CN114289163A - 基于立式辊磨机的钠基膨润土加工方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膨润土加工生产技术领域，公开了一种基于立式辊磨机的钠基膨润土加工方法和系统，其加工方法包括：喂料，一体烘干、磨粉、排渣提纯，收集和成品包装步骤；加工系统包括立式辊磨机、收尘器、引风机和热风装置，并形成闭路热风循环，通过控制热风温度和压力，实现对膨润土低温烘干，并避免结露以及粘堵现象的发生，使系统运行稳定可靠，既减少了设备投入，缩短了工艺流程，又提高了产品品质与生产效率，延长了设备寿命，还可节省烘干环节的能耗，真正地实现高效节能生产。
Description
技术领域
本发明属于膨润土加工生产技术领域，尤其是涉及的是一种基于立式辊磨机的钠基膨润土加工方法和系统。
背景技术
膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品、铸造、球团、钻井泥浆等领域。
传统的钠基膨润土加工方法为：钙基土原矿→破碎→钠化(加入碳酸钠，湿法还需加水)→混合→挤压→烘干机干燥→碾磨制粉→空气分级→钠基土产品(包装)，其存在的不足之处：一、需要单独投资烘干机进行烘干：(1)烘干机占地面积大；(2)烘干机噪音大，噪音可达到150分贝；(3)热效率低，烘干机的热效率通常为30％～50％之间，较多的热量通过筒体以热辐射的形式散失，造成了较大的能耗浪费，直接地提高了生产成本，也不符合国家提倡的“节能减排”政策；(4)烘干机容易造成膨润土的过度脱水，使其吸水性能的恢复过程极度缓慢；二、设备管道系统也极易出现结露；由于膨润土粘度大的特性，当系统空气温度不合适的时候，无法进行调节，极易产生粘堵现象，造成系统通风管道不畅，极大的减小了管道面积，导致系统风速过高，致使系统的阻力逐渐变大，产能的降低，直至系统不能正常工作；三、原料中常常含有很多石英、长石等杂质；(1)杂质在风力作用下被加速到20～30m/s，对磨粉机设备及管道造成冲刷，对设备造成极大的磨损，降低了设备的使用寿命；(2)这些杂质掺杂成品中，影响成品细度和纯度。
另外，现有工艺通常采用的磨粉机为传统雷蒙机，磨粉系统为闭路循环系统，没有通热风烘干的功能，温度不能调节控制，磨粉过程中水分也不能控制，磨粉效率低且影响产品的品质。
申请人结合多年从事破碎、磨粉设备的生产、研发和销售经验，从客户使用产品生产的实际出发，创新研发设计了本申请的基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法和系统，集烘干、磨粉、排渣提纯为一体，以减少设备投入和占地面积，降低生产成本，提高产品质量。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法，依次包括以下步骤：
步骤1：喂料；步骤2：一体烘干、磨粉、排渣提纯；步骤3：收集和成品包装；
所述步骤2：物料喂入立式辊磨机，向立式辊磨机中通入120～180℃的热风，对物料进行烘干的同时对物料进行研磨，经研磨以后的物料一路作为废渣排出，一路通过选粉机选出膨润土成品进行收集，未选出的物料在立式辊磨机中继续研磨。
一方面集烘干、磨粉、排渣提纯于一体，减少设备投入，缩短工艺流程，另一方面通过将烘干的热风温度控制120～180℃，可有效保证膨润土成品水分在9％～13％的范围内，使膨润土保持良好的吸水性能，避免造成吸水过程过长，影响使用效果，同时，保障其分散性，避免被碾压成饼状，提高设备产能。
优选的，所述步骤2中还包括热风循环控制，所述立式辊磨机依次与步骤3中用于收集膨润土成品的收尘器、以及引风机和热风装置间构成热风循环回路。
通过热风循环回路使生产设备和管道系统保持一定温度，避免出现结露和粘堵现象，保障系统通风管道通畅，保障产能和生产系统的正常工作。
再一步优选的，所述热风循环回路设置有调风阀、温度变送器和压力变送器，通过控制系统调控热风循环回路的热风温度和风速，能够对整个工艺过程进行严密的监控，并及时的进行调整，以使得生产的全过程能得到精准的控制，生产出高品质的产品。
