CN102527476A - 非金属矿粉的湿法研磨系统及其研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非金属矿粉的湿法研磨系统及其研磨方法，该系统提供了一种湿法研磨非金属矿粉的系统，包括叶片式搅拌磨、连续改性机和干燥机；非金属矿粉配成第一浆料后进入叶片式搅拌磨内研磨后进入干燥机，在干燥机中干燥后进入连续改性机改性。所得产品粒度细，水镁石粒度可达8000目，重晶石的粒度可达10000目，粒径分布窄。生产过程中无需循环研磨，无需串联多台研磨设备，能耗低，避免了粉体过磨的情况。

Description

非金属矿粉的湿法研磨系统及其研磨方法

技术领域

本发明涉及矿物粉碎领域，特别地，涉及一种非金属矿粉的湿法研磨系统，本发明的另一方面还提供了一种湿法研磨产品的研磨方法。

背景技术

水镁石、重晶石、石英和绢云母等矿石经初步粉碎后粒度达到325目。为进一步降低粒度，现有技术中主要采用干法气流粉碎机进行粉碎。在该粉碎机中高速气流或过热蒸汽的能量使浆料颗粒相互间产生冲击、碰撞、摩擦而实现超细粉碎或解聚。在粉碎过程中，随着浆料的粒径减小其表面能增加，粒子易团聚或附着于设备壁上，形成一个粉体缓冲层，致使粉碎时能量无法集中在单个粒子上，而妨碍浆料粒径的进一步降低。所以，气流粉碎生产的水镁石和重晶石一般只能达到3000目。若用该设备生产粒度更细的产品则产量低，生产成本高。

为解决上述问题现有技术中常用用湿法球磨进行超细粉碎，具体采用砂磨机和剥片机进行，但该工艺需采用多台砂磨机或剥片机串联生产。而且所得超细粉产品常出现过磨，产品粒度分布不好，能耗高，成本高。砂磨机(或剥片机)又称为高速搅拌磨机，该设备转速虽高，但粉碎能量密度在设备的筒体内分布不均。而且该类设备内部为盘式搅拌器，研磨介质如玻璃珠或陶瓷珠等，在圆盘上所受力为摩擦力，能量损失大，搅拌器能量利用率低，研磨细度不高。采用该设备处理浆料时，工艺流程是：混合浆料粉体、水和分散剂，配成浆料。将浆料输送到砂磨机或剥片机中，此时所得浆料粒径为3000目。即使再将该浆料泵送到后续的多台串联的砂磨机中继续研磨，浆料浆料也仅能达到5000目。该法工艺流程长，产品细度差，操作复杂，生产单次处理量有限。

水镁石、重晶石、石英和绢云母等矿石粉碎后，还需进行改性。现有的改性方法为采用捏合机进行间歇性改性生产。捏合机里存在搅拌死角，使得粉料改性不均，产品活化度仅为50％，且产品中存在大量结块。

发明内容

本发明目的在于提供一种非金属矿粉的湿法研磨系统及其研磨方法，以解决现有技术中生产流程长，操作复杂，粒径大的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种湿法研磨非金属矿粉的系统，包括叶片式搅拌磨、连续改性机和干燥机；非金属矿粉配成第一浆料后进入叶片式搅拌磨内研磨后进入干燥机，在干燥机中干燥后进入连续改性机中改性。

进一步地，叶片式搅拌磨包括电机、与电机的输出端相连的主轴、固定连接于主轴的侧壁上的叶片和筒体；主轴及叶片均容纳在筒体内；多个处于同一水平面的叶片围成研磨层，多个研磨层均匀间隔排布于主轴的侧壁上；筒体内还放置有若干磨介。

