鄂西煤系高岭土在药用橡胶中的超细粉碎试验成果

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：§2．5超细粉碎试验2．5．1雷蒙机粉碎雷蒙磨主要用于非金属矿等物料的大批量粉碎，产品细度一般在200～400目，不适宜于作超细粉碎设备。图25雷蒙机粉碎高岭土产品粒度分布曲线2．5．2冲击式粉碎试验2．5．2．1CXF51高速冲击式粉碎机目前国内一些非金属矿粉体制备厂家使用的高速冲击式超细粉碎机具有一次性投资小、占地面积小、粉碎比大、单位能耗低、工艺简单等特点。

§2．5　超细粉碎试验

2．5．1　雷蒙机粉碎

雷蒙磨主要用于非金属矿等物料的大批量粉碎，产品细度一般在200～400目，不适宜于作超细粉碎设备。在高岭土的加工工艺中，一般是采用雷蒙机直接进行初级粉碎，然后利用气流粉碎机或水法打浆剥片处理，进一步提高产品的粒度。我们采用广西桂林冶金机械制造厂4R雷蒙磨进行煤系高岭土粉碎试验，加工的325目的高岭土粉体成品，经激光粒度分析仪测定为：颗粒直径小于10μm的粒度含量约为63．18%、颗粒直径小于34μm的粒度含量为99．49%，平均粒径为10．33μm。图2‐4为雷蒙机粉碎粉体扫描电镜图，从图2‐4中可以看出粉体颗粒大小不一，粒径不均匀。表2‐4的高岭土产品粒度分析结果，图2‐5的雷蒙机粉碎高岭土产品粒度分布曲线图也反映出这一点。

图2‐4　雷蒙机粉碎高岭土粉体扫描电镜图

测试单位：中国地质科学院矿床研究所

测试人：刘云华高级工程师

扫描电镜测试条件：日立S‐450型电镜扫描仪；日立HUS‐5GB真空镀膜机，加速电压20kV；束流70mA；真空度1×10^－3（Pa）。

表2‐4　雷蒙磨粉碎高岭土产品粒度分析结果

注：d_n：累积粒径；VMD：按颗粒体积统计的平均粒径；S_v：按颗粒体积统计计算的比表面积；（下同）；粒度测试仪器：JL‐1166型激光粒度测试仪（成都制造）。

图2‐5　雷蒙机粉碎高岭土产品粒度分布曲线

2．5．2　冲击式粉碎试验

2．5．2．1　CXF‐51高速冲击式粉碎机

目前国内一些非金属矿粉体制备厂家使用的高速冲击式超细粉碎机具有一次性投资小、占地面积小、粉碎比大、单位能耗低、工艺简单等特点。生产出的产品＜20μm粉体（一般包括10μm、14μm、20μm三种规格）是目前在市场上可用性最强、用量最大的产品。

高速冲击式粉碎机主要是利用高速回转的转子上的锤、叶片、棒体等对物料进行激烈撞击，并使其在转子与定子之间、物料的颗粒相互之间产生高频率的强力冲击、剪切作用而进行粉碎的设备。其中，气流对物料的冲击使其互相碰撞，也是粉碎的一个重要方面。图2‐6为CXF‐51型高速冲击式粉碎机设备示意图。该设备由CM51型粉碎主机（图2‐7）、QF型空气分级机（图2‐8）、返料器、布袋集料器以及高压风机等组成。

图2‐6　高速冲击式粉碎机设备示意图

CXF‐51型粉碎主机结构如图2‐7所示。该机由给料、粉碎、排渣、支撑、传动、内分级等部分构成。小于8mm的颗粒状物料由料斗①经双螺旋给料器②加入。给料器的喂料速度根据粉碎机的实际负荷自动调节，并可控制给料粒度。两个粉碎室为互相直列配置，中间由可快速调换的圆形挡料环③隔开。在第二室的排出口也装有形状相同的挡料环④与风扇⑤隔开。

每一个粉碎室均设两列转子，第一室为⑥、⑦，第二室为⑧、⑨，⑥与⑧的结构相同但尺寸不同，均为带倾角的放射状叶片；⑦与⑨的结构也相同，而尺寸不同。它们的放射状叶片均无倾角，在所有转子顶部，均装有高硬度耐磨合金钢制成的可替换刀片，与其平行相对的是镶在壳体内侧经特殊处理的高耐磨衬板，其间留有适当间隙。物料经两级粉碎后由风扇⑤送至QF空气分级机（图2‐8）分级。未通过分级涡轮的较粗颗粒经空气分级机中粗粉出口返回到粉碎机再粉碎。物料中的难磨粒子和残留杂质，可通过特设的排渣装置⑩自动排出机外。通过分级涡轮的微细颗粒，进入微粉收集系统而成为最终产品。

图2‐7　CXF‐51型冲击式粉碎主机

①—料斗；②—螺旋给料器；③、④—圆形挡料环；⑤—风扇；⑥、⑧—叶片；⑦、⑨—打击锤；⑩—排渣装置

冲击式粉碎机的工作原理是：小于8mm的颗粒状物料由加料斗加入，随系统气流由定量给料机送至第一粉碎室内，受高速旋转冲击体的撞击、研磨、剪切和颗粒间的碰撞、摩擦，被粉碎到数十微米到数百微米，尔后在机内分级并在系统气流作用下进入第二粉碎室，再次受到冲击和速度更高的旋转体的作用，使物料进一步粉碎。第一粉碎室粉碎叶轮具有30°左右的扭转角，它有助于形成旋转风压；第二粉碎室叶轮不具有扭转角，所以形成气流阻力。这样的设计，使第一粉碎室形成的风压在室内形成气流循环，随气流旋转的颗粒之间相互冲击、碰撞、摩擦、剪切，同时，在离心力的作用下颗粒冲向内壁，受到撞击、摩擦和剪切作用而粉碎。在第一粉碎室、第二粉碎室叶轮之间，由于叶轮高速旋转和系统气流的作用，物料被剧烈搅拌，强制粉粒相互冲击、摩擦、剪切，也起到了粉碎的作用。