具体的，所述步骤2中热风装置与立式辊磨机的热风管路上设置温度变送器、压力变送器和冷风调节阀，通过温度变送器、压力变送器监测热风管路中温度和压力的变化，当温度过高时，打开冷风调节阀混入一定量的冷风，以降低热风温度，当温度过低时，减少混入的冷风量，以增加热风温度，使其温度稳定在120～180℃；同时，根据压力的变化，当压力高于-700pa时，提高系统风速转速，当压力低于-1300pa时，降低系统风机转速,使其维持在-1050～-950pa之间。
所述立式辊磨机与收尘器间料管内的温度控制在50-70℃。系统通过调节热源通往的热风温度和热风量将料管的温度控制在该范围内，可有效避免料管结露和粘堵，同时避免膨润土成品收集后被进一步烘干。
所述步骤1：喂料，完成破碎和钠化的膨润土原料储存在原料储仓内，原料储仓下部设置有仓壁振动器，防止物料桥架堆积在原料储仓内无法排出，膨润土原料由定量皮带秤均匀的通过板链提升机提升至锁风喂料阀内并喂入立式辊磨机的喂料口。
一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工系统，包括立式辊磨机、收尘器、引风机和热风装置，所述立式辊磨机包括磨盘，对应磨盘于磨腔内壁上设置有风环，磨盘下方的主动轴上设置有刮料装置，刮料装置下方于磨腔底部设置有外排口，所述热风装置通过热风管路与立式辊磨机的进风口相连，立式辊磨机的出料口与收尘器的进料口通过料管相连，收尘器的出风口与引风机的进风口通过风管相连，引风机的出风口与外排烟囱相连，烟囱上设置调节风门和循环风管道，循环风管道与所述热风装置相连。
通过形成闭路循环，热风装置为热风炉或沸腾炉燃烧天然气或煤粉产生热量，热风装置通过向立式辊磨机中输送一定温度的热风，于磨腔内对物料进行烘干；立式辊磨机在热风对物料进行烘干的同时对物料进行研磨，研磨的物料分为两路，一路在风力的作用下通过立式辊磨机顶部的选粉机分离出合格的膨润土成品进入收尘器进行收集，不合格的物料落入磨盘继续粉磨，另一路为石英和长石等杂质组成的混合料，在磨盘离心力的作用下，经由风环掉落，并在刮料装置的作用下，集中到外排口排出立式辊磨机，从而实现集烘干、磨粉、排渣提纯于一体，从而解决传统工艺需要单独配备烘干机进行烘干，投入成本高、占地面积大、噪音大、热效率低的问题，还提高了产品质量；膨润土成品随气流进入收尘器后，气流和物料进行分离，膨润土成品收集于收尘器，气流经风管由引风机送入外排烟囱，一部分外排，一部分经循环风管道返回热风装置，与热风混合后，再次进入立式辊磨机对物料进行烘干。
进一步作为优选方案，所述热风管路、料管、风管和循环风管道均设置有温度和压力变送器，所述循环风管道均设置有调风阀，所述热风管路上设置有冷风调节阀。
通过系统中的温度变送器能实时监测整个系统各部位的温度，防止系统温度过高造成膨润土失水过多和温度过低不能达到烘干效果影响粉磨效率，通过热风管路上设置有冷风调节阀及温度和压力变送器，能够准确控制进入磨腔内的热风温度，保障烘干效果和研磨效率，并且通过对系统风机的风压风量的调节，针对杂质和物料比重的不一致，调节风环处的风速、压力，以达到控制杂质和物料的分离。
该加工系统采用PLC控制系统根据温度和压力的变化调节引风机的转速及调节阀和风门的动作，维持整个系统的稳定，该加工系统的设备及管道采取保温措施，并且闭路热风循环，保证了整个系统中没有由于温度变化而产生的结露现象，避免了膨润土在加工过程中与水接触产生含水量的变化等影响品质的现象发生，也避免的管道由于膨润土吸水变粘而粘接挂壁、最后造成堵塞影响正常生产的现象。
所述热风管路、料管、风管、循环风管道和收尘器外均设置有保温结构，可有效减小系统的热辐射的同时避免结露而造成物料粘结及堵塞。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
