电气石微粉气流磨生产工艺.pdf

第5 9 卷第2 期 2 0 07 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o i ．5 9 。N o ．2 M a y 2007 电气石微粉气流磨生产工艺 呼振峰，贾木欣 北京矿冶研究总院，北京 10 0 0 4 4 摘要研究利用Q L M 一Ⅳ型流化床式气流磨生产电气石粉体时各种工艺条件对产品细度的影响。结果表明，当喷嘴直径 为‘} 1 3 m m 、分级轮转速为3 9 0 0 r ／m i n 时，可以分别从旋风收料和布袋收尘得到d 5 0 3 ．3 9 0 弘m 和d 5 0 1 ．9 6 1 ／* m 的电气石微粉。 通过进一步调节分级轮转速、喷嘴直径、粉碎次数等参数，可以生产出粒度分布窄、解团聚充分、无污染的超细电气石系列粉体，并 且为后续湿法搅拌磨矿制备生产原料。 关键词J R 矿工程；电气石；气流磨；超细粉碎；粒度 中图分类号T D 9 2 1 ．4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 2 0 0 6 2 0 5 气流磨是非金属矿物及化工原料最常用的超细 粉碎设备之一，气流粉碎的产品除了粒度细以外，还 具有粒度分布较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规则、 纯度高、活性大、分散性好等特点1 1 】。郭兴忠等L 2 】 采用流化床对撞式气流粉碎 Q L M 2 8 0 K 对工业用 S i C 粉体进行了超微化处理，结果表明工作压力愈 高，S i C 粉体的超微化效果愈明显。李春华等旧J 利 用流化床对撞式气流磨对中药三七进行超细粉碎， 达到了超细粉碎的目的。郭秀平等MJ 利用工业型 Q L 一4 0 0 流化床式气流磨进行了粉碎石英的试验， 在旋风分离器和脉冲袋式除尘器中可分别得到d 。， 1 0 肚m 和d 9 7 6 肛m 两种产品。 电气石是一种多元素的环状硅酸盐矿物，化学 式为N a M g ，F e ，M n ，L i ，A 1 3A 1 6 [ S i 6 0 1 8 ] ‘[ B 0 3j3 0 H ，F 。，其中N a 可部分被K 或C a 代替L 5 j 。利用 电气石的热释电效应、远红外辐射及释放大量负离 子的特性，其超细粉体在功能纤维、涂料、水净化、美 容保健等领域有广泛的应用。然而电气石矿物的硬 度和耐磨度高、韧性大，国内当前加工的电气石微粉 的细度和纯度低，限制了其应用的广泛性。利用以 流化床式气流磨为主体的超细粉碎中试线，对电气 石微粉的制备工艺实践进行了探讨，利用该工艺可 以生产出粒度分布窄、形貌单一、解团聚充分、无污 染的超细电气石系列粉体，并且可以为后续湿法搅 拌磨矿制备人磨料。 收稿日期2 0 0 6 1 l 一1 4 基金项目科研院所技术开发研究专项基金资助项目 作者简介呼振峰 1 9 8 3 一 ，男，河南林州市人，博士生，主要从事 矿物工程与超细粉碎等方面的研究。 l实验方法 1 ．1 原料 电气石单晶体样品取自新疆阿勒泰地区，原矿 品位 9 9 ％，密度3 ．0 2 4g ／c m 3 ，莫氏硬度7 ．5 ，产于 花岗伟晶岩型及高温气成热液型矿中，是一种典型 高温气成矿物，属含镁电气石，其化学成分见表1 。 将经过粗碎、筛分控制，粒度一1 r a m 的电气石颗粒 作为气流磨系统的给料。 表1电气石的化学成分 T a b l elC h e m i c a la n a l y s i so ft o u r m a l i n e 含量／％ 3 7 ．00 ．7 3 43 1 ．4 02 ．6 40 ．7 21 2 ．5 6 0 ．0 0 4 8 成分M g O e a O K 2 0N a 2 0L i 2 0P 2 0 5H 2 0 H 2 0 一 含量／％8 ．8 70 ．6 60 ．0 4 51 ．9 8 70 ．0 0 30 ．0 1 32 ．7 60 ．0 9 1 ．2 生产设备 干法超细粉碎工艺的主要设备是Q L M I V 型 流化床对喷式气流磨，该系统主要由空气压缩机及 气源系统、喂料系统、磨体、成品收集系统、控制柜等 组成，采用了P L C 控制和变频调速技术的分级机控 制系统以及旋风分离器和袋式除尘器，总装机功率 为3 0 7 ．7 5k W 。气流磨系统工作时的一些基本参数 是生产耗气量4 0 m 3 ／r a i n ，喷嘴空气压力0 ．6 ～ 0 ．7 M P a ，磨腔工作压力0 ．0 0 2 ～0 ．0 1 M P a ，轴承防 护气体工作压力0 ．3 ～0 ．4 2 M P a ，清洗气体工作压 力0 ．1 ～0 ．2 2M P a 。 1 ．3 Q L M 一Ⅳ型气流磨系统工作原理及流程 Q L M 一Ⅳ型气流磨系统的主要工作原理是由 喂料系统给入磨内的物料，利用空气压缩机给出的 压缩空气，经过气流磨的拉瓦尔喷嘴产生超音速气 万方数据 第2 期 呼振峰等电气石微粉气流磨生产工艺6 3 流来吹动粉碎腔中物料，物料在相互碰撞、摩擦中被 粉碎，粉碎后的微粉在气流的作用下通过内置分级 轮进入输料管道，在旋风分离器中进行气物分离，而 没有达到粒度要求的物料下落到粉碎腔中，同喂料 系统补充的物料一起继续进行粉碎。