振動(dòng)磨、攪拌磨、氣流磨加工硅灰石超細(xì)粉體結(jié)果對(duì)比研究
1 硅灰石超細(xì)粉碎
在硅灰石超細(xì)粉碎過程中,物料的受力方式有擠壓、沖擊、研磨、剪切、摩擦等形式，不同的受力方式粉碎產(chǎn)物的形貌各異。通常,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(jié)晶解理面剝離的趨勢(shì)，而解理面往往是顆粒內(nèi)部強(qiáng)度最弱的結(jié)合面。因此，適當(dāng)大小的剪切力和摩擦力具有將晶體束剝離成單根纖維的作用，有利于高長徑比超細(xì)硅灰石的制備。
1. 1 硅灰石介質(zhì)攪拌磨粉碎
濕法介質(zhì)攪拌磨制備硅灰石超細(xì)粉的影響因素主要有磨礦時(shí)間、攪拌速度、礦漿濃度、磨礦介質(zhì)、助磨劑等。試驗(yàn)采用ZJM - 20攪拌球磨機(jī)，磨礦條件為:球料比5∶1 (介質(zhì)為Ф2 mm硅酸鋯) ，磨礦濃度50% ，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，試驗(yàn)入料粒度為100目。按攪拌球磨機(jī)的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合針狀硅灰石的晶體特性，介質(zhì)攪拌磨法應(yīng)很難制備出針狀超細(xì)硅灰石粉體，試驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。
表1為介質(zhì)攪拌磨濕法磨礦6h產(chǎn)品粒度分析結(jié)果,圖2為介質(zhì)攪拌磨濕法磨礦6h產(chǎn)品粒度分布曲線;圖3 ( a、b)為介質(zhì)攪拌磨濕法磨礦6h產(chǎn)品掃描電鏡照片。
3. 2 硅灰石沖擊式粉碎
硅灰石試驗(yàn)原料經(jīng)給料斗給入CM - 51型沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的粉碎腔內(nèi)，在粉碎腔內(nèi)經(jīng)過兩級(jí)粉碎后由尾部安裝的風(fēng)扇式輸送機(jī)送至渦輪分級(jí)機(jī)內(nèi)，其中微細(xì)顆粒隨氣流一起通過高速旋轉(zhuǎn)的分級(jí)機(jī)葉片間隙進(jìn)入到收塵器中，通過固氣分離，超細(xì)產(chǎn)品從收塵器底部排出，凈化的空氣經(jīng)高壓風(fēng)機(jī)排入大氣。在分級(jí)機(jī)中，達(dá)不到粒度要求的大顆粒物料被高速旋轉(zhuǎn)的分級(jí)機(jī)葉輪打到分級(jí)筒的邊緣，并在邊緣沿螺旋線軌跡下落，經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥門返回到粉碎腔進(jìn)行再粉碎。表2 為沖擊式粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果；圖4為沖擊式粉碎產(chǎn)品粒度分布曲線;圖5為沖擊式粉碎產(chǎn)品SEM照片。
3. 3 硅灰石振動(dòng)磨粉碎
振動(dòng)磨機(jī)工作時(shí),筒體內(nèi)的物料隨著研磨介質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)，它不斷受到研磨介質(zhì)強(qiáng)烈的沖擊、剪切和研磨，物料在這些力的作用下不斷細(xì)化。同時(shí)在振頻和振幅的作用下產(chǎn)生自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，不斷沿圓周做螺旋運(yùn)動(dòng)使物料位移直到出料口。這個(gè)過程中物料不僅產(chǎn)生分布混合，還上下剪切產(chǎn)生分散混合。試驗(yàn)采用MZG-3型振動(dòng)磨，入料粒度為0～5 mm，磨礦介質(zhì)為組合型剛玉球形介質(zhì)。表3為硅灰石振動(dòng)磨粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果；圖6為硅灰石振動(dòng)磨粉碎產(chǎn)品粒 度分布曲線;圖7為硅灰石振動(dòng)磨粉碎產(chǎn)品SEM照片。
3. 4 硅灰石氣流粉碎