本发明集烘干、磨粉、排渣提纯于一体，减少设备投入，缩短工艺流程，采用热风循环回路，同时所有管道增加保温设施，避免结露以及粘堵现象的发生，使系统运行稳定可靠；通过120～180℃热风温度控制，实现对膨润土低温烘干，既能保证产品的品质，又可节省烘干环节的能耗，真正实现高效、节能生产。
结合排渣设计使膨润土中的石英等作为废渣排出，可以显著提高膨润土成品的纯度，纯度可提高10～20％，传统生产的膨润土中蒙脱石的含量一般为75～80％，通过本申请工艺可以将蒙脱石的含量提升到75％～85％，并且减少了杂质对磨机及管道的冲刷磨损，延长了设备的使用寿命。传统生产工艺排出的物料70％左右都为膨润土，本发明通过调节风机的风压风量，调节风环处风速，使杂质更容易排出，外排的物料60～70％为杂质，减少了膨润土的浪费。
优选方案中系统设置风量、风压检测，可通过显示装置及报警装置，提高系统运行安全性。
附图说明
图1是本发明的生产系统结构示意图。
图2是本发明中立式辊磨机的局部结构示意图。
附图标记说明：1、原料储仓，2、定量皮带秤，3、自卸式除铁器，4、板链提升机，5、锁风喂料阀，6、立式辊磨机，7、收尘器，8、星型卸料阀，9、输送机，10、引风机，11、外排烟囱，12(13、14、15)温度和压力变送器，16、调节风门，17、调风阀，18、冷风调节阀，19、热风装置，20、外排皮带机，21、成品板链提升机，22、成品储罐，23、自动包装及码垛系统，24、磨盘，25、风环，26刮料装置，27热风气流，28、杂质，29、外排口。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明，参照图1和2。
本发明为了解决现有膨润土加工工艺中需分段设置烘干机、雷蒙磨粉机的高能耗、高噪音、高磨损且蒙脱石含量不高的问题，提供一种集烘干、磨粉、排渣提纯为一体的一种膨润土细粉的制备系统及加工方法。
本发明的一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法，依次包括以下步骤：步骤1：喂料；步骤2：一体烘干、磨粉、排渣提纯；步骤3：收集和成品包装；其中步骤2：一体烘干、磨粉、排渣提纯；物料喂入立式辊磨机，向立式辊磨机中通入120～180℃的热风，对物料进行烘干的同时对物料进行研磨，经研磨以后的物料一路作为废渣排出，一路通过选粉机选出膨润土成品进行收集，未选出的物料在立式辊磨机中继续研磨。
本发明的一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工系统，包括立式辊磨机6、收尘器7、引风机10和热风装置19，所述立式辊磨机6包括磨盘24，对应磨盘24周侧于磨腔内壁上设置有风环25，磨盘24下方的主动轴上设置有刮料装置26，刮料装置26为与主动轴连接并旋转的刮板或板刷，其下方于磨腔底部设置有外排口29，热风装置19通过热风管路与立式辊磨机6的进风口相连，立式辊磨机6的出料口与收尘器7的进料口通过料管相连，收尘器7的出风口与引风机10的进风口通过风管相连，引风机10的出风口与外排烟囱11相连，烟囱11上设置调节风门16和循环风管道，循环风管道与所述热风装置19相连。
本申请示例一种采用本发明的一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工系统实现本发明的一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法的优选实施例。
具体地，参看图1，一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法和系统，其加工系统包括原料储仓1、定量皮带秤2、自卸式除铁器3、板链提升机4、锁风喂料阀5、立式辊磨机6、收尘器7、星型卸料阀8、输送机9、引风机10、外排烟囱11、第一温度和压力变送器15、第二温度和压力变送器12、第三温度和压力变送器13、第四温度和压力变送器14、调节风门16、调风阀17、冷风调节阀18、热风装置19、外排皮带机20、成品板链提升机21、成品储罐22、自动包装及码垛系统23。
