强力粉碎干燥机

的湿磨及干燥粉磨工艺

1、单段式开路磨矿是一种很经济的细磨工艺，一台磨机组成的生产线可以一次研磨2μm≤D92以下的产品。

2、多段式研磨工艺由2-3台磨机串联磨矿，在每一段磨机内加入不同直径，不同规格，不同比重的介质球，可以一次研磨2μm≥D98以上的产品。多段式研磨工艺具有灵活变化的特点，无需增加任何设备可以由串联模式改为并联模式就可以轻松的生产D60、D90级别的产品。

3、WR-G5型系列强力粉碎干燥机是我司参考国内外某些干燥设备的基础上设计,其效率高，性能好，具有当代水平的强力粉碎干燥机。

浆料泵进主机后被喂料装置下方进入的高温空气瞬间干燥。物料颗粒一面干燥，一面不断受到高速打散机的粉碎，物料颗粒尺寸不断减少，在热风作用下，细粉及小颗粒物料被带向上方分级装置处，由于分级装置旋转时（转速可调）产生向下的压力和离心力，故颗粒物料被下抛到干燥段内壁，沉降到粉碎装置处继续被粉碎和干燥，已干的细粉通过分级装置由除尘器搜集。

一、设计范围

在满足用户的年产量并有富余的前提下，采用325目（＜45μm通过率为98%）蛋白石页岩干粉为原料，主要设计工作范围包括自动化配料系统、PLC控制系统、低压电气控制、混合分散、机械研磨、辅助降黏系统、震动筛分、浆料输送、热源、干燥、打散、收集、除尘、冷却、排污系统、成品存储等部分组成，整个系统从厂区内的蛋白石页岩粉干粉受料斗开始到超细蛋白石页岩粉成品包装止，含生产线所必须具备的生产设施和基本的辅助设施（业主负责部分除外）。

二、生产能力及成本计算

本设计方案以1台WRMJ4000组成1条生产线生产5µm≥97超细填料级蛋白石页岩粉溶液。

2.1、设计产量：（折干计算）

2.2、研磨介质球。为了达到的研磨效果，我们需要采用如下介质球

根据我们多年的经验，超细研磨蛋白石页岩粉磨机放置介质球的大小应有所不同。只有选择不同直径介质球在不同阶段的磨机里面，才可以达到的研磨效果。相反，如果所有的磨机使用同样大小的介质球，研磨效率会降低，能耗成本将增加。选择合适比重的介质球也可以提高研磨效率，低于比重要求的介质球会降低产量并增加能耗成本。 小于莫氏硬度的介质球会增加介质球的流失，提高生产成本。

2.3、研磨分散剂

根据我们的多年的研磨经验，我们在原矿粉和水高速均化的时候，我们在这个阶段加入中性分散剂提高颗粒的包裹性，使干粉更加容易与水进行融合，均化，消除干粉的团聚性，同时在超细研磨过程中提高浆料的流动性，提高磨机的产能。

在超细研磨过程中，颗粒受到挤压破碎，比表面积成倍的增加，研磨过程中产生的热量会蒸发一部分水分，浆料的黏度会急剧上升，因此我们在磨机的中部和顶部添加1：1水和分散剂稀释溶液，提高浆料的流动性，降低浆料黏度、同时出料更加顺畅。

使用不合格的分散剂不仅会导致研磨过程中分散剂的使用量增加而且成品浆料也达不到设计的黏度标准，生产线运行在低于设计产量导致生产成本的提高。

溶液的浓度（即固含量）太高会增加分散剂的使用量，增加研磨生产成本。

2.4、热源采用煅烧窑尾气余热进行烘干。

2.5、产品质量指标（细度报告使用我司欧美克激光粒度仪检测）

满足优质原矿粉，介质球、分散剂、原煤的条件下我们郑重承诺成品的质量标准和能耗消耗标准。具体如下：

2.6、成本计算（2µm≥97）

2.7、影响研磨产量的几个方面

为了控制蛋白石页岩粉的超细颗粒、黏度、固含量等质量要求，如下的参数对研磨机的性能有很大关系：
1、研磨介质（化学成分、球径、比重）;
2、研磨的时间（即流量）;
3、研磨的动力结构方式（变频调速）

4、研磨机的内衬和搅拌盘的结构方式
5、助磨剂（分散剂，这有助于降低研磨粘度和能源）。
除此之外，还应考虑一些其他因素对研磨性能和产品质量的影响：
1、原矿粉的耐磨性和硬度;
2、原矿粉的初始进料最终粒度;
3、325目过筛率（大于等于98%）;
4、均化后浆料的固含量;
5、在研磨过程中冷却条件;
6、磨机的容积（容量）;

