年产8万t精细化重质碳酸钙生产线工艺设计与实践

２０１１年第３期 中国非金属矿工业导刊
总第８９期【矿物加工】
年产８万ｔ精细化重质碳酸钙
生产线工艺设计与实践
秦广超１，叶卫东１，王国庆１，乐 力２，李金荣１，迟 源１
（１．合肥水泥研究设计院，安徽　合肥 ２３００５１；２．安徽江东科技粉业有限公司，安徽　宣城 ２４２５００）【摘　要】本文介绍了安徽江东科技粉业有限公司年产８万ｔ精细化重质碳酸钙生产线采用的立式磨＋二次、三次分级工艺设计及其实践。

实践表明，立式磨充分发挥了其高效节能、规模化优势，二次分级实现了产品精细化生产的优势。

该生产线实现了重钙产业规模化、产品精细化生产的设计宗旨。

【关键词】重质碳酸钙；立式磨；节能；精细化
【中图分类号】ＴＤ９２１．４；ＴＤ９８５ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００７－９３８６（２０１１）０３－００３８－０３
１ 前言
随着国内外重质碳酸钙（简称重钙，ＧＣＣ）使用行业对产品规模化、精细化需求程度的提高，以及国家节能减排工作的深入，国内重钙加工企业渐渐认识到高效节能型重钙加工系统工艺优化设计及其工艺设备选型的重要性。

重钙加工工艺主要有干法和湿法。

目前，国内规模化重钙干法设计工艺主要有立式磨或立式磨＋二次、三次分级工艺和球磨机加分级机工艺。

其中立式磨或立式磨＋二次、三次分级工艺作为非金属矿粉体干法超细加工技术的主要进展之一，符合国家节能减排工作的要求。

立式磨加二次、三次分级工艺在我国台湾省、东南沿海及内地已经得到推广应用，也促进了这些地区重钙产品精细化发展。

马来西亚、印尼和日本等国家早在２０世纪８０年代就普遍采用立式磨加二次、三次分级生产技术，而且其应用涉及重钙、白云石、叶蜡石和重晶石等非金属矿种。

本文以安徽江东科技粉业有限公司年产８万ｔ重钙微粉工程设计为例，浅谈立式磨＋二次、三次分级生产线工艺的先进性。

２ 生产线工艺设计
２．１　设计依据
节能、绿色环保型矿物材料，是实现低碳经济社会的重要因素。

重钙作为一种节能、绿色、环保型矿物填料，其主要消费领域为造纸、塑料、橡胶、油漆和涂料。

造纸、塑料业为重钙规模化需求及精细化应用的主要行业。

世界造纸业重钙用量已从１９８１年占其总产量的
９％增加到２００５年的５０％，特别在亚洲，新的造纸企业多用高亮度的无木纸浆造纸，需要重钙做高亮度的涂布料。

据Ｒｏｓｋｉｌｌ统计，未来几年内，造纸工业仍然是重钙的主要市场，而且其市场份额还会有小幅度的增加。

预计至２０１２年，年均增加约为５．５％，其中亚洲增长可达８．５％以上。

特别是造纸业使用轻钙和重钙混合细粉的新技术快速发展，涂布级重钙需求增速加大。

合成树脂（塑料、橡胶）重钙用量年均增长约为５％。

油漆和涂料重钙用量年均增长约为４％。

据中国非金属矿协会碳酸钙专业委员会统计，目前中国具有一定规模的重质碳酸钙企业４００余家，年产量４００万ｔ左右，从产品结构看来，２００～３２５目占５０％，３２５～１　２５０目占３５％，１　２５０目以上的占１５％，经过表面处理的占１２％。

世界大型重钙企业，其实现产业规模化和产品精细化途径基本上都是采用大型装备与先进的生产工艺技术，例如利用立式磨或球磨机等大型干法研磨装备技术与超细分级机或大型湿法装备技术结合，达到产业规模化、产品精细化生产。

