0、前言
    超細重質(zhì)碳酸鈣是以天然方解石、大理石或白堊為原料，經(jīng)機械設(shè)備粉磨和分級后達到一定細度的產(chǎn)品。目前，國內(nèi)2500目以下的產(chǎn)品以干法生產(chǎn)為主，2500目-6500目以濕法生產(chǎn)為主；2000年，國際上已出現(xiàn)了干法生產(chǎn)2500目-6500目的重鈣粉的先進分級機設(shè)備，我國在2003年已有引進。
    目前，我國的重鈣干法加工設(shè)備種類繁多，如：雷蒙磨、沖擊式粉碎機、干式攪拌磨、氣流磨、立式輥輪磨、振動磨和球磨機等等，它們與分級機配合，組成超細加工系統(tǒng)，即可實現(xiàn)超細重鈣微粉的生產(chǎn)。綜觀各種加工工藝及設(shè)備，一般都可以達到較好的超細效果。但是采用哪種生產(chǎn)工藝和設(shè)備更加科學合理呢？
    這就要求我們以一定的原則和依據(jù)，科學客觀地評價目前國內(nèi)外正在使用的各種工藝和設(shè)備。我們認為評價的原則和依據(jù)就是市場對重鈣的要求和企業(yè)效益最大化。
    重鈣的生產(chǎn)和應(yīng)用，其市場特點比較明顯：目前我國重鈣市場上，主流需求的是600—2500的重鈣產(chǎn)品；重鈣產(chǎn)品的附加值偏低（與滑石、重晶石、高蛉土等相比），生產(chǎn)規(guī)模化是影響效益主要因素之一。要滿足市場要求及企業(yè)效益這二個條件，我們認為，選擇重鈣加工工藝和設(shè)備，原則土要達到：技術(shù)成熟、設(shè)備運行可靠：噸產(chǎn)品投資少、投資相同時產(chǎn)量越大越好。
1、重鈣千法工藝與設(shè)備介紹
    以生產(chǎn)1250目重鈣為例，我們分別從給料粒度、最佳生產(chǎn)細度范圍、粉碎機理、1250目噸產(chǎn)品電耗、1250目噸產(chǎn)品單機生產(chǎn)規(guī)模等方面，對不同干法工藝進行比較，結(jié)果如表l所示：
    1)雷蒙磨工藝
    雷蒙磨的應(yīng)用最為廣泛。其粉磨機理屬于碾壓粉碎，生產(chǎn)400目以下的產(chǎn)品，無論在投資還是能耗方面．雷蒙磨都有絕對優(yōu)勢。但是產(chǎn)品中微粉量相對較少，遠遠低于其它設(shè)備所產(chǎn)產(chǎn)品的微粉含量。
對雷蒙磨自身進行改造，或外加超細分級系統(tǒng)，也可以生產(chǎn)600—1250目的微細產(chǎn)品。但是，因為微粉含量低，面臨生產(chǎn)能力小，電耗高等問題，而這些問題又是由設(shè)備本身性能決定的，難以得到根本解決。所以，用雷蒙磨工藝生產(chǎn)600目以上超紉重鈣粉，是不經(jīng)濟的。
    2)振動磨工藝
    振動磨的粉磨機理屬于沖擊與研磨。其工作特點：①振動磨的研磨效率高、研磨時間長、出磨細粉含量較高，更適合研磨生產(chǎn)1250目以上的超微細產(chǎn)品；②振動磨適用于硬質(zhì)物料（莫氏硬度大于5）的粉碎，用于方解石類礦物（莫氏硬度小于3.5）的粉碎，其粉碎能力不能得以充分發(fā)揮；③振動磨的長徑比較大，研磨低硬度的方解石，將導(dǎo)致過研磨現(xiàn)象嚴重，使系統(tǒng)能耗顯著增加；④振動磨生產(chǎn)過程中運行噪音大；⑤對物料的濕度輕敏感；⑥振動磨的單機生產(chǎn)能力不大。綜上所述，我們認為，振動磨用于重鈣生產(chǎn)不是很好的選擇。
    3)沖擊磨
    沖擊磨的工作原理是，利用錘頭的高速旋轉(zhuǎn)，打擊方解石物料，產(chǎn)生細粉。因為主要是沖擊粉碎，所以在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的緬粉很少。從目前的使用情況看，沖擊磨生產(chǎn)方解石粉，能耗較高、設(shè)備磨損大、單機生產(chǎn)能力較小。
    4)干式攪拌磨工藝
    干式攪拌磨也稱為攪拌式球磨機，其研磨效率較高，與分級機配套使用，所生產(chǎn)的產(chǎn)品粒度一般都較細，比較適合進行1250耳以上的超細重鈣的生產(chǎn)；其主要缺點是單機生產(chǎn)能力較小。
    5)立式輥輪磨機工藝    ，