进一步地，磨介的直径为0.1～10mm，磨介的体积为筒体体积的50～90％。

进一步地，还包括打散机，干燥机的出料口与打散机相连。

进一步地，非金属矿粉为水镁石、重晶石、石英或绢云母中的任一。

根据本发明的另一方面还提供了一种湿法研磨非金属矿粉的方法，包括以下步骤：

1)将粒径小于100目的非金属矿粉体，与水、分散剂混合配浆，得到第一浆料；

2)将第一浆料送入叶片搅拌磨内研磨，得到第二浆料；

3)将第二浆料干燥，得到中间产品；

4)将中间产品进行改性得到产品的步骤。

进一步地，第一浆料的固含量为30～80％，分散剂的加入量为非金属矿粉体质量的0.2～2.5％。

进一步地，第一浆料的固含量为40～75％，分散剂的加入量为非金属矿粉体质量的0.5～1％。

进一步地，改性条件为温度100～150℃，改性时间小于300秒，改性剂的加入质量小于所处理的产品质量的10％。

进一步地，改性条件为改性时间小于60秒，温度为100～120℃，改性剂的加入质量为所处理的产品质量的1～3％。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的系统通过采用叶片式研磨机对非金属粉料进行处理，使得所得产品粒度细，水镁石粒度可达8000目，重晶石的粒度可达10000目，粒径分布窄。生产过程中无需循环研磨，无需串联多台研磨设备，能耗低。避免粉体过磨的情况。

本发明意外的发现，由于粒径更细，产品反应活性大为提升，与改性剂的反应更为容易，只需少量的改性剂既可达到非常好的改性效果。

本发明提供的系统得到的改性产品无结块，活化度高，所得产品活化度高达100％。能实现连续化生产，产量高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的设备连接示意图；

图2是本发明优选实施例的叶片式搅拌磨局部剖视示意图；

图3是本发明优选实施例的设备连接示意图；以及

图4是本发明优选实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本文中非金属矿粉仅限于水镁石、重晶石、石英和绢云母，粒径小于100目。

参见图1，本发明提供的系统湿法研磨系统包括配浆槽300、原料仓210、分散剂储仓220、叶片式搅拌磨100、干燥机400、连续改性机600和产品储罐700。非金属矿粉存于原料仓210中。分散剂置于分散剂储仓220中。原料仓210、分散剂储仓220的底部设置出料口，该出料口分别与配浆槽300相连，以便于向配浆槽300内输送原料和分散剂。原料和分散剂加入配浆槽300中后，再向配浆槽300中注水，搅匀制得第一浆料。显然的，在其他实施方式中分散剂储仓220也可以直接连接叶片式搅拌磨100，使得分散剂在研磨的过程中加入。这杆，只需让分散剂参与研磨的过程即可，其具体参与研磨过程的时间长度不限。

配浆槽300中制得的第一浆料通过压力泵，泵送入叶片式搅拌磨100。叶片式搅拌磨100结构参见图2，叶片式搅拌磨100包括电机150、主轴130、叶片140和筒体110。筒体110的截面可以为圆形也可以为多边形。当筒体110的截面为多边形时，还能增加磨介与筒壁碰撞后产生的反作用力，从而增强研磨力。主轴130与电机150的输出端相连，并容于筒体110内。叶片140垂直地固定于主轴130上。处于主轴130同一水平面内的叶片140围成研磨层。多层研磨层均匀间隔排布于主轴130的侧壁上。此处所用的叶片140可以但不限于片状结构，叶片140还可以为棒状，该棒状的截面可以但不限于圆形。靠近筒体110底端的侧壁上开设进料口121，筒体110的侧壁的与进料口121相对的部位设有出料口122，且出料口122靠近筒体110的顶部。第一浆料从进料口121进入叶片式搅拌磨100，从而对将料进行研磨。