但是球磨机工艺较高的吨产品能耗，仍然是业内急需解决的课题，而立式磨装备及其配套技术因其高效节能的优势颇受业内广泛关注。

近年来，国内科研院所及相关企业的目光开始转向节能型装备与技术的开发研究。

２．２　工艺设计方案
根据重钙产品市场需求、国内外重钙加工装备与技术的现状，安徽江东科技粉业有限公司与合肥水泥研究设计院中亚建材装备公司、中国科学研究院等单
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位合作，结合各单位在粉体加工与应用研究等方面的宝贵经验，就新建安徽江东科技粉业有限公司超细重钙微粉生产线的年产规模、产品结构定位、系统设备选型与配套、工艺路线设计进行了深入分析研究。

该公司生产线设计方案及其目的：年产规模为８万ｔ；产品结构为ｄ９７＝２～４４μｍ；工艺路线设计依据立式磨＋二次分级或三次分级工艺的设备选型；产品满足市场主流及部分高端市场需求，采用高效节能、环保型装备与技术，实现企业经济效益和社会效益的
双赢。

设计中充分考虑：①如何发挥立式磨子系统的高效节能及其规模化实现方式；②如何实现二次分级子系统与立式磨子系统的优化组合，充分实现分级机分级效率的提高；③如何将二次分级与三次分级优化组合，提高产品精细化程度。

２．３　工艺流程
该公司ＨＲＭ１３００Ｘ年产８万ｔ重钙微粉生产线工艺流程如图１所示。

其工艺和产品精细化设计思路是：首先立式磨出３２５～１　０００目的重钙微粉；１＃
分级机分出８００～１　５００目超微细粉，分级下品作为普通塑料、造纸填料或湿法磨的原料；２＃分级机利用１＃分级机分出８００～１　５００目成
品做为原料生产１　２５０～６　０００目精细化特征粉产品，产品精细化程度大大提高。

目的是为了满足市场的高端需求，这样使产品结构更加完善、精细化程度提高，产品应用性能和附加值大大提高，具体详见图２。

表１ 安徽江东科技粉业有限公司主机设备配置
设备名称性能参数数量（台）
及规格型号立式磨ＨＲＭ１３００Ｘ功率１８５ｋＷ，
１处理风量３３
　０００ｍ３／ｈ单转子分级机ＦＬ７５０
功率５５ｋＷ，１
处理能力６～１２ｔ／ｈ
２．４　主机设备选型
根据设计方案，安徽江东科技粉体有限公司采用合肥中亚建材装备有限责任公司的ＨＲＭ１３００Ｘ立式磨＋二次分级＋三次分级组合生产超细重钙微粉。

目的是为了适应重钙产业规模化、产品精细化生产，提高产品档次、完善产品结构，以期达到国外同类产品指标，提高产品市场竞争力。

该生产线主机设备选型见表１。

３ 生产线实践与分析
安徽江东科技粉体有限公司年产８万ｔ重钙微粉生
秦广超等：年产８万ｔ精细化重质碳酸钙生产线工艺设计与实践
产线立式磨＋二次分级系统于２００９年１月进入项目设计，４月份进入现场土建施工，６月份进入设备安装，８月下旬进入系统单机试运行，９月份开始设备调试。

３．１　原料选择及加工
该生产线所选用的原料为方解石。

原料矿石的理化指标见表２。

由表３可见，上述产品均符合重钙产品相应的标准要求，满足造纸、塑料等工业对重钙产品的规模化、精细化需求。

立式磨主要是实现３２５～１　０００目重钙产品的规模化生产，实践也证明，其突出优势在于：①能耗低（吨产品能耗比球磨机工艺低２０％～３０％）、磨耗低；
②单机生产能力大，易于实现规模化生产；③生产的产品颗粒形态均匀、粒度分布窄、流动性好，产品适应性强；④土建投资低，比球磨机工艺约低３０％。