按加工方法步骤结合系统结构说明如下：
一、喂料：完成破碎和钠化的膨润土原料湿度通常在15～30％，储存在原料储仓1内，原料储仓1下部设置有仓壁振动器，防止物料桥架堆积在原料储仓1内无法排出，膨润土原料由定量皮带秤2均匀的通过板链提升机4提升至锁风喂料阀5内并喂入立式辊磨机6的喂料口，定量皮带秤2处设置有自卸式除铁器3，对膨润土原料的铁等杂质进行吸附除杂。
二、一体烘干、磨粉、排渣提纯：膨润土原料经喂料口进入立式辊磨机6的磨腔，热风装置19通过热风管路向立式辊磨机6中通入120～180℃的热风，对物料进行烘干的同时磨机对物料进行研磨，经研磨以后的物料一路作为废渣排出，具体的，磨盘24在主减速机的带动下转动，磨盘24外圈为风环25，在磨盘24转动产生的离心力作用下到，膨润土随杂质离心到风环25上方，杂质(石英、长石等难磨物料)比重较膨润土大，经风环25的热风气流27风选，膨润土上行，杂质28掉落至磨腔底部，刮料装置26将从风环25掉落的杂质集中到外排口29排出；烘干研磨的另一路物料通过立式辊磨机6顶部的选粉机选出合格膨润土成品经出料口进入收尘器7收集，未选出的物料在立式辊磨机6中回落至磨盘24继续研磨，实现一体烘干、磨粉、排渣提纯；
该加工系统中，立式辊磨机6的进风口通过热风管路与热风装置19的热风出口连接，该热风管路上设置有第一温度和压力变送器15，以及冷风调节阀18，配合引风机10及控制系统对热风管路中的热风进行温度和压力监测与调控。当温度过高时，打开冷风调节阀18混入一定量的冷风，以降低热风温度，当温度过低时，减少混入的冷风量，以增加热风温度，使其温度稳定在120～180℃；同时，根据压力的变化，当压力高于-700pa时，提高系统风速转速，当压力低于-1300pa时，降低系统风机转速,使其维持在-1050～-950pa之间，可有效保证膨润土成品水分在9％～13％的范围内，使膨润土保持良好的吸水性能，避免造成吸水过程过长，影响使用效果，同时，保障其分散性，避免被碾压成饼状，提高设备产能。
立式辊磨机6的出料口与收尘器7的进料口通过料管相连，料管上设置有第二温度和压力变送器12，以控制管路中的温度，料管内的温度控制在50～70℃为宜，避免对膨润土成品粉料造成过度烘干，影响产品性能，同时，防止料管内结露而造成物料粘结及堵塞，压力变送器12监测管道压力变化，进一步防范料管堵塞。收尘器7的出风口与引风机10的进风口通过风管相连，风管上设置有第三温度和压力变送器13，监测风管温度变化，防止结露堵塞。
引风机10的出风口与外排烟囱11相连，烟囱11上设置调节风门16和循环风管道，循环风管道与所述热风装置19相连，循环风管上设置有调风阀17和第四温度和压力变送器14，系统烘干物料后的气体会含大量的水汽，通过外排烟囱11将水汽外排，一部分的气流本身具有一定的温度会二次利用，通过循环风管道返回至热风装置19，监测循环风道的温度和压力，通过热源升温，根据热源出口处的温度控制，降低热源燃料比如煤和天然气原料的消耗，降低能耗。
所述热风管路、料管、风管、循环风管道和收尘器外均设置有保温结构，可有效减小系统的热辐射的同时避免结露而造成物料粘结及堵塞，上述各管路中的温度和压力变送器和调节阀在监测调整各自管路热风温度和热风压力的同时，整体相互协同配合，保持整个热风循环系统的动态平衡稳定，使生产设备和管道系统保持一定温度，避免出现结露和粘堵现象，保障系统通风管道通畅，保障产能和生产系统的正常工作。通过控制系统调控热风循环回路的热风温度和风速，能够对整个工艺过程进行严密的监控，并及时的进行调整，以使得生产的全过程能得到精准的控制，生产出高品质的产品。
三、收集和成品包装；膨润土成品进行收集后，收尘器的缷料口设置有星形缷料阀8，通过星形缷料阀8将膨润土成品缷料至输送机9，输送机9通过成品板链提升机21与成品储罐22相连，膨润土成品由输送机9输送至成品板链提升机21，并由成品板链提升机21提升存储于成品储罐22，成品储罐22的出料口对接自动包装及码垛系统23，进行装料打包和码垛储放和运输。
