專利名稱：微粉磨工藝和實施該工藝的一種高產(chǎn)連續(xù)微粉磨機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)循環(huán)工作的高產(chǎn)管式微粉磨機。
減小固態(tài)顆粒狀產(chǎn)品尺寸的干式或濕式粉磨是在低成本、高產(chǎn)率的生產(chǎn)，特別是礦業(yè)和建筑業(yè)中和高成本、低產(chǎn)率的生產(chǎn)，特別是精細化學工業(yè)、制藥工業(yè)和化妝品工業(yè)中，最普及的生產(chǎn)作業(yè)之一。
上述后一類產(chǎn)業(yè)能夠承受為獲得粒度小于10微米的超細產(chǎn)品所需的高能量和高加工成本，然而，在產(chǎn)品成本低的情況下，就不能承受。
在工業(yè)規(guī)模上，等于或大于每小時10噸級的高產(chǎn)率研磨是在局部充填磨介的管磨機中進行的。這種磨介由耐沖擊的、規(guī)則的固體組成，該固體一般是金屬球，但也可以是其他形狀和種類的，如金屬圓柱體或金屬棒，或規(guī)則的石子。
眾所周知，當管磨機轉(zhuǎn)速達到一定值時，磨介開始受離心力的作用。該一定的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，用公式表示為W 臨界 ＝42.3D]]>式中，W是管磨機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r.p.m)，D是管磨機的內(nèi)徑(單位米)。當管磨機的轉(zhuǎn)速為其臨界轉(zhuǎn)速的約85%時，磨介的效用最大。
這種類型的磨機的粉碎比可以超過100，但當粉碎機(即顆粒尺寸的減小)約為25-30時，磨機的效率最高。
一般說來，連續(xù)循環(huán)的高產(chǎn)管磨機可以生產(chǎn)出顆粒尺寸分布在0-64微米之間的研磨產(chǎn)品，但不能提供更細的成品。如果需要更細的產(chǎn)品，則必須使用不同的粉磨機，如微球磨機、壓縮空氣微粉磨機。這樣的粉磨機產(chǎn)量極低(不大于1000公斤/小時)而能耗極高，一般用于需要尺寸分布在0-20微米，有時在0-10微米的超微粒度物料的生產(chǎn)，如染料、農(nóng)藥和墨水的生產(chǎn)中。
本發(fā)明采用一種干式或濕式連續(xù)粉磨工藝，能使公知設(shè)備的上述局限性得以克服。這種干式或濕式研磨工藝，能在單位產(chǎn)量高，能耗低的情況下生產(chǎn)出顆粒尺寸小于20微米的研磨產(chǎn)品。
本發(fā)明的微粉磨機由一個多倉管磨機組成，下面參照附


圖1加以說明。
圖1顯示了本發(fā)明的一個典型的實施形態(tài)，作為一個非限定性的例子。
該實施例涉及煤的研磨，其目的在于獲得粒度適于用在可直接用作工業(yè)燃燒器燃料的穩(wěn)定、高濃度懸浮液中的煤粉。
按照本發(fā)明的微粉磨機呈旋轉(zhuǎn)圓筒形，該轉(zhuǎn)筒1具有大長徑比，比值至少是5，最好是6或更大。轉(zhuǎn)筒的內(nèi)部容積由隔倉板2分成數(shù)個圓筒狀磨倉3，在磨倉中放置磨介。從進料磨倉到排料磨倉，磨介的尺寸逐漸減小。隔倉板2的詳細形狀見附圖2。由公知的帶螺旋送料器5的倉斗進料，該螺旋送料器的轉(zhuǎn)速決定物料通過量。
在園筒狀磨倉3的內(nèi)部裝入金屬磨介，如鋼球鋼棒。
從進料的首倉到排出微粉狀產(chǎn)品的尾倉，其中的磨介的尺寸逐漸減小。根據(jù)本發(fā)明，人們發(fā)現(xiàn)，當在每一磨倉中，特別是在首倉中放置的磨介體的尺寸不完全相同而是有一定尺寸分布時，可以獲得最佳粉磨效率。因為這樣可以使研磨產(chǎn)品和磨介之間的可能的碰撞次數(shù)達到最大值，并且至少有一部分磨介的單位動能足以將尺寸最大的顆粒磨成粉末。