旋风分离器分 离的气体和少量粉尘则进入袋式除尘器进行气滤， 空气由引风机排人大气，微细粉尘粘浮于收尘滤袋， 图1Q L M I V 型气流磨系统工作流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fj e tm i l ls y s t e m Q L M I V 通过脉冲气阀进行清灰，然后利用排料装置排出。 该粉碎设备属一套闭环的工作系统、其主要工作流 程如图2 所示。 1 ．4 测试仪器 粉碎产品的粒度检测，选用L M S 一3 0 激光衍射 散射式粒度分布测定仪，H I T A C H IS 一3 5 0 0 N 扫描电 子显微镜。 2 试验结果与讨论 2 ．1 分极轮转速对旋风收料产品细度的影响 在其他工艺参数确定的情况下，产品的细度主 要由分级轮转速控制，调节分级轮转速由低到高，通 过旋风分离器就可以得到产品粒径由大到小的系列 微粉。分级轮的最大转速是4 0 0 0 r ／m i n ，所以生产 过程中分级轮的最大转速一般调到3 9 0 0 r ／m i n 。当 选用直径为夺1 3 m m 的喷嘴时，表2 是分级轮转速对 旋风收料粒度的影响，图2 是典型产品的粒度分布 直方图，图3 是分级轮转速对旋风收料产品粒度的 影响。 a 一产品1 3 1 5 i b 一产品1 3 3 0 ； c 一产品1 3 5 0 ； d 一产品1 3 6 5 图2不同分级轮转速得到产品的粒度分布直方图 F i g ．2 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fp r o d u c tw i t hd i f f e r e n tr o t a t i n gs p e e do fc l a s s i f i c a t i o nw h e e l 万方数据 6 4有色金属 第5 9 卷 表2 分级轮转速对旋风收料粒度的影响 T a b l e2I n f l u e n c eo fc l a s s i f i c a t i o nw h e e lr o t a t i o ns p e e do n p a r t i c l es i z eo fc y c l o n ec l a s s i f i e rp r o d u c t 从图3 可知，当其他工艺参数确定时，随着分级 轮转速的调高，旋风收料产品粒度迅速减小，产量不 断减少，当转速达到3 0 0 0 r ／m i n 以后，产品粒度d 5 0 不再随转速调高而有明显变化，但是产品中的大颗 粒粒度仍然不断降低，整个产品的粒度分布范围变 窄。将分级轮转速控制在9 0 0 ，1 8 0 0 ，3 0 0 0 r ／m i n ，可 分别从旋风收料得到d 5 0 为2 5 ，1 0 ，5 t i m 的常规电 气石细粉。在分级轮转速为3 9 0 0 r ／m i n 时，旋风收 料得到的最细产品粒度d 5 0 3 ．3 9 0 t _ ￡m ，d 9 0 6 ．4 7 7 t z m ，d 。。， 1 1 ．7 9 弘m ，产量为8 6 k g ／h 。通过 多碎少磨，减小气流磨系统入磨物料的粒度，可以进 一步提高旋风收料产品的产量。 分级轮转速／ r ．r a i n “ 图3 分级轮转速对旋风收料产品粒度的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fc l a s s i f i c a t i o nw h e e lr o t a t i n gs p e e d O r lp r o d u c ts i z ef r o mc y c l o n ec l a s s i f i e r 2 ．2 布袋收尘产品的细度 将上述生产过程中通过布袋收尘器得到的细粉 收集起来得到产品1 3 S C ，与产品1 3 6 5 的粒度对比 见表3 ，图4 是产品1 3 S C 的粒度分布直方图。 通过表3 可知，产品1 3 S C 的粒度d 5 0 1 ．9 6 1 , a m ，小于从旋风收料得到的最细产品1 3 6 5 的 粒度d5 0 3 ．3 9 0 t - m ，布袋收尘产品可以满足对产 品中位粒径小于2 肚m 的要求。布袋收尘产品的产 量一般占整个产量的5 ％，通过调节离心风机的引 风量和气流磨系统的负压，可适当调整布袋收尘产 品产量。 表3旋风收料与布袋收尘产品粒度的对比 T a b l e3P a r t i c l es i z ec o m p a r i s o no fc y c l o n ec l a s s i f i e r p r o d u c tt Oh o p p o c k e td u s te o U e c t o rp r o d u c t 产品喷嘴直 编号径／r a m 1 3 6 51 3 1 3 S C1 3 产品粒度 d l o 以md 5 0 以md g o ／p md Ⅻ／i z m 1 ．6 7 33 ．3 9 06 ．4 7 7 1 1 ．7 9 1 ．1 4 81 ．9 6 l3 ．4 7 45 ．9 7 图4 产品1 3 S C 的粒度分布直方图 F i g ．