本发明的基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法和系统采用PLC控制系统根据温度和压力的变化调节引风机的转速及调节阀和风门的动作，维持整个系统的稳定，系统中的风量、风压检测，可通过显示装置及报警装置，提高系统运行安全性。
以我公司浙江安吉膨润土加工项目为例：采用本发明的集烘干、磨粉、排渣提纯于一体的加工系统和方法，相较传统生产工艺，减少设备投入资金30％，减少占地面积20％～30％，噪音分呗降低至70～80分贝，提高产量15％左右，节省能耗20％，产品质量提高一到两个等级，设备寿命提高30％。
下表为该项目的系统调试参数表：
注:磨粉机电机功率为200kw。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (9)
1.一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤1：喂料；步骤2：一体烘干、磨粉、排渣提纯；步骤3：收集和成品包装；
所述步骤2：物料喂入立式辊磨机，向立式辊磨机中通入120～180℃的热风，对物料进行烘干的同时对物料进行研磨，经研磨以后的物料一路作为废渣排出，一路通过选粉机选出膨润土成品进行收集，未选出的物料在立式辊磨机中继续研磨。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤2中还包括有热风循环，所述立式辊磨机依次与步骤3中用于收集膨润土成品的收尘器、以及引风机和热风装置间构成热风循环回路。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于：所述热风循环回路设置有调风阀、温度变送器和压力变送器，通过控制系统调控热风循环回路的热风温度和风速。
4.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于：所述步骤2中热风装置与立式辊磨机的热风管路上设置温度变送器、压力变送器和冷风调节阀，通过温度变送器、压力变送器监测热风管路中温度和压力的变化，当温度过高时，打开冷风调节阀混入一定量的冷风，以降低热风温度，当温度过低时，减少混入的冷风量，以增加热风温度，使其温度稳定在120～180℃；同时，根据压力的变化，当压力降低时，降低系统风速转速，当压力升高时，提高系统风机转速。
5.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于：所述立式辊磨机与收尘器间料管内的温度控制在50-70℃。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤1：喂料，完成破碎和钠化的膨润土原料储存在原料储仓内，原料储仓下部设置有仓壁振动器，膨润土原料由定量皮带秤均匀的通过板链提升机提升至锁风喂料阀内并喂入立式辊磨机的喂料口。
7.一种基于立式辊磨机的钠基膨润土粉磨加工系统，包括立式辊磨机、收尘器、引风机和热风装置，所述立式辊磨机包括磨盘，对应磨盘于磨腔内壁上设置有风环，磨盘下方的主动轴上设置有刮料装置，刮料装置下方于磨腔底部设置有外排口，所述热风装置通过热风管路与立式辊磨机的进风口相连，立式辊磨机的出料口与收尘器的进料口通过料管相连，收尘器的出风口与引风机的进风口通过风管相连，引风机的出风口与外排烟囱相连，烟囱上设置调节风门和循环风管道，循环风管道与所述热风装置相连。
8.根据权利要求7所述的加工系统，其特征在于：所述热风管路、料管、风管和循环风管道均设置有温度和压力变送器，所述循环风管道均设置有调风阀，所述热风管路上设置有冷风调节阀。
9.根据权利要求7所述的加工系统，其特征在于：所述热风管路、料管、风管、循环风管道和收尘器外均设置有保温结构，可有效减小系统的热辐射的同时避免结露而造成物料粘结及堵塞。
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