Молотый карбонат кальция (GCC) Это промышленный порошок, получаемый путем механического измельчения природного кальцита, мрамора или известняка. Как наиболее широко используемый неорганический наполнитель, качество сверхтонкого измельчения карбоната кальция — до микронного или даже субмикронного уровня — напрямую определяет его ценность в высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как производство бумаги, пластмасс, резины и покрытий.
Поскольку отрасли, работающие в смежных отраслях, требуют более узкого распределения частиц по размерам, большей белизны и меньшего поглощения масла, производство претерпело эволюцию. Это уже не простое дробление, а точно контролируемый системный процесс. Ниже представлены шесть наиболее распространенных процессов сверхтонкого измельчения, используемых в отрасли сегодня.
Традиционное измельчение в мельнице Раймонда (первичный сухой процесс)
Мельница Raymond является «неизменным фаворитом» в сфере переработки целлюлозы в странах Персидского залива. Хотя она и не конкурентоспособна в строгой области «сверхтонкого» помола (D90 < 5 мкм), она по-прежнему занимает значительную долю рынка порошков среднего размера (от 200 до 400 меш).
- Принцип процесса: Принцип работы основан на центробежной силе, создаваемой измельчающими валками, подвешенными на звездообразной рейке. Вращаясь, валки плотно прижимаются к измельчающему кольцу. Материал измельчается и перемалывается между ними. Внутренний вентилятор подает измельченный порошок в зону классификации в верхней части установки.
- Преимущества: Высокая степень интеграции, компактные размеры, низкий порог инвестиций и чрезвычайно простое управление.
- Ограничения: Высокая износостойкость. Легко вносит примеси металлического железа, что снижает белизну. Из-за ограничений классификации трудно получить высококачественный ультратонкий порошок с размером частиц более 800 меш.
Технология сверхтонкого вертикального валкового измельчения (VR Mill) (крупномасштабный сухой процесс)
Вертикальная валковая мельница сверхтонкого помола представляет собой современную тенденцию к крупномасштабной и интеллектуальной сухой переработке. В настоящее время это один из наиболее эффективных методов сверхтонкого помола карбоната кальция.
- Характеристики процесса: В основе метода лежит принцип измельчения материала в слое. Измельчающие ролики, приводимые в движение гидравлической системой, оказывают давление и сдвиговое усилие на слой материала на вращающемся диске. Этот процесс обычно включает в себя многоголовочные высокоточные турбинные классификаторы.
- Основные преимущества:
- Чрезвычайно низкое энергопотребление: По сравнению с традиционным шаровым измельчением, энергопотребление вертикальной мельницы может быть снижено более чем на 301 тонну на 3 тонны.
- Высокая вместимость: Одна машина может производить от 5 до 20 тонн продукции в час. Это делает ее идеальной для крупных заводов с годовым объемом производства, превышающим 100 000 тонн.
- Встроенная модификация: В систему легко вводить вещества для нанесения покрытия. Это позволяет одновременно выполнять шлифовку и модификацию поверхности.
- Приложения: Пластиковые мастербатчи, искусственный мрамор и ПВХ-трубы, где контроль затрат имеет решающее значение.
Сухой Шаровая мельница + классификатор, замкнутый цикл процесса (Высокогибкий сухой процесс)
В настоящее время это наиболее зрелое и стабильное решение для производства высококачественного порошка GCC с размером частиц от 1250 до 2500 меш (D90: 5–12 мкм).
- Поток процесса: Шаровая мельница служит основным измельчающим устройством. Она футерована керамическими пластинами и заполнена шариками из высокоглиноземистого материала. После измельчения материал подается в сверхтонкий воздушный классификатор с помощью элеватора. Классификатор отбирает качественный мелкодисперсный порошок. Крупные частицы (брак) возвращаются в шаровую мельницу для повторного измельчения.
- Технические особенности:
- Превосходная морфология частиц: Длительное измельчение в шаровой мельнице сглаживает края частиц. В результате получаются частицы почти сферической формы, что помогает снизить поглощение масла в последующих процессах переработки пластмасс.
- Многоэтапная привязка: Соединив последовательно несколько классификаторов с разной скоростью, можно одновременно производить в одной шаровой мельнице гранулы различной фракции (например, 800 меш и 2500 меш).
- Ключевой момент: Для предотвращения пожелтения порошка из-за перегрева необходимо строго контролировать расход шаров и повышение температуры.
Высокоскоростная ударная мельница / процесс ACM (сухой процесс с коротким потоком)
Для применений, требующих очень узкого распределения частиц по размерам (РРЗ), высокоскоростные ударные процессы, подобные тем, что использует компания Epic Powder, демонстрируют превосходные результаты. Эта установка с коротким потоком представляет собой высокореактивный подход к сверхтонкому измельчению карбоната кальция.