4 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no f1 3 S C 2 ．3 喷嘴大小对旋风收料粒度的影响 在其他工艺参数不变情况下，要想在旋风收料 口获取更细的产品，只有更换喷嘴。喷嘴直径小，物 料粉碎粒度细，产量低，反之，喷嘴直径大，物料粉碎 粒度粗，产量大。在分级轮转速是3 9 0 0 r ／m i n 的情 况下，将喷嘴换成9 1 2 m m 和9 1 1 ．5 r a m ，分别得到旋 风收料产品1 2 6 5 和1 1 5 6 5 ，粒度情况见表4 。 表4 气流磨喷嘴大小对旋风收料粒度的影晌 T a b l e4E f f e c to fm u z z l es i z eo fj e tm i l lo np a r t i c l e s i z eo fc y c l o n ec l a s s i f i e rp r o d u c t 产品粒度 产量 d l o 乍m d 5 0 以m d g c 以md 。。乍m ／ k g h 。 1 ．6 7 33 ．3 9 06 ．4 7 71 1 ．7 98 6 1 ．6 0 23 ．1 8 25 ．9 8 81 0 ．6 37 6 1 ．5 8 53 ．0 4 45 ．6 9 49 ．9 56 8 从表4 可知，当喷嘴从最大9 1 3 m m 换成最小 9 1 1 ．5 m m 时，产品粒度d 5 0 从3 ．3 9 0 p m 降低至 3 ．0 4 4 ／生m ，d 9 0 从6 ．4 7 7 肛m 降低至5 ．6 9 4 t _ ￡m ，d 。。。 从1 1 ．7 9 9 m 降低至9 ．9 5 ／- m ，产品的粒度进一步降 低，然而产量也相应减少。 2 ．4 二次粉碎对旋风收料产品细度的影响 为了考察进一步降低气流磨粉碎产品细度的可 能性，选用喷嘴{ 1 1 ．5 r a m ，在分级轮转速是3 9 0 0r ／ ∞ ∞ ∞ 如 0 山，々赵巢咯k 直曩| ；嘴旭～”把L 喷径一 ，品号一3晒溉 熊盟|耋|一 万方数据 第2 期呼振峰等电气石微粉气流磨生产工艺 6 5 m i n 条件下，将产品1 1 5 6 5 ，进行第2 遍粉碎，得到旋 风收料产品编号1 1 5 6 5 2 。表5 是二次粉碎对产 品细度的影响。 表5 二次粉碎对旋风收料产品粒度的影响 T a b l e5I n f l u e n c eo fs e c o n dc o m m u n i t i o np r o c e s s 0 1 3 ．p r o d u c to fc y c l o n ec l a s s i f i e r 产品粉碎 编号次数 1 1 5 6 51 1 1 5 6 5 22 产品粒度 d l o 乍md s o ／／z md g o 以md 。。以m 产量 k g ／h 6 8 7 3 1 ．5 8 53 ．0 4 45 ．6 9 49 ．9 5 1 ．4 1 32 ．5 4 14 ．5 6 17 ．0 7 从表5 可知，通过二次粉碎，旋风收料产品粒度 d 5 0 从3 ．0 4 4 v m 降低至2 ．5 4 1 p m ，d 9 0 从5 ．6 9 4 v m 3结论 降低至4 ．5 6 1 p m ，d 。。从9 ．9 5 肛m 降低至7 ．0 7 p m ， 产品的粒度进一步降低。气流磨属于高能耗设备， 为了追求降低微小的粒度，再次粉碎却需要耗费巨 大的电能，就生产电气石粉体而言，二次粉碎工艺是 不可取的，如果生产特殊粉体则可以作为一种备选 工艺。 2 ．5S E M 检测 采用H I T A C H IS 一3 5 0 0 N 扫描电子显微镜对 气流磨旋风收料产品1 3 5 0 和1 3 S C 进行检测，从图 5 可知，产品粒度分布范围较窄，产品1 3 5 0 的平均 粒度d 5 0 5 p m ，产品1 3 S C 的平均粒度d 5 0 2 p m 。 a 一产品1 3 5 0 ； b 一产品1 3 S C 图5 电气石产品的S E M 图 F i g ．5 S E Mp i c t u r eo ft o u r m a l i n ep r o d u c t s 1 利用Q L M 一Ⅳ型流化床式气流磨可以生产 粒径由大到小的系列电气石微粉，并且可以为湿法 超细搅拌磨矿制备入磨原料。连续生产实践表明， 该工艺自动化程度高，运行稳定。 2 当喷嘴直径选用孛1 3 m m 时，从旋风收料得 到的产品最细粒度d5 0 3 ．3 9 0 v m ，布袋收尘得到 的综合产品粒度d 5 0 1 ．9 6 1 p m 。 3 当其他工艺参数设定时，随着分级轮转速的 参考文献 调高，气流磨旋风收料产品粒度迅速减小，产量不断 减少，当转速调高到3 0 0 0 r ／m i n 以后，产品粒度d 5 0 不再随转速调高而有明显变化，但是产品中的大颗 粒粒度仍然不断降低，整个产品的粒度分布范围变 窄。 4 选用小直径的喷嘴、二次粉碎等工艺，可以 适当减小产品的细度和粒度分布范围。通过多碎少 磨，减小气流磨系统入磨原料的粒度，能进一步提高 旋风收料产品的产量。 [ 1 ] 郑水林．超细粉碎[ M ] ．