３．３　二次分级子系统
分级机是实现产品精细化的关键设备之一，从实践应用来看，衡量一台分级机的关键在于：首先要看其能否稳定限制细粉中大颗粒的含量，其次是分级效率的高低，再者设备运转稳定性如何。

该公司选用的ＦＬ７５０单转子分级机生产技术指标为：细度ｄ９７＝１０μｍ，产量２．０ｔ／ｈ；细度ｄ９７＝１３μｍ，产量２．６ｔ／ｈ，其二次分级产品的质量分析结果见表４。

表３ 立式磨子系统产品质量分析结果
样品ｄ９７ｄ１００ｄ５０２μｍ含量比表面积白度编号（μｍ）（μｍ）（μｍ）（％）（ｍ２／ｋｇ）（％）１００３１６４４．１２９０．００１０．２１１７．０２６５９．２９４．４１００１１７２１．６２４０．００５．８２１９．２３８４６．３９５．１１００３０９１６．０７２９．００３．９９３０．９５１　０１６．０９５．３ 注：粒度测试采用丹东百特ＢＴ－９３００Ｈ激光粒度分析仪
表４ 二次分级产品质量分析结果
样品ｄ９７ｄ１００ｄ５０２μｍ含量比表面积白度编号（μｍ）（μｍ）（μｍ）（％）（ｍ２／ｋｇ）（％）１００８２５１２．７９２５．２６３．８７３５．０２１　１３７．６９５．３１０１０１７１０．１６２０．００３．０５４４．６３１　６９６．７９５．５１０１２０３８．０９１５．２０２．２４６１．５８１　８１５．２９５．８ 注：粒度测试采用丹东百特ＢＴ－９３００Ｈ激光粒度分析仪
表２ 原料理化指标
原料白度粉磨功指数ＣａＯＦｅ
２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ＭｇＯ
编号（％）（ｋＷ·ｈ／ｔ）
１＃矿石≥９３９．３２≥５５．２≤０．０７≤０．１０≤０．０３≤０．１９３＃矿石≥９２９．１２≥５５．１≤０．０８≤０．１１≤０．０４≤０．２３
在实践中，对于原料加工应注意以下几点：
（１）　根据来料情况，首先进行选矿，　加工过程中，以市场需求产品的档次合理选择原矿或者几种矿石的配比，同时需注意防止刚冲洗完、含水率高的原料直接用。

（２）　根据立式磨的进料要求，调整破碎机的最佳进出料口尺寸，实现破碎能耗最低。

（３）　防止原料在料仓中存在离析现象，保证入磨原料粒度均匀，提高系统稳定性。

３．２　立式磨子系统
在立式磨调试运行过程中，我们根据实际运行情况对立式磨子系统的进料粒度、磨盘转速、磨盘挡料环位置及高度、磨环间隙大小、磨辊压力及分离器转速等关键参数进行了生产线试验，并深入研究其相互
之间的影响关系。

确定了不同规格产品的最佳工作指导参数。

经过一年的稳定运行，该生产线使用的ＨＲＭ１３００Ｘ立式磨生产技术指标为：细度ｄ９７＝４０μｍ，产量１１～１４ｔ／ｈ，产品能耗２５～２８ｋＷ·ｈ／ｔ；细度ｄ９７＝２１μｍ，产量５．８～６．３ｔ／ｈ，产品能耗５３～５８ｋＷ·ｈ／ｔ。

生产实践中发现：①原料的含水量过大会造成产品应用性能下降，含水量过少不利于系统稳定生产；
②原料易磨性差异影响同规格产品的产量波动；③气候条件变化时，需微调生产指导参数。