图2‐8　QF空气分级机结构图

QF型空气分级机的结构如图2‐8，粉碎机粉碎的物料经导管进入分级机后，微细颗粒在负压气流的吸引下，通过高速旋转的立式悬挂式涡轮片间空隙，进入微粉收集系统而成为产品。较粗颗粒由于本身质量相对较大，在负压气流的作用下运动也相对缓慢，还没来得及通过涡轮叶片间的空隙，就被叶片打到筒壁，然后沿筒壁下降直到返回粉碎机。QF型空气分级机的转数范围为800～3000r/min，用变频调速器调节。

分级是由第二粉碎室叶轮所产生的离心力和闭路粉碎系统中的负压的气流吸力来实现的。若颗粒较粗，所受离心力大于气流吸力，那么，颗粒留下来被进一步粉碎；若颗粒较细，所受离心力小于气流吸力，颗粒随气流进入捕集器或经进一步分级后捕集，成为产品。

物料中所含的硬度高、比重大的杂质矿物，由于旋转时受到分级叶轮产生的离心力更大，而被甩向衬套内壁上，最后降到粉碎室底部排渣孔，由排渣装置（螺旋器）不断排出机外。因此，该设备具有一定的选矿功能，有利于提高粉体的纯度。(www.chuimin.cn)

2．5．2．2　冲击式粉碎机超细粉碎

原矿经破碎筛分至0～5mm的高岭土物料经双螺旋给料机给入超细粉碎机的粉碎腔内，在粉碎腔内经过两级分级粉碎后，细粉或超细粉被气流带入微细分级器进行分级，其中微细颗粒随气流一起通过高速旋转的分级机叶片间隙进入到收尘器中，通过固气分离，超细产品从收尘器的底部排出，净化的空气经高压风机排入大气。物料中的难磨粒子和残留杂质可通过特设的排渣装置自动排出机外。表2‐5为煤系高岭土粉碎前后和尾渣的化学分析结果，从表2‐5中可以看出，尾渣中的Fe、Ti含量比原矿和微粉要高，这是因为Fe、Ti相对富集且嵌布粒度较粗的矿粒硬度和强度大，难于粉碎成为难磨砾子，由排渣装置排出机外，因此此种粉碎设备具有提纯的作用。

表2‐5　超细粉体与尾渣的化学成分分析　（wB/10^－2）

表2‐6为冲击式粉碎高岭土粒度分析结果（2000r/min），图2‐9、图2‐10为两种转速冲击式粉碎高岭土产品粒度分布曲线。图2‐11为冲击式粉碎高岭土扫描电镜图。

表2‐6　为冲击式粉碎高岭土粒度分析结果（2000r/min）

在原料的超细粉碎中，采用变频调速器调整分级机的转速，可以提高产品的细度，也是最精确的方法。转速1500r/min时颗粒直径小于2μm的粒度含量为72．1%，转速2000r/min时颗粒直径小于2μm的粒度含量达82．27%，说明转速高，粒度细，微细粉体所占的比例也越大，原因是分级机转速直接影响着产品的细度。图2‐12是在一定的转速条件下，产品的粒度与产率的关系，转速越高，颗粒直径小于2μm的粒度含量也越高。

图2‐9　冲击式粉碎高岭土粒度分布曲线（2000r/min）

图2‐10　冲击式粉碎高岭土粒度分布曲线（1500r/min）

2．5．3　风选粉碎机试验

风选粉碎机是一种小型的超细加工设备，是根据机器内的风帽来调节产品粒度，通常也用来加工非金属矿。表2‐7是产品粒度分析结果，图2‐13是粒度分布图，图2‐14是粉体的扫描电镜图，从以上观察结果看颗粒小于5μm所占的比例也大。

图2‐11　冲击式粉碎高岭土扫描电镜图

图2‐12　转速与粒度和产率的关系

表2‐7　风选粉碎产品粒度分析结果

图2‐13　风选粉碎高岭土粒度图

图2‐14　风选粉碎高岭土扫描电镜图

2．5．4　超细粉碎结果对比

在超细粉碎过程中，不同的粉碎设备，所产生的效果不一样，表2‐8为3种粉碎设备超细粉碎煅烧高岭土原料的平均粒径和粒级对比结果。

表2‐8　超细粉碎平均粒径和粒级对比结果

通过对超细粉碎平均粒径和粒级的分析，结果表明所选择的设备在相应工艺参数条件下，雷蒙机粉碎产品平均粒径为10．33μm，冲击式粉碎产品平均粒径为1．67μm，风选粉碎机平均粒径为4．34μm。经过比较，本试验认为选择冲击式粉碎机产品粒度细（颗粒直径小于2μm的粒度含量达82．27%），平均粒径也小于2μm。另外从扫描电镜分析结果看，冲击式粉碎产品颗粒粒径分布均匀，并具有提纯（除Fe、Ti含Fe、Ti的矿物比重大，从排渣口排出）的功能，因此可选择冲击式粉碎机作为超细粉碎设备。

鄂西煤系高岭土在药用橡胶中的超细粉碎试验成果

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