7、水质的因素

8、原煤的热量
9、成本（研磨能源，分散消费，媒体的磨损和机械磨损）。
当所有这些因素都考虑在工艺设计阶段，才能达到高品质的产品。

三、系统功能和特点

3.1 、自动化配料系统

自动化配料系统是以称重给料，给水，给分散剂配方控制和数据管理为一体的增合化系统，采用西门子PLC组建高性能的控制平台，根据客户生产需求编程控制，使用组态监控软件作为人机操作界面，完成各种配方输入和动作命令的控制。根据生产工艺要求，PLC程序对加载到称重配料的物料进行重量，流量控制，从而实现精确计量和配料，能有效的降低工人劳动强度，改善操作环境，自动化微机可以存储一年以内每个班的生产数据，可以随时调阅并打印，方便生产成本的管理控制。

3.1.1、自动化配料操作流程：

1、操作者点击配料运行开始后，PLC控制原矿粉进料螺旋铰刀开启，原料徐徐加入铰刀计量称开始静态计量，PLC收到铰刀计量传感器传送过来的信号，与配方设定的目标值进行比较，实时监控下料的进度。螺旋铰刀称下料为20吨/小时（可调）。

2、PLC根据螺旋铰刀下料的数据调节进水的比例。（根据干粉比例10-40%可调）。

3、PLC根据螺旋铰刀下料的数据调节分散剂下料的重量。（根据干粉比例0.02-0.1%可调）

4、螺旋铰刀下料后5分钟启动高速搅拌电机。

5、自动化配料系统达到设定产量后停止螺旋铰刀、水泵、分散剂泵的运行，搅拌器继续运行5分钟（时间可调）

6、停止铰刀称后4分钟启动粗浆泵（时间可调）

7、粗浆泵抽干调浆桶的浆料后停止搅拌器、粗浆泵的运行，系统启动铰刀开下一个工作流程。

3.2、研磨生产线自动控制系统

统功能控制系统采用德国西门子STEP7系列PLC与SIMATIC WINCC Explorer 上位控制器。SIMATIC WINCC上位机与STEP7逻辑控制器高度集成，以良好的控制特点，更完善的人机可视化程度，它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，而且提高了工作效率，使得自控系统的性能大幅度提高。系统可有效的对全厂所有的设备实施控制、故障诊断、报警提示、数据归档、生产报表。

自动控制系统保护特点：

在常规的研磨生产线过程，当出现如下问题的时候，会导致研磨机卡机

1、 冷却水流量减少或者消失。

2、 隔膜泵损坏导致进料减少或者不进料。

3、 研磨机传动部件损坏导致负荷急速提高。

出现上述故障的时候，研磨机内部的温度呈几何倍的提升，会导致如下危险：

1、 温度上升，研磨机内部浆料的水分会蒸发呈气态，而磨机上部因接触冷空气形成一个封闭层，当蒸汽达到一定压力的时候，会从磨机上部喷出高温的水汽和浆料，从而烫伤生产工人引起严重的事故。

2、 研磨介质球因高温蒸发水分使介质球呈黏糊状态，这个状态将介质球和浆料形成类似水泥物质粘附在筒壁，将造成设备的损害和介质球的流失。生产工人处理这些状况会发生大量的工作量。

自动控制将会实时采集冷却水的温度，进料的流量、主机的电流，当检测到任意环节发生改变，系统强制降低磨机的运行速度并发出警报，通知操作人员发生故障的位置和环节，从而迅速的解除故障保护系统的高效运行。

检测故障，系统并不会像常规的磨机让磨机停止运行，自动化系统会让磨机以的速度运行，保护磨机不会意外停机引起卸放介质球的高强工作量。

3.3、均化缓冲

自动化配料系统按照用户需求配比下料后进入高速均化罐，干粉与水，分散剂三相融合。均化罐采用多面异形桶从而打散浆料被搅拌叶片带动的漩涡路线，使之水良好的浸润到干粉的颗粒中，并消除干粉因为静电而引起的细小干粉团。没有充分被水浸润的粉团进入磨机会造成固含量不准确，生产能力下降，提高生产成本。均化搅拌是采取间歇的工作方式。

