氣流磨(扁平式、循環式、沖擊式、流化床、對噴式)、攪拌磨、雷蒙磨、振動磨等。實踐表明,剪切和摩擦作用始終具有使顆粒沿著與力作用方向平行的結晶解理面剝離的趨勢,這決定了流化床式氣流磨是制備高長徑比硅灰石的最佳設備。
流化床氣流磨
        1、流化床氣流磨的工作原理
        氣流磨是借助于氣流的高速運動使物料顆粒之間、顆粒與器壁之間產生強烈的沖擊碰撞和摩擦剪切而使物料粉碎。其中流化床氣流磨是集最先進的多噴管技術、流化床技術與渦輪分級技術于一身,實現了流場多元化、料層流態化、分級臥式化。流化床氣流磨是以流體一壓縮空氣作為工作介質對粉體進行粉碎,流體速度高達300-500m/s。
其工作原理為:壓縮空氣經拉瓦爾噴嘴加速成超音速氣流后射入粉碎區使物料呈流態化。在粉碎區,被加速的物料在各噴嘴的交匯點匯合。在此,顆粒互相對撞粉碎。粉碎后的物料被負壓上升氣流輸送至分級區,由內分級輪篩選出達到粒度要求的細粉,未滿足粒度要求的粗粉返回粉碎區繼續粉碎。合格細粉隨氣流進入旋風分離器得到收集,含塵氣體經布袋收塵器過濾凈化后排入大氣。
        2、流化床氣流磨的工藝特點
        流化床氣流磨的工藝特點為:粉碎過程中高速顆粒不會碰撞粉碎室內壁,目物料不通過噴嘴。因而磨損極輕,產品不受污染。主機上部裝有臥式分級輪,可以防止粗粒進入成品。由于采用了流態化床原理(氣流膨脹呈流態化床懸浮沸騰而碰撞、摩擦進行粉碎)以及內設臥式渦輪分級裝置,與其他類型氣流磨相比,氣流狀況更佳,可節能30-40%。產品粒度分布窄且無大顆粒、自動化程度高、噪音小、結構緊湊。
        3、流化床氣流磨的工藝參數對硅灰石長徑比的影響
        (1)分級輪轉速對硅灰石長徑比的影響
        流化床氣流磨分級輪的轉速對硅灰石產品的長徑比具有明顯的影響,劉海新等研究了不同分級輪轉速對硅灰石產品長徑比的影響,其研究結果表明:隨著分級輪轉速的不斷增加,硅灰石的長徑比先是逐漸增大,達到一個頂峰之后,其長徑比又會迅速減小。
        (2)氣流粉碎壓力對硅灰石長徑比的影響
        在分級輪轉速一定的情況下,隨著氣流粉碎壓力的增加,產品的平均長度是明顯變短的,而平均直徑卻無明顯波動,故整體來看,隨著氣流粉碎壓力的增加,硅灰石長徑比是減小的。
        (3)原料加熱時間、溫度對硅灰石長徑比的影響
        為了提高粉碎效率用熱力輔助粉碎一對礦石進行熱處理,誘導晶界斷裂,降低物料強度,改善易磨性。硅灰石的晶體結構特點使其在鍛燒時沿Ca-O鍵裂開,出現游離的Ca2+離子和O2+離子,填充到晶格間隙,這樣在氣流沖撞粉碎過程中,破碎硅灰石所需能量小,所以顆粒容易破碎,破碎所需時間短,這樣合格粒級的硅灰石產品及時地離開粉碎腔,及時地保護了硅灰石產品的長徑比。故對硅灰石進行加熱處理,之后再采用氣流磨進行粉碎,會發現適宜的加熱溫度為600-800℃,且隨著加熱時間才延長,硅灰石產品的長徑比的變化規律是先增大后減小,即要得到高長徑比的硅灰石產品,有一個最佳的加熱溫度和加熱時間。
        (4)原料的分級處理對硅灰石長徑比的影響試驗
        將硅灰石原料先進行分級,之后采用流化床氣流磨進行處理,可以很好的保護硅灰石產品的長徑比,且不同粒級下得到的硅灰石產品比較均勻。將物料在分級后給入氣流磨,是生產高長徑比硅灰石的一個有效步驟。
流化床氣流磨
        充分利用硅灰石固有的優異特性,獲得高長徑比的硅灰石超細粉,提高其附加值,是進行硅灰石深加工與利用的前提。硅灰石粉碎過程中的受力方式不同,其粉碎產物的形貌各異。粉碎過程中施加于硅灰石顆粒上的作用力為剪切力時,才能得到理想的高長徑比硅灰石。氣流磨粉碎利用壓縮空氣的壓力能在粉碎室形成高速氣流軌跡,以剪切作用為主,其特點就是使硅灰石物料之間相互高速碰撞、摩擦而達到粉碎并保護硅灰石晶體形貌。
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