在开始研磨前，还需向叶片式搅拌磨100内投入磨介，所用磨介可以为球形、棒状等多种形状，优选为球形。材质可以为优选为石英砂、玻璃珠、陶瓷珠和锆珠或者其混合物。所用磨介为球形时，其直径为0.1～10mm，优选为0.5～5mm。所用磨介的级配为常用级配。由于所用磨介的直径较小，因而在研磨过程中，可分布于筒体110的各个部分，使得研磨充分。磨介的装填体积为筒体110体积的50～90％，优选为60～80％。第一浆料进入叶片式搅拌磨100后在叶片140转动产生的涡流的带动下，由底端向筒体110的顶端移动。当第一浆料达到筒体110的顶部时从出料口122出料。出料口122设置有筛网，以防磨介随着叶片140的转动而从出料口122离开。而且还能防止未能达到筛网粒径的第二浆料出料，从而降低出料物的粒径。此时第二浆料的粒径远小于用干法处理所得第二浆料。采用砂磨机进行湿法研磨时，本文中的非金属矿粉均难以取得较低的粒度。尤其是水镁石，水镁石是氢氧化镁，在研磨刚才中由于其自身性质，当采用传统研磨手段时，难以取得较低的粒度。而经本发明提供的研磨机处理后，水镁石的粒径为8000目，远好于用干法研磨时的3000目和砂磨机的5000目。说明将叶片式搅拌磨100用于处理水镁石能取得突出的效果。电机150带动主轴130后进而带动其上的叶片140转动，从而对第一浆料进行研磨。

研磨后的浆料，由于加入了分散剂，第二浆料中的电解质含量超过干法处理所得。当所处理第二浆料对电解质含量有极高要求时，可以对所得第二浆料进行水洗。以将其中过多的电解质洗去。在其他情况中，当所得第二浆料中水分含量过高时，还需对第二浆料进行过滤。以降低第二浆料的水含量，节约干燥时的能耗。之后将所得第二浆料输送入干燥机400中，进行干燥处理。优选地，干燥机400为强力气流式干燥机。当然为了实现连续化生产，此时也可以在干燥机400与叶片式搅拌磨100之间设置缓冲罐等设备。干燥后中间产品水分需低于1％。当所处理中间产品需要改性时，则将所得中间产品直接加入连续式改性机600中进行改性。此处所用改性机为连续式改性机600，如江阴启泰生产的SLG改性机、潍坊精华的GMZ改性机等。通过上述研磨第二浆料的粒度已经降低至8000目，此时第二浆料中固体颗粒小，具有反应活性的表面多，更容易与有机类的改性剂相接触并分散改性反应。发生改性反应后，包覆在颗粒表面的改性剂与颗粒发生反应，使其能浮于水上。而如果颗粒粒径较大，即使在相同条件下，改性效果也较差。这是由于大颗粒的新鲜表面少，反应活性低，因而产品的活化度较低。

所得中间产品经改性后，输送进入产品储罐700中储存。

参见图3，如果中间产品无需改性时，则在干燥后，将干燥好的中间产品送入打散机500中将其中的结块打散。打散后的产品直接输送进入产品储罐700中保存。

本发明的另一方面还提供了一种使用上述湿法研磨系统的非金属矿物研磨方法，参见图4，当所处理浆料需要改性时，该方法包括以下步骤：

1)将粒径小于100目的非金属矿粉体，与水、分散剂混合配浆，得到第一浆料；

2)将浆料送入叶片搅拌磨100内研磨，得到第二浆料；

3)将第二浆料干燥，得到中间产品；

4)将中间产品送入改性机中改性后得到产品。

当所处理浆料无需改性时，该方法包括以下步骤：

1)将粒径小于100目的非金属矿粉体，与水、分散剂混合配浆，得到第一浆料；

2)将第一浆料送入叶片搅拌磨内研磨，得到第二浆料；

3)将第二浆料干燥，得到中间产品；

4)将所得中间产品送入打散机打散成粉后得到产品。

第一浆料的固含量为30～80％，优选为40～75％。同时通过搅拌使得分散剂与原料矿物充分混合。所加分散剂的量为所处理原料粉体质量的0.2～2.5％的分散剂，优选为0.5～1％。分散剂混入浆料中能降低研磨浆料的粘度，进而降低原料颗粒的表面能，使其在搅拌研磨时不易细粒团聚，而且超细后能稳定存在，不团聚，避免了干法气流粉碎出现的小颗粒不稳定，无法超细的问题。