磨介的尺寸分布必須與進料的顆粒尺寸相關(guān)。磨倉3的筒壁上裝有帶槽的襯板6，它不僅對筒壁提供必要的保護，而且還決定待磨物料的混和、前移，使磨介體轉(zhuǎn)動并沿著帶槽的壁上升到與轉(zhuǎn)速直接相關(guān)的一定的高度，然后沿一拋物線軌跡落到顆粒層上，如此反復循環(huán)，便使物料得到粉磨。
根據(jù)本發(fā)明的一個推薦的實施例，轉(zhuǎn)筒1分為三個圓筒狀磨倉3，其中，中間磨倉大大長于另外兩個。
第一磨倉的作用是減小進料中最粗的那部分顆粒的尺寸，較寬敞的中間磨倉執(zhí)行粉磨作業(yè)的大部分，而尾倉則完成粉磨。
微粉產(chǎn)品被隔倉板的葉片排出筒狀尾倉，由倉斗7以公知的方式輸送去貯存。本發(fā)明的微粉磨機的基本部分之一是隔倉板，該隔倉板既在不同的磨倉之間起倉壁的作用，又起產(chǎn)品料面控制器的作用，見圖2A和B。
隔倉板由一個外環(huán)件11和兩個正面平的圓扇形壁板12和13組成。其中，外環(huán)件11用于將隔倉板固定到管狀筒壁上，壁板12和13面對相鄰的磨倉3，物料在這兩個壁板之間從左向右送進。
在朝向上流磨倉的壁板12中，在靠近中心的圓形區(qū)域有環(huán)形篦縫14，而在靠近周邊的圓形區(qū)域則沒有篦縫。在隔倉板的中心，設(shè)有一個喇叭形部件15，形如截錐體，其小底面朝向下流磨倉。在朝向下流磨倉的壁板13中，有一個中心圓孔，該孔與截錐體15同軸線，供物料排出。
在由壁板12和13限定的圓盤形空間中，除截錐體15外，還設(shè)有一系列葉片16。這些葉片用于在各磨倉之間傳送物料。按照本發(fā)明的磨機，其工作過程對于干磨工藝和濕磨工藝基本相同，在濕磨工藝中，固態(tài)物料以高濃度懸浮狀態(tài)存在于液相之中。
當磨機轉(zhuǎn)動時，已轉(zhuǎn)到低位的圓扇形部分中的環(huán)形篦縫14允許混濁的液體(在濕磨情況下)或粉粒(在干磨情況下)通過，從上流磨倉進入由壁板12和13以及環(huán)形件11圍成的、其中有葉片16的隔倉板內(nèi)凹部分，并在此按箭頭所示的方向聚積起來。含有積聚在該內(nèi)凹部分中的混濁液體或固態(tài)粉粒的扇形部分繼續(xù)從低位轉(zhuǎn)動到高位時，被葉片16擋住的混濁液體或固態(tài)粉粒便在重力的作用下落到截錐體15上，通過壁板13的中心圓孔進入位于圖2B中右側(cè)的下流磨倉。截錐體15也可以是有正多邊形底面的截頭正四面體。
葉片16可以是具有C形輪廓的平面板件，也可以是勺狀曲面板件。它可以在環(huán)形件11和截錐體15之間充分延伸，將圓扇形區(qū)域彼此隔開，或者在如圖2B所示的中心區(qū)域處或大致接近環(huán)形件11的周邊區(qū)域留出一條旁通縫隙。以減少從一個磨倉到下一個磨倉的每轉(zhuǎn)有效輸送率。
在這方面，應(yīng)當注意的是，如果圓扇形區(qū)域彼此完全隔開，磨機所需要的物料通過量通常遠小于葉片16的輸送能力。
通過改變一系列參數(shù)可以改變磨機的物料通過量。這些參數(shù)主要是篦縫14的數(shù)目、尺寸和位置，特別是壁板12周邊處無篦縫部分的寬度;葉片16的數(shù)目、形狀、尺寸以及它們相對于旁通縫隙的徑向位置，和由此得到的葉片的輸送能力。
在本發(fā)明的一個擇優(yōu)的實施例中，微粉磨機的尾倉是通過裝有壁板12的隔倉板與排料口隔開的。其中，壁板12周邊的無篦縫區(qū)域的寬度顯著地小于其它隔倉板的壁板12的無篦縫區(qū)的寬度，這樣，研磨產(chǎn)品的料面就低一些，并且全部被磨介所包圍，使磨介起篩子的作用，防止在尺寸范圍以外的顆粒的排出。
為了說明本發(fā)明的優(yōu)點，下面描述一些在按照本發(fā)明制作的示范性微粉磨機上進行煤的濕磨試驗的情況。
例1待磨物料是煤，粉磨時，干煤和水以約1∶1的重量比分開喂入。