    立式輥輪磨機（簡稱立式磨）也屬于碾壓粉碎，這也說明它在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的細粉量也偏少。但是，由于立式磨的磨輥的施壓是采用液壓方式進行，磨輥對物料的碾壓壓力非常大，所以其粉碎效率要好于雷蒙磨。一般以生產(chǎn)1000目以下的產(chǎn)品為主。后來對立式磨又進行了改進，可直接生產(chǎn)1250目以下的微粉。利用600目一1250目產(chǎn)品，另配超細分級機進行二次分級，也可以生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品。
    用立式磨生產(chǎn)重鈣的工藝在日本和臺灣省用得較多，目前在大陸的臺商也基本采用這個工藝來生產(chǎn)重鈣產(chǎn)品，除此以外的國家和地區(qū)使用較少。
    6)球磨機分級機工藝
    球磨機又稱回轉(zhuǎn)式球磨機，其粉碎原理是，物料與研磨介質(zhì)一起．在球磨機的回轉(zhuǎn)過程中相互沖擊和研磨，從而產(chǎn)生細粉，其細粉含量低于干式攪拌磨和振動磨，但高于其它的粉碎設(shè)備。在經(jīng)過磨內(nèi)改造后，其研磨能力和出磨細粉含量得到大大改善，就成為高細球磨機。其細粉含量接近振動磨，而過研磨現(xiàn)象又大大低于振動磨。
    高細球磨機配分級機工藝是當今世界先進粉體技術(shù)公司強力推薦、歐美著名粉體公司普遍采納的工藝方案。廣泛應(yīng)用于方解石、重晶石、滑石及高嶺土等非礦產(chǎn)品的加工。以生產(chǎn)重鈣微粉為例，可以生產(chǎn)600—6000目之間的任一品種，特別適宜于800~2500目之間的產(chǎn)品，單機生產(chǎn)規(guī)模可以從l萬噸／年到10萬噸／年。這一生產(chǎn)工藝全符合生產(chǎn)重鈣類低附加值的產(chǎn)品，要求投資少、技術(shù)成熟、工藝設(shè)備簡單、能耗低而產(chǎn)量則越大越好
的原則。該方案的優(yōu)越性，已經(jīng)得到實踐證明。
2、重鈣千法加工思路分析
2.1重鈣企業(yè)面臨的難題
    通過上述比較可見，雷蒙磨等設(shè)備都是目前重鈣企業(yè)常用的設(shè)備，但是大多設(shè)備都難以實現(xiàn)重鈣類超細微粉的規(guī)模化生產(chǎn)，企業(yè)效益不明顯，這也恰恰是重鈣生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展與競爭難題集中之所在。那么，針對目前如此眾多的重鈣生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，企業(yè)如何選擇一條適合自己發(fā)展的路子呢？
    其實，無論是新建的重鈣企業(yè)還是老企業(yè)，提高經(jīng)濟效益的可行途徑非常簡單，即通過采用新的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，生產(chǎn)附加值較高的超微細品種，實現(xiàn)企業(yè)的技術(shù)利潤；另外就是通過有效擴大生產(chǎn)規(guī)模、降低生產(chǎn)成本來追求企業(yè)的規(guī)模效益。
2.2加工工藝路線如何確定
實踐證明，適合600目以上超細重鈣產(chǎn)品干法生產(chǎn)的工藝主要有二種，即高細球磨機配超細分級機和立式磨配超細分級機。以生產(chǎn)重鈣為例，對兩種工藝系統(tǒng)進行比較，如表2所示。、由表2可見．=者各有優(yōu)缺點：但是目前還是使用球磨機的比較多為什么？在此，我們就立式磨的加工再次深A(yù)討論一個問題，即二次分級下的粉體（下品）質(zhì)量（細度）是否穩(wěn)定？
    我們知道，在立式磨生產(chǎn)重鈣的過程中，出立式磨的產(chǎn)品細度一般在1000目以下，如果想生產(chǎn)1250目以上的產(chǎn)品，就必須用立式磨出來的粉進行二次分級，分級出的細粉為l250目以上產(chǎn)品，分級下的粉體稱為下品，請看下面的試例，同樣用立式磨出品的800目糟進行二次分級二
    從上面的圖可以分析看出，分級母料都是立式磨出品的800目粉，因超細產(chǎn)品不同，導(dǎo)致下品1和下品2的粒度分布肯定不一樣，這樣下品的質(zhì)量就很難界定。