- Выбор оборудования: Типичными примерами являются серии ACM или системы пневматических мельниц от Epic Powder.
- Механизм: Молотки на роторе ударяют по материалу с высокой линейной скоростью. Материал подвергается высокочастотному удару и сдвигу между футеровкой статора и ротором.
- Преимущества:
- Высокая эффективность: Для продуктов с размером частиц от 400 до 1000 меш его эффективность значительно превосходит эффективность мельницы Раймонда.
- Простота в обслуживании: В отличие от сложных вертикальных или шаровых мельниц, изнашиваемые детали ударной мельницы можно заменить очень быстро.
- Приложения: Высококачественные покрытия и предварительная обработка для наполнителей, используемых при нанесении покрытий на бумагу.
Процесс измельчения в мокрой шаровой мельнице / перемешивания (прорыв на наноуровне)
Когда требования GCC достигают значения D90 < 2 мкм (или даже D50 < 0,5 мкм), сухие процессы становятся неэффективными из-за агломерации частиц и электростатических помех. На этом этапе становится обязательной влажная обработка.
- Процесс: Предварительно измельченный порошок (например, с размером частиц 400 меш) смешивают с водой и высокоэффективными диспергаторами для образования суспензии. Эта суспензия поступает в горизонтальную или вертикальную мельницу с мешалкой. Мельницу заполняют ультратонкими шариками из диоксида циркония (диаметром 0,5–2 мм).
- Преимущества в производительности:
- Исключительная тонкость помола: Способен производить суспензии размером менее микрона, «молочно-белого» цвета.
- Высокая непрозрачность: Чрезвычайно мелкий размер частиц обеспечивает GCC превосходную укрывистость и гладкость при нанесении покрытий на бумагу.
- Факторы, связанные с затратами: Для влажной обработки требуется много энергии для последующей сушки (например, распылительной сушки). Поэтому ее часто подают непосредственно в виде суспензии на расположенные поблизости бумажные или лакокрасочные комбинаты.
Двухэтапный комбинированный процесс шлифовки (сухая и влажная).
Для достижения наилучшего соотношения цены и качества лидеры отрасли часто используют двухэтапный комбинированный процесс: «Сухая предварительная шлифовка + Влажная сверхтонкая шлифовка».
- Этап 1: Вертикальная или шаровая мельница перерабатывает исходную руду до размера частиц D90 = 20–30 мкм. На этом этапе наиболее эффективна и экономически выгодна сухая обработка.
- Этап 2: Сухой порошок, полученный на первом этапе, используется в качестве сырья для мельницы с мокрым перемешиванием. Его измельчают до тех пор, пока D90 < 2 мкм.
- Преимущества: Это позволяет избежать неэффективности и сильного износа, вызванных подачей крупных частиц непосредственно в мокрую мельницу. За счет оптимизации каждого этапа общее энергопотребление линии может быть снижено более чем на 201 тонну на 3 тонны.
Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе процесса.
В реальных производственных условиях «лучший» процесс не обязательно является самым дорогим. Для его эффективного использования необходим баланс трех факторов:
1. Целевой размер и распределение частиц (PSD)
- Для D90: 10–15 мкмВертикальная вальцовая мельница является лидером по эффективности.
- Для D90: 2–5 мкмВыберите шаровую мельницу с высокоточным классификатором или сразу переходите к мокрому измельчению.
2. Поглощение масла
Это напрямую влияет на затраты для конечных потребителей. Шаровое измельчение производит округлые частицы, которые обычно имеют меньшее маслопоглощение, чем игольчатые частицы, образующиеся при измельчении в ударных мельницах.
3. Окружающая среда и автоматизация
Современная горнодобывающая промышленность требует «экологически чистых и беспыльных» операций. Передовые системы, такие как системы от Epic Powder, создают условия отрицательного давления для обеспечения соответствия нормам по содержанию PM2.5. Кроме того, интегрированные системы ПЛК могут контролировать D90 в режиме реального времени для обеспечения стабильного качества.
Заключение
Сверхтонкая обработка GCC — это уже не просто «измельчение». Это комплексное применение механики жидкости, механики материалов и химии поверхности. От традиционных мельниц Раймонда до вершины технологий мельниц с мокрым перемешиванием — каждый процесс занимает своё место.
В будущем тенденции будут смещаться в сторону сверхвысокой производительности (более 200 000 тонн на линию), экстремальной тонкости помола (субмикронная) и комплексной модификации поверхности. Для производителей научный подход к выбору оптимального решения для измельчения является ключом к переходу от «продажи горных пород» к «продаже передовых материалов».
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Джейсон Ван