由于我们的磨机是连续工作磨机，而均化罐是间歇工作模式，因此需要在均化罐和磨机中部设置一个缓冲罐，均化的浆料才能良好的过渡磨机中得到良好的研磨。

缓冲罐是圆形高速搅拌，因为蛋白石页岩粉的比重过大，浆料无搅拌会造成过快的沉淀，因此缓冲罐设置为圆形并带有高速搅拌，在搅拌器的匀速搅拌作用下，物料再次得到充分的混合、分散，获得高精度配比的蛋白石页岩粉溶液。缓冲罐的容积是均化搅拌罐的1.5倍。

3.3.1、均化、缓冲技术数据

3.4 、超细研磨

均化后的浆料从磨机下部进入磨腔，动力系统带动多级搅拌器在充满硅酸锆介质球和被磨的物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动。物料在表面光滑的介质球重量压力与旋回转离心压力共同产生的摩擦、挤压、剪切、柔搓和冲击力的作用下，被有效地粉碎。

采用工业牙齿之称硬合金高温淬火制成的搅拌器，大幅度降低磨盘和介质球的损耗，对浆料白度无影响，不改变物料特征。

磨机给矿粒度为200-400目，单机可以一次研磨2微米小于D92以下的产品，串联研磨一次研磨2微米大于D98以上的产品。优化的长径比让浆料停留时间长，物料运行路线长，破碎比高，粒度分布均匀，粒型呈球型。

3.4.1、超细研磨存在的优势

1、介质球级配方式使粗物料在离心力和重力的作用下始终在磨机底部研磨

2、小介质球和物料在研磨室中部剪切运动研磨

3、细小产品从堆积率很高的介质球缝隙沿搅拌径向从顶部溢出。

4、筒体长径比大，流量稳定，路线长，粒度分布均匀，黏度低。

5、的散热技术，超细研磨不降低物料的白度和纯度。

6、优化传动系统节能省电，比传统的设备节能70%以上。

7、湿法生产无扬尘，无三废排放，环保效果。

8、运行稳定，可靠。运转效率高度98%以上，噪声低，无震动。

3.4.2、稳定性和可靠性

由于立式研磨机的研磨特性以及合理的筒体长径比，保证物料在筒体内研磨时间长，因而流量稳定，产品品质稳定，粒度分布均匀，粒型好，其稳定性和可靠性已经在实际运行中得到了验证。

生产控制系统磨机进料采用流量计与磨机变频器连锁控制，在缺料、冷却系统停止、黏度高引起磨机的电流上升，PLC控制系统检查这些数据偏离后，自动调整磨机的频率，强制降低磨机的运行电流，有效的防止磨机电流上升引起主机跳闸后需要卸放介质球等额外的工作量。

3.4.3、磨机技术参数：

四、物料表面改性和强力干燥

WR-G4型强力粉碎干燥机是集粉碎、干燥与分级为一体的多功能干燥设备，是引进国外（英国阿碎得）的干燥技术，吸收国内原有干燥设备的特点，自行设计、研制开发的高效、节能型干燥设备，该产品自投放市场以来，已经广泛运用精细化工行业、非金属矿行业、制药行业、饲料行业和染料、颜料等行业。对滤饼状、膏糊状、块状、超细浆料（—2μm的浆料）热敏性物料等微粉状的干燥特别适宜，且有之处。

4.1、主要性能特点：

4.1.1、还原率高：

粉碎装置是由高速旋转的粉碎盘、粉碎锤组成。其速度之高（粉碎盘线速度达到80米/秒），为其它干燥设备所难以达到（其他干燥机如闪蒸一般在30米/秒）。正因为有如此高的转速，物料进入干燥机后形成物料和物料之间在高速旋转中互相碰撞、摩擦，得以瞬时细化，达到颗粒还原（还原率达到98%以上），能解决超细、纳米级物料在干燥过程中团聚的难题。

4.1.2、热效率高

WR-G4型强力粉碎干燥设备是径向进热风，它通过筛板上的均布孔提供均匀的热风，再在粉碎盘离心力的作用下，形成强力的粉碎区域，而且其速度不随物料的加入而衰减，其干燥速度不减；物料高速旋转后，迅速得以干燥，从进料到出料只需4~5秒的时间，因此带来处理能力大、干燥均匀、热效率高、能耗低等优点。根据中国有色金属工业总公司节能技术服务中心的现场测试，热效率高达70%以上，即脱去1公斤水一般只需要850大卡的热量。