硅灰石氣流粉碎實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采用的是QLMⅠ型流化床式氣流粉碎機(jī)。硅灰石入料粒度: 0～2mm；工作壓力: 0.7MPa;分級(jí)電流頻率: 100 Hz、150Hz、200 Hz、250 Hz、300 Hz，對(duì)應(yīng)的分級(jí)輪轉(zhuǎn)速分別為6 000 r /min、9 000 r/min、12 000 r/min、15 000 r /min和18 000 r /min。試驗(yàn)通過改變氣流磨分級(jí)電流的頻率，對(duì)分級(jí)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)粉碎產(chǎn)品粒度的控制。表4為分級(jí)電流頻率200 Hz條件下粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果，圖8為對(duì)應(yīng)的粒度分布曲線；圖9 ( a、b)為分級(jí)電流頻率200 Hz條件下粉碎產(chǎn)品掃描電鏡照片。
4 結(jié)語
粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果表明,所選擇的設(shè)備在相應(yīng)工藝參數(shù)條件下，沖擊粉碎產(chǎn)品平均粒徑X50為4.93μm，振動(dòng)磨粉碎產(chǎn)品平均粒徑X50為4.11μm，介質(zhì)攪拌磨(6h)粉碎產(chǎn)品平均粒徑X50為1.54μm，流化床式氣流磨粉碎( 200 Hz)產(chǎn)品平均粒徑X50為4.16μm。不同粉碎方法粉碎產(chǎn)品的平均粒徑均小于5μm，特別是介質(zhì)攪拌磨粉碎可以制備出產(chǎn)品平均粒徑1 μm左右的硅灰石超細(xì)粉體,在不需要特殊硅灰石晶體形貌的應(yīng)用領(lǐng)域,這些硅灰石微粉的制備工藝將具備優(yōu)勢(shì)。
從不同粉碎設(shè)備粉碎產(chǎn)品粒度分布曲線可以看出，粉體粒度分析測試技術(shù)還不能準(zhǔn)確地表征異形礦物粉體的特征。圖2介質(zhì)攪拌磨( 6 h)粉碎產(chǎn)品粒度分布曲線呈明顯的正態(tài)分布，是因?yàn)榉鬯楫a(chǎn)品的形貌近似顆粒狀；而其它方法粉碎的產(chǎn)品粒度分布曲線則呈明顯的不規(guī)則分布，因?yàn)楝F(xiàn)代激光粒度儀的測試原理采用的是全米氏(Mei)理論，儀器的光學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)依據(jù)的是傅立葉光學(xué)原理；測試時(shí)假定顆粒是均勻、各向同性的圓球。所以，現(xiàn)代光粒度儀不能準(zhǔn)確地測試異形礦物粉體(針狀、片狀)的形貌特征，但在粒度特征方面是可以借鑒的。
流化床式氣流粉碎( 200 Hz)產(chǎn)品平均粒徑為4.16μm，按我國粉體分類方法已經(jīng)成為超細(xì)粉體,針狀晶體形貌完好，而其它幾種方法的粉碎產(chǎn)品不同程度地出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象，不能很好地保護(hù)硅灰石的針狀晶體形貌。
試驗(yàn)結(jié)果表明，采用流化床式氣流機(jī)粉碎硅灰石，均能得到礦物晶體形貌較好的針狀硅灰石產(chǎn)品，關(guān)鍵是解決好分級(jí)電流頻率和產(chǎn)品細(xì)度的關(guān)系，當(dāng)分級(jí)輪轉(zhuǎn)速太高時(shí)，粉碎產(chǎn)品中顆粒狀和短柱狀的比例明顯增加。由于氣流粉碎實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)采用的是QLM-型氣流粉碎機(jī)，分級(jí)輪的直徑較小而轉(zhuǎn)速又相對(duì)較高，硅灰石針狀晶體在經(jīng)過分級(jí)輪進(jìn)入旋風(fēng)分離器收集系統(tǒng)時(shí)容易折斷，而工業(yè)型氣流粉碎機(jī)分級(jí)輪的直徑較大而轉(zhuǎn)速又相對(duì)較低，將會(huì)得到晶體形貌更好的針狀硅灰石粉體。
來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