北京中国建材工业出版社，1 9 9 9 1 3 7 1 5 4 ． [ 2 ] 郭兴忠，杨介更，王建武，等．流化床对撞式气流粉碎制备S i C 超微粉[ J ] ．材料科学与工程学报，2 0 0 3 ，2 1 6 8 1 3 8 1 6 ． [ 3 ] 李春华，林强，裴重华，等．流化床对撞式气流磨对三七的超细粉碎[ J ] ．中国粉体技术，2 0 0 0 ，6 s u p l 6 5 6 6 ． [ 4 ] 郭秀平，全文欣，李朝辉，等．流化床式气流磨粉碎石英的试验研究[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 1 ， 3 4 1 4 2 ． [ 5 ] 马鸿文．工业矿物与岩石[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 5 1 1 8 1 2 0 ． 下转第7 4 页，C o n t i n u e do nP ．7 4 万方数据 ～二L ． 有色金属 第5 9 卷 构造部位，矿化主要分布于断裂构造的拐弯部位。 由以上的分析，在较大的范围内矿化会有等距性分 参考文献 布，故向北东方向还有成矿的可能。 [ 1 ] 河南省地矿厅．区调地质调查报告 地质部分、矿产部分 [ R ] ．郑州河南省地矿厅，1 9 9 2 2 4 2 5 [ 2 ] 路凤香，桑隆康，邬金华，等．岩石学[ M ] ．武汉中国地质大学出版社，2 0 0 0 7 7 7 8 ． [ 3 ] 朱志澄．构造地质学[ M ] ．武汉中国地质大学出版社，1 9 9 8 1 5 1 ． [ 4 ] 河南省地质二队．河南嵩县赵岭金矿地质勘探报告[ R ] ．保存城市 河南省地质2 2 队1 9 9 9 3 4 ～3 5 [ 5 ] 袁见齐．矿床学[ M ] ．北京地质出版社，1 9 8 4 5 3 5 5 ． [ 6 ] 万天丰．构造应力场[ M ] ．武汉武汉地质学院，1 9 8 3 8 9 9 0 ． S t r u c t u r eA n a l y s i sf o rO r eB o d yC o n t r o l l i n go fJ i u z a n g g o uG o l dD e p o s i ti nH e n a n Z H A N GW e i l p ．w 【，G a n 9 1 1 ．D e p a r t m e n to fM i n e r a lR e s o u r c e sA s s e s s m e n t ，C h i n aG e o l o g i c a lS u r 征拶，B P 6 i ，2 91 0 0 0 1 1 ，C h i ，z 倪； 2 ．T h eF a c u l t yo fR e s o u r c e s ，C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s ，W u h a n4 3 0 0 7 4 ，C h i 咒a A b s t r a c t T h r o u g hr e s e a r c h e so ng e o m e t r i c a la n dt e c t o n i cc h a r a c t e r so ff r a c t u r e ，a n a l y s i so nr e g i o n a lS t r e s sf i e l da n d t e c t o n i cs t r e s sf i e l do fo r ed i s t r i c t ，t h er u l eo fo r eb o d yc o n t r o l l i n go fJ i u z h a n g g o uG o l dD e p o s i ti sr e v e a l e d ．T h i s g o l dd e p o s i ti sl o c a t e do nt h ew e s to fH u a x i o n g t a ip r o m o n t o r ya n dt h en o r t ho fM a c h a o y i n gf r a c t u r ez o n e ． W i t h i nt h ef i e l d ，N El a r g er u p t u r e F 1 w h i c hi sm a i n l yo fo r ec o n f o r m i n g ，l o c a l l yo fo r eb e a r i n gc o n t r o l st h e d i s t r i b u t i o no fe v e r ym e t a l l o g e n i cb e l t ．S u b N ws t r u c t u r ew h i c hi sm a i n l yo fo r eb e a r i n g ∞．c o n t r o l st h eo u t p u t o f g o l dd e p o s i ta n do r et o g e t h e rw i t hN Es u b ．s t r u c t u r e ． M i n e ．