据下游客户反映，产品粒度分布合理、流动性好。

立式磨子系统生产的产品质量分析结果见表３。

从二次分级产品实践应用和产品分析来看，二次分级提高了产品精细化程度，更好的适应市场高端需求，提高产品附加值。

该单转子分级机适应一定程度精细化产品的加工，既具有单机处理能力大，又能够满足精细化产品的生产。

安徽江东科技粉业有限公司根据其发展战略，拟再上一台多转子分级机进行三次分级，进一步提升产品精细化程度。

３．４　湿法磨工艺与二次分级下品处理探讨
湿法磨工艺近年来在重钙类非金属矿加工应用中渐显其超细加工的优势。

再者，对于二次分级的下品处理，可以根据造纸企业的需求，通过生产工艺调节立式磨一次出粉、二次分级上品与下品的细度关系，以满足造纸企业作为底涂或湿法磨原料应用。

目前，重钙加工企业也拟准备将二次分级下品作为湿法磨精细化加工的原料，添置湿法磨装备，这样不仅可以实现产品精细化加工，同时可以实现粉体产品改性，提高或优化产品的应用性能。

此处理工艺有待继续深入研究与关注。

（下转第３７页）
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４ 结论
在目前石榴子矿床评价还没有地质工作规范可循的前提下，本文介绍的石榴子石“淘选（粗选）加手选
（精选）”的选矿方法，石榴子石含矿率测试准确度高，方法可行。

【收稿日期】２０１１－０１－１４
（上接第３５页）
由表３可以看出，黑山膨润土的吸水比为８８％，１０ｍｉｎ的吸水率为２１９．１％，２ｈ的吸水率为２４９％，吸水性能较好。

３ 结论
（１）　黑山膨润土矿石的主要矿物成分是钙质蒙脱石，其他伴生杂质矿物主要有方解石、拉长石、石英，另外还有少量方英石等。

（２）　蒙脱石的含量为７０．３％；胶质价的平均值为５６．２ｍＬ／１５ｇ；膨胀容的平均值为１１．２ｍＬ／ｇ，吸水比为８８％。

（３）　该膨润土属于钙基、二八面体蒙脱石，结晶度较差，并具切脱（ｃｈｅｔｏ）型蒙脱石的特点。

【参考文献】
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研究［Ｊ］．非金属矿，２００９，（３）：４２-４３．
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１９８４，（３）：８８-９１．
［４］李彩霞，任瑞晨，董庆国，等．某膨润土钠化改性性能试验研究
［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报，２００９，２８（４）：６４９-６５１．
【收稿日期】２０１１－０５－１２
（上接第４０页）４ 结语
该生产线已基本具备重钙产业规模化、产品精细化的雏形，也是国产立式磨在我国重钙产业规模化、产品精细化之路的有益探索。

从规模化和节能两方面来考虑，立式磨或立式磨配分级工艺是比较节能的重钙干法工艺之一，其突出优势表现为：能耗低、磨耗小、对产品的污染小、白度高，所生产的产品应用性能好。

为了实现更高程度精细化产品的生产，目前在造纸行业已经采用进口湿法磨及其配套工艺解决ｄ９０＝２μｍ产品的生产，为此我们也在探讨湿法磨用
于更高程度精细化重钙产品加工的有效途径。

【参考文献】
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生产中的应用进展［Ｊ］．中国非金属矿工业导刊，２０１１，（１）：３１-３４．［２］王怀宇．世界碳酸钙生产消费与国际贸易［Ｊ］．中国非金属矿工业
导刊，２０１１，（１）：５６-５９．
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酸钙生产中的应用［Ｊ］．中国非金属矿工业导刊，２００６，（２）：４１-４３．［４］盖国胜，杨玉芬，宋志伟．粉体制备加工设备开发与市场回顾
［Ｍ］．中国粉体工业年鉴，２００３．
［５］秦广超，杜仁忠，黄云华．国内超细重质碳酸钙的现状及其发展
［Ｊ］．中国粉体工业，２００６，（４）：３-７．
【收稿日期】２０１１－０５－１７
吴翠芝等：石榴子石含矿率测试方法探讨。