    根據(jù)我們近年來的實踐，縱觀國內(nèi)技術(shù)及制造行業(yè)對球磨機和立式磨的了解，我們認為高細球磨機配超細分級機的工藝路線更符合我國國情，所以我們確定高細球磨機配超細分級機的工藝路線為重鈣加工的首選路線。下面的內(nèi)容將主要就球磨機的加工路線進行深入介紹。
3、球磨機工藝要點
    高細球磨機配超細分級機生產(chǎn)超細重鈣的工藝，其工藝流程看似比較簡單。但是，該工藝有其特殊性，即產(chǎn)品的細度波動要求較高(≤±1.0u)，對能耗要求控制，所以，球磨機與分級機的設(shè)備配套問題很關(guān)鍵。
    對于一條大型的重鈣生產(chǎn)線來講，大型球磨機的制造和使用技術(shù)比較成熟，在對球磨機進行高細研磨改造后，球磨機系統(tǒng)可能只需要一套即可滿足研磨的需要。但是，因為受到諸多條件的限制，國產(chǎn)的分級機不可能做得很大（與ALPINE公司的ATP630/4相比），所以可能要使用2套甚至多套分級機系統(tǒng)并聯(lián)或串聯(lián)使用（歐洲目前在產(chǎn)大型重鈣企業(yè)都是數(shù)臺分級機并串連使用），這樣L來，就涉及到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及工藝一體化問題，所以，大型生產(chǎn)線的設(shè)備配置，并非諸多設(shè)備的機械疊加和并串連那么簡單。
    下面以球磨機配分級機年產(chǎn)5萬噸1250目重鈣微粉生產(chǎn)線為例作簡單說明，該生產(chǎn)線的工藝流程如圖3所示：
    ～般工藝步驟可以歸納為：
    原料準備：方解石經(jīng)過選礦、水沖洗除去雜質(zhì)，晾曬干送人堆棚。
    原料的破碎：分一段或兩段破碎，大塊石料先送人顎式破碎機進行粗破，再送人高細錘式破碎機細碎，細石料由斗式提升機送人原料儲庫待用。
  原料的研磨與分級：這是一個閉路粉磨分級系統(tǒng)。來自原料庫的細石料，由喂科機定量喂入高細球磨機進行粉磨，出磨粉料經(jīng)穩(wěn)流喂料機送入超細分級機，產(chǎn)品細度可以在600~2500目之間調(diào)節(jié)。細產(chǎn)品直接進入高濃度高壓脈沖袋式收塵器一次性收集；粗粉經(jīng)鎖風下料器出分級機，由粗粉螺旋輸送機送回球磨機頭部，與原料混合，再人球磨機粉磨。至此，完成一次生產(chǎn)循環(huán)。
4、球磨機工藝的設(shè)備選型與改進
4.1重鈣生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備選型常見的陷井和誤區(qū)
    1)陷井1：過分漂亮的技術(shù)指標（細度、產(chǎn)量和能耗）
    目前的重鈣技術(shù)市場廠商眾多，各有看家本領(lǐng)，技術(shù)指標家家不同，爭相領(lǐng)先，令人嘆服。對投資者而言，宛如霧里看花，難以了解真相。
  2)陷井2：粒度檢測
    衡量一臺粒度分析儀是否準確，最關(guān)鍵的一條標準就是其重現(xiàn)性要好。客觀地講，國產(chǎn)的各種粒度分析儀都是比較過關(guān)的，完全能滿足粒度質(zhì)量檢測要求。但是，也正是粒度分析儀，最容易做手腳。這也就是有些設(shè)備提供商，敢提供一些高的離普的技術(shù)指標的關(guān)鍵所在。下面對各種激光粒度分析儀測試同一個1250目重鈣樣品的結(jié)果進行說明：
    由表3可見，同一個1250目或800目標準粉，在不同的激光粒度分析儀上進行檢測，其結(jié)果差別很大。根據(jù)國產(chǎn)分析儀1，2和3的檢測結(jié)果理解，真正的1250目粉成了1800目左右的粉體，而真正的800目粉就堂而皇之的成了1250目粉。如果投資商不明就里，就很容易上當受騙了。
    3)生產(chǎn)線裝機功率的誤區(qū)
    生產(chǎn)線的裝機功率與電耗關(guān)系密切，但是并非裝機功率大，電耗就高，裝機功率低，電耗就低。比如采用變頻控制的電動機的電耗就與電動機的額定功率無多大關(guān)系。    ．
    在重鈣設(shè)備方面，裝機功率的問題比較突出，同樣的一套生產(chǎn)線，設(shè)備商的裝機功率可能要丁差40%，甚至更多，讓人迷惑。
    所以，借此機會，指出裝機功率的誤區(qū)，即高的裝機功率在重鈣的生產(chǎn)中是必要的，但是，其功耗指數(shù)平均僅為0.5 -0.6。