示范性磨機的磨倉3的有效內(nèi)徑(即加襯板后的凈內(nèi)徑)為550毫米，有效全長(即除隔倉板之外的長度)為3300毫米，分為760毫米長的第一倉，1780毫米長的第二倉和760毫米長的第三倉。
隔倉板的形狀如圖2A和B所示，具有下列特征第一隔倉板通過面積與總面積之比3%篦縫寬度8毫米無篦縫圓形區(qū)寬度86毫米葉片數(shù)目4，C形第二隔倉板通過面積與總面積之比2%篦縫寬度5毫米無篦縫圓形區(qū)寬度86毫米葉片數(shù)目4，C形第三隔倉板(排料隔倉板)通過面積與總面積之比2.9%
篦縫寬度5毫米無篦縫圓形區(qū)寬度69毫米葉片數(shù)目4，C形轉(zhuǎn)速37轉(zhuǎn)/分，等于臨界轉(zhuǎn)速的65%。
磨介規(guī)格如下第一磨倉鋼球，重量分布如下直徑為30毫米者13%直徑為25毫米者25%直徑為20毫米者25%直徑為15毫米者37%第二磨倉鋼球，重量分布如下直徑為15毫米者24%直徑為10毫米者76%第三磨倉直徑8毫米的鋼球或8×8毫米的鋼棒。
磨倉中的充填率保持在下列水平磨介產(chǎn)品物料第一磨倉36%29%第二磨倉36%35%第三磨倉34%28%所獲得的性能如下進料煤粒度0-6毫米結(jié)合指數(shù)(BondIndex)0-6毫米干燥基通過量53公斤/小時成品最大粒度＜20微米電耗100千瓦小時/噸干燥基例2用同一臺磨機使以懸浮物形態(tài)喂入的粒度較細的煤微粉化。
拆除第一隔倉板，磨介和充填率同前例中第二和第三倉的一樣。
所獲得的性能如下進料煤粒度0-350微米結(jié)合指數(shù)21千瓦小時/噸喂料量110公斤/小時含49%(重量)干燥基的混濁液磨成品最大粒度＜20微米電耗65千瓦小時/噸干燥基轉(zhuǎn)速37轉(zhuǎn)/分，等于臨界速度的65%另外，在另一臺示范磨機上，通過減小磨機的有效長度進行了確定L/D比值對磨制產(chǎn)品的影響的試驗。在試驗中，干物料和水分是分開喂進的。
例3L全長/D＝4 L全長/D＝6內(nèi)徑600毫米600毫米有效長度2400毫米3600毫米磨倉數(shù)22第一磨倉有效長度560毫米830毫米第一磨倉磨介與例1中第一磨倉磨介相同第二磨倉有效長度840毫米2770毫米第二磨倉磨介與例1中第二磨倉磨介相同進料煤粒度0-6毫米0-6毫米結(jié)合指數(shù)(千瓦小時/噸)2121通過量，干燥基(公斤/小時)20.839成品最大尺寸＜20微米＜20微米能耗(千瓦小時/噸)225180單位產(chǎn)量(公斤/米3·小時) 30.8 38.3轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)35.535.5例4L全長/D＝4 L全長/D＝6內(nèi)徑600毫米600毫米有效長度2400毫米3600毫米磨倉數(shù)33第一磨倉有效長度560毫米830毫米第二磨倉有效長度1280毫米1940毫米第三磨倉有效長度560毫米830毫米磨介同例1同例1充填率同例1同例1進料煤粒度0-6毫米0-6毫米結(jié)合指數(shù)(千瓦·
小時/噸)2121通過量，干燥基(公斤/小時)2765成品最大粒度＜20微米＜20微米能耗(千瓦小時/噸)干燥基160100單位產(chǎn)量(公斤/米3·小時)39.864轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)35.535.5從例3和例4可以看出，增加長度可以使細粒度(＜20微米)成品的產(chǎn)量有驚人的增加，這種增加遠遠超過相應(yīng)的有效容積的增加。
隨著磨倉數(shù)的磨加，單位能耗也顯著減少。
在進行這些試驗時，還發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)最大粒度小于20微米的微粉物料的過程中，當轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速的60-67%范圍內(nèi)時，能量效率最高。試驗時的速度范圍是臨界轉(zhuǎn)速的40-80%。
