早期,重钙在塑料制品中主要是达到塑料制品增容、增重、降低成本等作用。随着塑料行业的发展,重钙在塑料加工中的作用扩展到:①提高加工性能、分散性能;②提高尺寸稳定性、刚性和韧性;③提高耐热性、抗老化以及抗紫外线性能;④(部分)取代昂贵的白色颜料,起到一定的增白作用;⑤提高制品的表面光泽和表面平整性等。
一、塑料用重钙加工的设备与技术工艺
从塑料用重钙产品加工来看,在满足塑料市场对产品性能及其精细化发展要求的条件下,就看加工设备是否节能,节能就意味着经济效益的提高。根据调查,国内重钙资源大多品质优良、纯度高、白度高,一般不需经过浮选或其他除杂工艺,仅需超细粉磨分级即可。因此选择性能优越、质量可靠的粉磨分级设备和工艺是非常重要的。
目前我国的雷蒙磨、高压磨等国产粉磨设备,在一定程度上满足了国内重钙产品加工的需求,实现了一定的经济效益,但是,随着产业现代化的发展,需继续对该类型设备进行技术革新,以期适应现代非金属矿产业规模化及其产品精细化发展的市场需求。近年来,国内重钙加工企业在探索非矿产业规模化和产品精细化发展之路时,目光开始转向高效、节能型的装备与技术,而欧版磨粉机等装备及其配套技术为实现重钙产业规模化和产品精细化发展提供了典型范例。
按照塑料用重钙加工的设备类型及成品细度范围,适合塑料用重钙加工的设备及工艺主要有欧版磨系统、立式磨系统、超细环辊磨系统。
1.1 适合生产33~200μm重钙粉的技术及工艺
该细度范围内的重钙粉加工可选择欧版磨机和立式磨机等产品,系统均为干法生产,实现自磨自选,通过变频高效选粉机,可直接制备重钙粉,无需再经过外部筛分或分选。由于采用内部循环风,可快速将符合成品的重钙粉吹选出,完全避免过粉磨现象,大大提高了产量和生产效率,同时由于采用了先进的除尘器,系统达到国家环保要求。
1.1.1 欧版磨机系统
欧版磨机系统为闭路系统(见图1),是在国产雷蒙磨和摆式磨的基础上,引进欧洲先进的设计理念及标准,潜心开发出的具有国际领先技术水平,拥有多项自主专利技术的粉磨设备,该机型采用了锥齿轮整体传动、内部稀油润滑系统、弧形风道等多项专利技术。
欧版磨粉机作为一种高效节能装备,其技术特点是单机生产能力大,易于规模化生产、单位产品能耗低,生产的产品粒度分布广、纯度好、流动性好,一次成品细度d97=33~200μm,单机生产能力依机型不同在6~35t /h。
该系统采用的设备主要有破碎机、提升机、电磁振动给料机、欧版磨粉机(见图2)。由于欧版磨粉机内部带有选粉装置,不需外部的选粉机,使得流程简单。
1.1.2 立式磨系统
立式磨系统为开路系统(见图3),是结合德国莱歇、非凡、伯利鸠斯以及丹麦斯密斯等公司的技术优势,结合中国的工况条件而开发设计的一款大型化、工业化制粉设备,尤其适用于规模化的碳酸钙粉碎加工,其自动化程度高、生产成本低、效率高,一次成品细度d97=33~200μm,单机生产能力依机型不同在20~80t/h。
立式磨主要由传动装置、磨辊与磨盘、分级装置、加压和润滑装置、机壳与机座等五大部分组成(见图4)。分级装置由传动系统、转子、导向叶片、粗粉锥斗、出风口(细粉出口)等组成,是保证产品质量的关键性部件,有动态、动静态组合及高效转子多种结构型式。
立式磨是利用磨辊与磨盘的相对运动对物料进行料床粉碎,辊压增加,物料细度变小;磨细的物料靠气流将其带起,由其上面的分离器(分级机)在磨内分级,粗粉落入磨盘重新被粉碎;合格细粉由风送出磨至袋收尘器收集。
1.2 适合生产3~33μm重钙粉的技术及工艺
该细度范围内的重钙粉加工可选择超细中速微粉磨,系统为干法生产,实现自磨自选,通过变频高效选粉机,可直接制备重钙粉,无需再经过外部筛分或分选。采用先进的除尘器,系统达到国家环保要求。该机主要应用于超细碳酸钙的粉碎加工,一次成品细度d97=3~33μm,单机生产能力依机型不同在0. 5~8t / h 。
超细中速微粉磨的全套配置为: 锤式破碎机、斗式提升机、储料仓、给料机、微粉磨主机、变频分析机、隔音房、双旋风集粉器、脉冲除尘系统等(见图5)。
据下游使用客户反映,采用上述几种工艺装备,生产的重钙产品的白度、杂质含量等理化指标均符合塑料用重钙产品的要求。在d97、d100指标近似的条件下,系统出品的重钙粉与球磨机工艺出品的重钙粉相比,从理化特征来看,具有粒度分布窄、细粉含量适中、颗粒形态扁平的特点;从应用的角度来说,该系统出品的重钙粉具有产品流动性好、分散性好、吸油值低优势。该粉特别适宜于提高塑料材料的机械强度和造纸行业涂布需求。
2 塑料用重钙粉制备工艺应用情况
上述几种工艺目前已广泛推广应用,尤其在一些碳酸钙生产基地,如浙江长兴、安徽池州、江西永安等地,这些地区大部分雷蒙磨等使用厂家为了适应重钙产品精细化发展,也纷纷效仿该系列生产技术。实践证明,采用上述干法工艺生产的产品粒度具有分布窄、分散性能好、流动性好、白度高等优点,而且单机生产能力大、单位产品能耗低。根据目前我国塑料用重钙产业发展的实际情况及非金属矿节能减排要求,推广应用该类技术是较好解决(目前重钙及非金属矿行业高能耗和技术设备落后的有效办法。
3 结语
在我国塑料工业中已显现出用重质碳酸钙取代轻质碳酸钙的趋势。然而,目前在我国塑料工业生产中所使用的重质碳酸钙与轻质碳酸钙数量之比约为5∶1,远未达到国际上的(14~18)∶1的比例。因此,需加快塑料用重钙产品精细化发展,这不仅要求加工企业对原矿品质的慎重选择,更要注重加工设备与工艺的选择。
欧版磨机等装备与配套工艺选型为其产品精细化发展和产品附加值的提高,奠定了坚实基础。欧版磨装备及其工艺生产的重钙产品不仅可以满足塑料市场对产品性能的要求,还促进了塑料用重钙产品精细化和规模化发展,适应市场对中高端精细化产品的需求。欧版磨装备及技术是国家大力倡导的节能降耗新技术,作为近年来干法超细粉碎技术的主要进展之一,符合重钙等非金属矿加工要求,单位产品能耗低、产品白度高的原则。
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