4.1.3、分级装置

物料在干燥过程中可能有一小部分没有达到干燥效果（如细度和含水量），在干燥机主机上端有一分级装置（倒锥鼠笼式），是一个转速可调的旋转装置，它能有效地控制干粉的含水量和细度。并且可以根据用户的要求通过调节分级装置的转速达到所需要的含水量和细度。

4.1.4、的进料机构

进料机构有多种形式，可保证粘性物料顺利地送入机内，不至于形成搭桥送不进料。并且采用了无级变速器，可任意调节送料量。

4.1.5、干燥物料技术参数

1、干燥物料名称：蛋白石页岩。

2、干燥物料形状：浆料。

3、干燥前水分含量：＜30%，干燥后干分水份＜0.1%。

4、干粉产量： 1800kg/h（未活化），2000KG/h(表面改性活化)。

5、浆料细度：D97=5µm

6、干粉细度：5µm含量与浆料相比下降2-3%。

5.2、超细蛋白石页岩表面改性

湿法研磨后超细浆料在输送进入干燥机之前，我们将表面改性包裹药剂通过一个高速搅拌桶进行均匀的高速搅拌，含有药剂的浆料进入干燥主机后在热风的融化下迅速的对物料表面进行物理的包覆，包覆率达到：80-98%。改性后的超细粉能够有更高的产品档次和更宽的产品销售市场。

如果要使产品达到95-98%的改性机，需要我司的解聚机和配合硬脂酸的造化系统。

五、系统安全性及环保性

5.1、安全措施

作为大型机械设备，安全为我公司技术设计的首要考虑因素，研磨机采用整体钢架平台垂直安装，利用动平衡的基础原理，保证操作人员现场的安全稳定，所有运行设备都有安全护罩，并设有安全警示标志，做好操作人员的安全操作培训；

5.2、环保措施

为节约用水，减少污染，冷却系统采用闭环循环系统，磨机产生的热量经过冷却塔冷却后重新进入磨机。车间泄漏的浆料冲洗流入沉淀池沉淀后清水重新利用回收，沉淀浆料返回搅拌桶回收利用，无任何三废的排放；

5.3、除尘措施

投料区采取储罐负压输送给料系统，缓冲及搅拌罐采用密封罐，杜绝粉尘外扬。

5.4、防噪措施

工厂内噪音符合相关标准，但是为了保障工人的身体健康，建议长时间操作人员佩带耳塞工作。

5.5、研磨系统

此阶段为整个工艺主要阶段，调速隔膜泵根据产品的细度，黏度、固含量调整合适的流量从级研磨机底部进入，在搅拌器的匀速旋转下，物料在筒体内与研磨介质球做匀速的摩擦、挤压、剪切，从而得到充分的研磨，小颗粒物料由于摆脱重力因此悬浮于筒体上部，自流出筒体，进入下一级研磨；为了控制和调整浆料的产量和质量，保证设备的安全稳定的运行，每台研磨机都配有变频控制电机启动机器，根据研磨的细度和原矿的化学性质调整磨机的转速，可以得到更高的产量和更细的浆料。

5.6、筛选系统

由研磨机顶部出来的半成品物料自流进入325目滤网的震动筛，主要筛选破碎的研磨介质，纯净物料进入中间桶缓存，如需再次研磨，返回上一级研磨主机或者进入下一级研磨主机再次研磨，可得到粒度更细的产品；也可直接通过输送泵进入成品罐进行储存。

5.7、储存系统

合格的浆料进入储存罐，储存罐容积50M³L，可储存80吨物料，该罐也配有搅拌器，并设有液位计，显示物料储存量；

5.8、分散剂系统

分散剂A/B分别储存在分散剂罐内备用，分散剂A由泵输送至均化搅拌罐，由自动配料系统控制流量和时间；

分散剂B由泵输送至研磨机的顶部或中部，在研磨的时候降低浆料的黏度，出料根据顺畅。

分散剂罐出口处装有总流量计，控制总流量，每台研磨机的分散剂入口处装有转子流量计，控制分支流量。

5.9、冷却系统

研磨机筒体夹套为冷却水冷却位置，冷却水通过管道泵由筒体底部进入，顶部排出，冷却塔冷却后重新进入磨机。

5.10、白水回收系统：

车间泄漏的浆料以及散落的粉尘经过车间冲洗后进入沉淀池沉淀，清水则可以再次利用冲洗车间，沉淀的浆料由客户自行处理，或者重新进入原料搅拌桶均匀搅拌后进入磨机作为产品储存