c o n t r o l l i n gr u p t u r e F 1 h a so b v i o u s a r r a n g e m e n t ，o r d e r l i n e s sa n dt h ec h a r a c t e ro fm u l t i p e r i o d so ft e c t o n i ca c t i v i t i e s ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；jg o l dd e p o s i t ；o r e ．c o n t r o l l i n gf a u l t s ；t e c t o n i cs t r e s sf i e l d ；I i u z h a n g g o u ～～、一V V 、，V V V V p ～～～V V V 、，V V _ 一、 ～～～ _ ～～～v v 、，v _ ～⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．． 上接第6 5 页，C o n t i n u e df r o m 口．6 5 T e c h n o l o g yo fT o u r m a l i n eS u p e r f i n eP o w d e rP r o d u c t i o nb yJ e tM i l l H U Z h e n f e n g ，JI AM u x i n B e O i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e Q i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n n A b s t r a c t T h ee f f e c to ft h et e c h n i c a lp a r a m e t e r so nt h ep a r t i c l es i z eo ft h et o u r m a l i n ep o w d e rp r o d U C tf r o mt h ei e tm i l l i si n v e s t i g a t e db yt h eQ L M I Vf l u i d i z e db e do p p o s e dje tm i l l ．T h er e s u l t ss h o wt h a tu n d e rt h ec o n d i t i o no ft h e m u z z l e ss i z e 1 3 m ma n dt h er o t a t i n gs p e e do fc l a s s i f i c a t i o nw h e e l3 9 0 0r ／m i n ，t h ep o w d e rp r o d u C t sw i t hd s n s i z e 3 ．3 9 0 p ma n d1 ．9 6 1 肛ma r eo b t a i n e df r o mt h ec y c l o n ec l a s s i f i e ra n dt h e h o p - p o c k e td u s tc 0 1 1 e c t o r ． r e s p e c t i v e l y ．T h et o u r m a l i n eu l t r a f i n ep o w d e r sw i t ht h ec h a r a c t e r so fn a r r o ws i z ed i s t r i b u t i o n ，f u l l y d i s a g g l o m e r a t e da n d w i t h o u tp o l l u t i o nc a nb ep r o d u c e dw i t ht h ej e tm i l l s y s t e m b ya d ju s t i n gt h ep r D c e s s p a r a m e t e r ss u c ha st h er o t a t i n gs p e e do fc l a s s i f i c a t i o nw h e e l ，t h es i z eo ft h em u z z l ea n dt h ec o m m i n u t i o nt i m e s ． M o r e o v e r ，t h ep o w d e rc a nb ea st h es t i r r e db a l lm i l lt op r o d u c ee v e nf i n e rp o w d e r ． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；t o u r m a l i n e ；je tm i l l ；u l t r a f i n ec o m m i n u t i o n ；p a r t i c l es i z e 万方数据