研磨法按上述步骤进行。

改性中间产品时，可以按常规的干粉改性条件进行处理。具体的，改性剂的用量小于所处理干粉重量的10％。干法在连续式改性机600中改性时间小于300秒，优选小于60秒，改性温度小于150℃，优选为，温度50～150℃，最优为100～120℃。按上述条件改性，所得产品的活化度可达99％以上，且无结块现象，无需再次打散。所用连续式改性机500能方便地进行连续式生产，此类连续式改性机500可以但不限于购自江苏启泰的SLG型改性机。所用改性剂可以为处理非金属矿粉的常用改性剂，具体优选为硬脂酸、铝酸酯、锆酸酯、钛酸酯和硅烷类改性剂组成的组中的一种或任意种。硅烷类改性剂为含有硅原子和烷基链的改性剂，如乙烯基硅烷、烷氧基硅烷等。改性剂的用量可以按改性剂的常用用量添加，优选为改性剂的添加量小于所处理非金属矿粉质量的10％，优选为1～3％。

实施例

以下实施例中所用设备和原料均为市售。活化度测定方法：将所得产品投入装有水的量筒中，由同一人对该量筒摇晃100次后观察沉入水溶的产品的体积。浮在水面上的产品质量占投入产品质量的比值即为活化度。

实施例1

把5吨325目水镁石、5吨水和40公斤聚丙烯酸盐类分散剂(9400)混合搅匀，泵入到CYM-3000叶片式搅拌磨，磨介采用3mm，2mm和1mm的陶珠，直径为3mm∶2mm∶1mm的陶珠配比为1∶2∶1，所加磨介体积为筒体的70％。产量每小时900公斤(以干粉计)，细度经检测达到7000目。用板框压滤机过滤，滤饼含水29.8％。把滤饼用螺旋加料器加到强力干燥机中，控制进风温度320℃，出口180℃，干粉含水0.11％。改性剂为硬脂酸，用量为水镁石质量的1.5％。把干粉从料斗放入连续改性机SLG-300的进料斗进行改性。改性条件：150℃下改性4分钟。改性后活化度100％，无结块。

实施例2

把7吨200目重晶石、3吨水和42公斤六偏磷酸钠混合搅匀，泵入到CYM-3000搅拌磨，磨介采用2mm，1mm和0.5mm陶珠，比例为1∶1∶1，所加磨介体积为筒体的60％。产量每小时800公斤(以干粉计)，细度经检测达到10000目，小于2微米的大于90％。直接用泵把浆料加到强力干燥机中，控制进风温度310℃，出口180℃，干粉含水0.19％。改性剂为铝酸酯，用量为重晶石质量的0.3％。把干粉从料斗放入连续改性机SLG-200D的进料斗进行改性。改性条件：120℃下改性5分钟。改性后活化度99％，无结块。

实施例3

把8吨200目重晶石、2吨水和42公斤六偏磷酸钠混合搅匀，泵入到CYM-3000搅拌磨，磨介采用10mm，1mm和0.1mm陶珠，比例为1∶1∶2，所加磨介体积为筒体的80％。产量每小时800公斤(以干粉计)，细度经检测达到10000目，小于2微米的大于90％。直接用泵把浆料加到强力干燥机中，控制进风温度310℃，出口180℃，干粉含水0.19％。改性剂为钛酸酯，用量为重晶石质量的2.5％。把干粉从料斗放入连续改性机GMZ70的进料斗进行改性。改性条件：100℃下改性5分钟。改性后活化度97％，无结块。