    4)國內(nèi)外技術(shù)指標對比舉例，見表4。
4.2球磨機的選型
作為一種粉磨設(shè)備，已有1100多年的使用歷史。目前．我國∮5m以下的球磨機制造技術(shù)已達到國際先進水平。但是，在重鈣的超細加工中的應(yīng)用，國外已有50年歷史，但是在國內(nèi)，很多人仍然不能接受或懷疑，認為：
    1)球磨機“傻大笨粗”，產(chǎn)生的-lOum微粉量可能不多，不太適宜生產(chǎn)方解石超細微粉；
    2)粉磨中鐵污染會比較大，這將導(dǎo)致產(chǎn)品的白度降低。
    實際上，球磨機的上述問題早在多年前已經(jīng)得到全衙解決。合肥水泥設(shè)計研究院粉體工程公司，一直致力于球磨機粉磨技術(shù)的發(fā)展，并取得了高細球磨機技術(shù)的國家發(fā)明專利，該專利在水泥、冶金、非金屬礦、化工等行業(yè)已得到廣泛地應(yīng)用。特點是成倍強化研磨效果，大大提高了出料的細粉率（幅度達到50%以上）；再就是合肥水泥設(shè)計研究院專門針對方解石類白色礦物的研磨，而研發(fā)的高耐磨合金材料的問世，使得球磨機襯板和研磨介質(zhì)的磨損性能得到巨大改善（生產(chǎn)1250目產(chǎn)品，研磨介質(zhì)的鐵磨耗不超過20—25g/t產(chǎn)品，襯板的鐵磨耗不超過4~6g／t產(chǎn)品，合計磨耗小于30克產(chǎn)品，相當于1噸1250目產(chǎn)品中的鐵含量增加了0.003%．即萬分之三，比方解石本身的天然含鐵量還低10倍。
    球磨機的選擇與改進的要點有：
    ·改剛玉或鵝卵石介質(zhì)為鋼介質(zhì)，改花崗巖襯板為耐磨合金材料
    ·磨內(nèi)結(jié)構(gòu)改造，稱為高細球磨機
    ．調(diào)整研磨級配和物料流速等
    選擇合適的球磨機并進行改造，可以使球磨機的研磨效率提高30—50%，比如，用∮1.83球磨機配分級機生產(chǎn)1250目重鈣，采用高細磨技術(shù)前，產(chǎn)量為1.5t/h，改造后產(chǎn)量為2.Ot/h，增產(chǎn)33%，顯然能耗也相應(yīng)大大降低。
4.3分級機的選型
    過去，我國已研制并成功使用了多種渦輪式超細分級機，但是規(guī)格都偏小（1250目產(chǎn)量小于1.5噸／小時）。國外的分級機規(guī)格大(1250目產(chǎn)量可大于6.0噸／小時)，但是設(shè)備價格太高，會給企業(yè)帶來較大的投資風險和經(jīng)濟負擔。解決這一矛盾的關(guān)鍵就在于，可以結(jié)合工藝設(shè)計，采用2臺或數(shù)臺國產(chǎn)分級機并聯(lián)或串聯(lián)來實現(xiàn)生產(chǎn)線的大規(guī)模化。當然，國產(chǎn)的分級機也要向大型化發(fā)展，多臺分級機的串并聯(lián)也會增加生產(chǎn)線的復(fù)雜性。
    作為重鈣超細微粉產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，在重鈣生產(chǎn)過程中，其性能的高低，決定著生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。．目前，國外分級機分為2種流派，即單葉輪派和多葉輪派，以下對其進行粗略比較：有鑒于國內(nèi)超細分級機規(guī)格小、國外大型分級機設(shè)備的價格高等原因，臺肥水泥研究設(shè)計院1997年赴德國考察學習，在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，集國外數(shù)學粉體技術(shù)公司所長，經(jīng)過攻關(guān)研究，實現(xiàn)了渦流分級機的國產(chǎn)大型化。具體做法是：
   對于600目-1500目重鈣粉的生產(chǎn)，開發(fā)使用直立安裝的單葉輪分級機，主要以獲得高產(chǎn)量為目的。
   對于1250目-2500目的重鈣粉的生產(chǎn)，研制水平安裝的多葉輪分級機，主要以獲得適中產(chǎn)量的超細產(chǎn)品為目的。
    對于2500目—6500目的重鈣粉的生產(chǎn)，研制水平安裝的單葉輪分級機，主要以獲得產(chǎn)量較小，但檔次很高的亞微米超微細產(chǎn)品為目的。