按照本發(fā)明的微粉磨機在實際生產(chǎn)中既可用于濕磨，也可用于干磨。圖3表示一個濕磨流程圖。顆粒狀煤由輸送帶20送入混合裝置21，泵22和管線23將懸浮水送入該混合裝置21。然后，將所得到的懸浮液喂入本發(fā)明的微粉磨機1。懸浮液通過排料裝置24排出。該排料裝置具有帶穿孔壁25的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。穿孔壁25使微粉物料懸浮液能通過，并經(jīng)管線26排出，而其它任何已經(jīng)通過隔倉板2篩下的磨介都從穿孔壁端部排出，由倉斗27收集并按周期運走。
粉磨過程中所消耗的能量使含水懸浮液的溫度上升，并產(chǎn)生一定的蒸汽。蒸汽的排出流量和物料懸浮液的溫度由調(diào)節(jié)閥28控制。調(diào)節(jié)閥28連接在排汽扇29和排料裝置24之間。
圖4表示一個與旋風分級器結(jié)合的干式微粉磨工藝流程圖。粒狀進料和再循環(huán)的粗粒物料一起喂入進料倉斗31，并在抽吸作用下被吸入本發(fā)明的微粉磨機1。磨機1內(nèi)保持真空狀態(tài)，如果需要，則保持在某一受控的氣氛下。這種受控氣氛一般用于這樣的場合，即待磨物料(如煤)會產(chǎn)粉塵或易揮發(fā)物質(zhì)，而這些粉塵或易揮發(fā)物質(zhì)在有空氣存在的情況下是危險的。這種氣氛可以由處于易爆界限之外的成分組成的空氣和惰性氣體混合物構(gòu)成。
由于抽吸作用，微粉產(chǎn)品在排料處被流體化，通過管線32進入第一旋風分級器33。該分級器分離出粗粒部分，而這部分物料通過管線34再循環(huán)返回倉斗31。細粒部分仍保持流體化狀態(tài)，并通過管線35進入效率更高的第二級旋風分級器，該分級器分離出細粒物料。輸送流體離開旋風分級器的頂部，靠抽吸風機37再循環(huán)返回倉斗31。風機37補償了全部回路和管線38中產(chǎn)生的壓降。
使物料流體化的氣體的一部分，在最后剩下的粉塵由過濾器40除去后，通過管線39排入大氣。粉磨成品通過管線41排出。使物料流體化的輸送氣體必須排出一部分，以便使其組分保持在安全的限度內(nèi)，因為一定量的外部空氣從喂料裝置處和轉(zhuǎn)動結(jié)合部滲入是不可避免的?？諝夂投栊詺怏w分別通過管線41和42輸入。
在真空狀態(tài)下進行粉磨加工?？梢苑乐狗蹓m逸入大氣。為了進一步強調(diào)本發(fā)明在實際生產(chǎn)中的優(yōu)點，下面給出按本發(fā)明設(shè)計的濕式煤微粉磨機在按圖3的流程加工粒狀化石煤和石油焦時的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。
進料煤種化石煤石油焦進料速率(噸/小時干物質(zhì))2020含水量(重量百分比%)5-106-11密度(公斤/分米3) 1.35 1.4可磨性H.G.I(硬度指數(shù))5255結(jié)合指數(shù)(千瓦小時/噸)21n.d粒度分布二者相等篩孔尺寸(毫米)篩上殘留物占全部物料的重量百分比2平均1最大51.5平均5最大141平均15最大340.7平均30最大450.5平均45最大560.35平均60最大650.25平均73最大75平均直徑(毫米)平均0.6最大0.65注入的流體(所加的水)流量(噸/小時)22.7溫度(℃)20-24PH值9-10