实施例4

把4吨200目石英、6吨水和42公斤六偏磷酸钠混合搅匀，泵入到CYM-3000搅拌磨，磨介采用2mm，1mm和0.5mm陶珠，比例为2∶1∶1，所加磨介体积为筒体的50％。产量每小时800公斤(以干粉计)，细度经检测达到10000目，小于2微米的大于90％。直接用泵把浆料加到强力干燥机中，控制进风温度310℃，出口180℃，干粉含水0.19％。改性剂为铝酸酯，用量为石英质量的0.5％。把干粉从料斗放入连续改性机GMZ40的进料斗进行改性。改性条件：150℃下改性1分钟。改性后活化度98％，无结块。

实施例5

把3吨200目绢云母、7吨水和42公斤六偏磷酸钠混合搅匀，泵入到CYM-3000搅拌磨，磨介采用2mm，1mm和0.5mm陶珠，比例为1∶3∶1，所加磨介体积为筒体的90％。产量每小时800公斤(以干粉计)，细度经检测达到10000目，小于2微米的大于90％。直接用泵把浆料加到强力干燥机中，控制进风温度310℃，出口180℃，干粉含水0.19％。改性剂为锆酸酯，用量为绢云母质量的1％。把干粉从料斗放入连续改性机SLG-300的进料斗进行改性。改性条件：100℃下改性5分钟。改性后活化度97％，无结块。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于水镁石是采用干法研磨得到。研磨后粒径为1250目，加入产品质量3％的硬脂酸进行改性。改性后产品的活化度为94％。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于水镁石是采用砂磨机研磨得到。研磨后粒径为5000目，加入产品质量2％的铝酸酯进行改性。改性后产品的活化度为50％。

由上述实施例及对比例可知，本发明提供的方法制得的产品活化度均大于96％，粒度均小于常规方法制得的粒度，效果明显。对比例1中干法研磨得到的水镁石采用连续改性机改性后，活化度较低，而且改性剂的加入量大于本发明的1.5％的加入量。对比例2中采用砂磨机所得物料虽然粒径较小，但由于仍大于本发明的研磨结果，因而改性效果也较差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非金属矿粉的湿法研磨系统，其特征在于，包括叶片式搅拌磨(100)、连续改性机(600)和干燥机(400)；所述非金属矿粉配成第一浆料后进入所述叶片式搅拌磨(100)内研磨后进入所述干燥机(500)，在所述干燥机(500)中干燥后进入所述连续改性机(600)中改性。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述叶片式搅拌磨(100)包括电机(150)、与所述电机(150)的输出端相连的主轴(130)、固定连接于所述主轴(130)的侧壁上的叶片(140)和筒体(110)；

所述主轴(130)及所述叶片(140)均容纳在所述筒体(110)内；

多个处于同一水平面的所述叶片(140)围成研磨层，多个所述研磨层均匀间隔排布于所述主轴(130)的侧壁上；

所述筒体(110)内还放置有多个磨介。

3.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述磨介的直径为0.1～10mm，所述磨介的总体积为所述筒体(110)体积的50～90％。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括打散机(500)，所述干燥机(500)的出料口与所述打散机(500)相连。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述非金属矿粉为水镁石、重晶石、石英或绢云母中的任一种。

6.一种非金属矿粉的湿法研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将粒径小于100目的非金属矿粉体，与水、分散剂混合配浆，得到第一浆料；

2)将所述第一浆料送入叶片式搅拌磨内研磨，得到第二浆料；

3)将所述第二浆料干燥，得到中间产品；

4)将所述中间产品进行改性，得到产品。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一浆料的固含量为30～80％，所述分散剂的加入量为所述非金属矿粉体质量的0.2～2.5％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一浆料的固含量为40～75％，所述分散剂的加入量为所述非金属矿粉体质量的0.5～1％。

9.根据权利要求7～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述改性条件为温度100～150℃，改性时间小于300秒，所述改性剂的加入质量小于所处理的所述产品质量的10％。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述改性条件为改性时间小于60秒，温度为100～120℃，改性剂的加入质量为所处理的所述产品质量的1～3％。

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