經(jīng)實踐應(yīng)用證明，我們的ACS系列直立型單葉輪分級機和ADW系列水平型多葉輪分級機，運行穩(wěn)定，所得產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進水平，實現(xiàn)了超車分級機的國產(chǎn)夫型化和多樣化。
4.4收塵系統(tǒng)的選擇與改進
    收塵器性能的好壞，一方面會影響分級效率及產(chǎn)品的粒度分布；一方面決定了設(shè)備流程的復(fù)雜程度；另外還將因設(shè)備阻力的大小，而影響系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性。
    老式收塵系統(tǒng)和新式收塵系統(tǒng)的確定如圖4、圖5所示。我們建議采用高濃度高壓脈沖收塵器，取消旋風收集器，一步收集。這可以使得設(shè)備流程簡單，系統(tǒng)阻力小，更重要的是，使產(chǎn)品的粒度分布確定一致，質(zhì)量均一。
4.5主風機的選擇誤區(qū)分析
    目前，在重鈣生產(chǎn)線的主風機選擇中，可能存在一侖誤區(qū)：為降低系統(tǒng)的裝機容量．或為了降低電耗，而選用功率較小的主風機，一廂情愿地以為，如此以來，就可以達到節(jié)能降耗的目的。實際上，風機的耗能主要與實際的操作風量和操作風壓關(guān)系密切。在風機的選型中，高風壓是系統(tǒng)穩(wěn)定操作的一大保證，也即是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的保證；而風量可以通過風量調(diào)節(jié)閥，控制在合適的操作數(shù)值。那么，主風機的耗能是確定的，而不是簡單地按照產(chǎn)品標牌上的功率來計算耗能的。
5、重鈣生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的新發(fā)展
    目前，重鈣加工技術(shù)面臨的問題和發(fā)展主要集中在以下幾個方面：
    1)超細重鈣的大規(guī)模化生產(chǎn)，要求研磨設(shè)備和分級設(shè)備進一步大型化；
    2)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化，同時精細分級設(shè)備運行要求提高穩(wěn)定性，以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；
    3)重鈣產(chǎn)品純度的不斷提高，要求超細粉碎和精細分級設(shè)備的磨耗顯著降低；
    4)2um以下的超細重鈣微粉需求量迅速增大，研究大型亞微米級的分級機是目前的主要任務(wù)。
    臺肥水泥研究設(shè)計院已經(jīng)成功研制了高細球磨機和國產(chǎn)大型化超細分級機系列設(shè)備，并且將球磨機配分級機系統(tǒng)應(yīng)用于重鈣生產(chǎn)中，實現(xiàn)了重鈣生產(chǎn)規(guī)模化。2003年，已經(jīng)獲得科技部的100萬研究資金的資助，進行亞微米級超細分級機的研制。目前，樣機加工正在進行。
6、結(jié)束語
    1)球磨機配合分級機的重鈣生產(chǎn)路線是一條符合我國國情的新路線；
    2)球磨機和大型分級機的使用，使重鈣的單機大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。實踐證明，國產(chǎn)大型化渦流超細分級機完全可以替代同類進口設(shè)備，這將大幅度降低投資成本和維修費用；
    3)多臺大型分級機的聯(lián)合使用，是產(chǎn)品同時多樣化的有效方法；
    4)超細粉收塵器的選擇至關(guān)重要，由于粉細、臺塵濃度高，若收塵效率不理想，不但增加生產(chǎn)能耗，而且污染了環(huán)境，更重要的是．影響分級系統(tǒng)的穩(wěn)定工作及使用壽命；
5)正確認識我國重鈣行業(yè)與國際重鈣行業(yè)的差距，積極改善我國重鈣行業(yè)的現(xiàn)狀；
   6)以市場需求為導(dǎo)向，走設(shè)備改進、技術(shù)創(chuàng)新之路，同時規(guī)范重鈣行業(yè)管理走集團化發(fā)展模式，提高我國重鈣產(chǎn)品在國際市場中的競爭力。