排出的流體懸浮液流量(噸/小時)42.1汽體流量(噸/小時)1.7溫度(℃)69重量百分比濃度49-50粘度(CP)80-180PH值7懸浮的固體99.5%通過20微米全部通過32微米磨機特征加襯板后的凈內(nèi)徑3.1米筒體全長19.0米第一磨倉有效長度4.0米第二磨倉有效長度9.5米第三磨倉有效長度4.3米磨介第一磨倉51噸第二磨倉119噸第三磨倉50噸類型、分布和充填率同例1配備功率2700千瓦隔倉板第一和第二隔倉板總厚度500毫米第三隔倉板總厚度250毫米葉片和扇形區(qū)域的數(shù)目14篦縫寬度同例1篦縫總面積第一磨倉 0.252米2第二磨倉 0.154米2第三磨倉 0.232米2工作參數(shù)滯留時間(分)36轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)15.5對臨界轉(zhuǎn)速的百分比(%)65被吸收的功率(千瓦)2200能耗(千瓦小時/噸干燥基)110
權(quán)利要求
1.一種用于粒狀物料干式或濕式微粉磨的高產(chǎn)連續(xù)微粉磨機，具有一個轉(zhuǎn)筒，該轉(zhuǎn)筒分成數(shù)個磨倉，在磨倉中放置由規(guī)則形狀的堅硬物體組成的磨介，其特征在于，轉(zhuǎn)筒的長徑比至少是5，最好是6或更大，在所述磨倉中，所放置的磨介的平均尺寸從進料磨倉到出料磨倉是逐漸減小的，所述磨倉由隔倉板彼此分開，隔倉板由兩個橫置的帶孔壁板和傳送葉片組成，該葉片使物料在隔倉板之內(nèi)移動，上流壁板的一個位于中間的圓形區(qū)域中有篦縫，下流壁板有一個中心孔，該孔與一個同兩壁板相連的喇叭形構(gòu)件同軸線。
2.按照權(quán)利要求1的一種用于粒狀物料干式或濕式微粉磨的高產(chǎn)連續(xù)微粉磨機，其特征是，磨倉數(shù)為3，其中中間磨倉的容積最大。
3.按照權(quán)利要求1的一種用于粒狀物料干式或濕式微粉磨的高產(chǎn)連續(xù)微粉磨機，其特征是，放置在一個或一個以上磨倉中的磨介都是由尺寸不同的研磨體混合而成的。
4.按照權(quán)利要求1的一種用于粒狀物料干式或濕式微粉磨的高產(chǎn)連續(xù)微粉磨機，其特征是，將尾倉和排料端隔開的隔倉板的沿周邊分布的無篦縫區(qū)域的寬度較小，這樣，該倉中被磨固體物料的料面比其它上流磨倉中的低。
5.一種使用上述一項或一項以上權(quán)利要求所述的微粉磨機對粒狀物料進行連續(xù)微粉磨的方法，其特征在于，微粉磨機的轉(zhuǎn)速在該機臨界轉(zhuǎn)速的60%至67%之間。
6.一處使用權(quán)利要求1至4中一項或一項以上權(quán)利要求所述的微粉磨機對粒狀物料進行連續(xù)微粉磨的方法，其特征在于，微粉磨在真空狀態(tài)下進行，排出的磨后物料呈液相并在一系列旋流分離器中分級。
7.一種如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是，粗顆粒部分再循環(huán)回微粉磨機。
8.一種使用權(quán)利要求1至4中一項或一項以上權(quán)利要求所述的微粉磨機對粒狀物料進行連續(xù)微粉磨的方法，其特征是，通過改變隔倉板中葉片的形狀和/或位置來改變微粉磨機的物料通過量。
9.一種使用權(quán)利要求1至4中一項或一項以上權(quán)利要求所述的微粉磨機對粒狀物進行連續(xù)微粉磨的方法，其特征是，在尾磨倉中，磨介與被磨物料的比值小于前面的磨倉。
全文摘要
一種用于粒狀物料的連續(xù)微粉磨機，由一個大長徑比的轉(zhuǎn)筒組成，該轉(zhuǎn)筒分為數(shù)個磨倉，其中放置的磨介體的尺寸逐漸減小，并且粒狀物與磨介的比例也不相同。
文檔編號B02C17/06GK1044419SQ8910935
公開日1990年8月8日 申請日期1989年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月16日
發(fā)明者塔西希奧·奧蘭迪 申請人:斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司