尚立君
(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司機(jī)電檢修分公司)
磁性材料是一種重要的功能材料,廣泛應(yīng)用于各類電力、電子產(chǎn)品中。硬磁材料是相對(duì)于軟磁材料而言的,是指磁化后不易退磁,能長(zhǎng)時(shí)間保留磁性的一種鐵氧體材料[1-8]。這種材料不僅可以用于電信器件中的錄音器、微音器、拾音器、電話機(jī)以及各種儀表的磁鐵,而且在污染處理、醫(yī)學(xué)生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用[9-10]。制備鐵氧體有陶瓷法、化學(xué)共沉淀法、水熱合成法、溶膠-凝膠法和熔鹽法等,工業(yè)上批量生產(chǎn)鐵氧體的主要方法為陶瓷法,多采用干法混合球磨技術(shù)進(jìn)行鐵氧體的制造,其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程為原料選取→配料→1 次球磨→混料→預(yù)燒→粉碎過(guò)篩→加入2次配方→2次球磨→壓制成型→燒結(jié)→磨削加工[11-14]。在制備過(guò)程中,通過(guò)2 次球磨將預(yù)燒料顆粒磨得細(xì)小均勻可獲得更高的矯頑力,這就對(duì)工藝和機(jī)械設(shè)備提出了更高的要求。球磨機(jī)入料的性質(zhì)決定了球磨產(chǎn)品的性質(zhì),粉碎過(guò)篩流程采用傳統(tǒng)的對(duì)輥破碎機(jī),為了使2次球磨入料性質(zhì)更好,應(yīng)探索使用新型設(shè)備用于預(yù)燒料的破碎[15]。
鐵氧體磁性材料也是高能耗產(chǎn)業(yè),伴隨著磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)移,我國(guó)已經(jīng)成為“磁都”,每年鐵氧體的產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下,材料企業(yè)的“節(jié)能降耗、降本增效”工作迫在眉睫。高壓輥磨機(jī)作為一種高效節(jié)能的粉碎設(shè)備,經(jīng)過(guò)高壓輥磨機(jī)粉碎的產(chǎn)品粒度小、分布均勻,粉碎產(chǎn)品內(nèi)部可產(chǎn)生大量裂紋,能夠有效降低bond 球磨功指數(shù),節(jié)能效果明顯[16-19]。高壓輥磨技術(shù)在干法混合球磨技術(shù)制粉工藝中受到關(guān)注。
本研究以某材料廠預(yù)燒結(jié)后的礦樣為對(duì)象,考察高壓輥磨工藝對(duì)磨礦效果的影響,并與對(duì)輥機(jī)磨礦效果對(duì)比,為提高磨礦效率及節(jié)能降耗提供基礎(chǔ)依據(jù)。
試樣為某材料廠預(yù)燒結(jié)后的礦樣,對(duì)礦樣進(jìn)行混勻、縮分,取樣后進(jìn)行粒度篩析,考察初始粒度組成情況(表1)。
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由表1 可知,樣品的粒度分布不均,3.0~5.0 mm粒級(jí)含量25.45%,占比最多,+3.0 mm 粒級(jí)是試驗(yàn)中的主要處理對(duì)象。
試驗(yàn)采用中鋼天源自主研發(fā)的GM100/30型高壓輥磨機(jī),該輥磨機(jī)由給礦料倉(cāng)、給礦閘板(液壓)、輥磨機(jī)主機(jī)等組成,物料可通過(guò)行車吊裝卸入給礦料倉(cāng)中,通過(guò)高壓輥磨機(jī)后排出。其中,高壓輥磨機(jī)輥徑1 000 mm,輥寬300 mm,轉(zhuǎn)速0~20 r/min,柱釘輥面,最大工作壓力9.0 MPa、最小輥間距5 mm,壓力、間距均可調(diào)節(jié),裝機(jī)功率132 kW×2(圖1)。
試驗(yàn)采用2PG0425 型對(duì)輥破碎機(jī),輥徑400 mm,輥寬250 mm,進(jìn)料口小于25 mm,間距可調(diào)節(jié),電機(jī)功率3 kW×2,處理能力1.5~10 t/h(圖2)。
稱取一定質(zhì)量的礦樣,在適宜條件下進(jìn)行碎礦試驗(yàn),將碎礦產(chǎn)品混勻后取樣進(jìn)行篩析。
稱取150 kg 原礦,設(shè)置高壓輥磨機(jī)輥間距10 mm、轉(zhuǎn)速10 r/min 進(jìn)行開(kāi)路試驗(yàn),產(chǎn)品粒級(jí)篩析結(jié)果見(jiàn)表2。
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由表2 可知,3.0~5.0 mm 粒級(jí)含量16.63%,占比最多;與表1 相比,-5.0 mm 粒級(jí)含量比原礦增加12.01 個(gè)百分點(diǎn),3.0~5.0 mm 粒級(jí)含量比原礦減少8.82 個(gè)百分點(diǎn), -0.63 mm 粒級(jí)含量比原礦增加12.63個(gè)百分點(diǎn)。
稱取30 kg 原礦,設(shè)置對(duì)輥破碎機(jī)輥間距為18 mm進(jìn)行開(kāi)路試驗(yàn),產(chǎn)品粒級(jí)篩析結(jié)果見(jiàn)表3。
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由表3可知,3.0~5.0 mm粒級(jí)含量24.04%,占比最多;與表1相比,-5.0 mm粒級(jí)含量比原礦增加0.42 個(gè)百分點(diǎn),3.0~5.0 mm 粒級(jí)含量比原礦減少1.41 個(gè)百分點(diǎn),-0.63 mm 粒級(jí)含量比原礦增加2.38個(gè)百分點(diǎn);與表2 相比,-5.0 mm 粒級(jí)含量比高壓輥磨產(chǎn)品少11.60個(gè)百分點(diǎn),3.0~5.0 mm 粒級(jí)含量比高壓輥磨產(chǎn)品多7.41 個(gè)百分點(diǎn),-0.63 mm 粒級(jí)含量比高壓輥磨產(chǎn)品少10.25個(gè)百分點(diǎn)。
高壓輥磨試驗(yàn)和對(duì)輥試驗(yàn)的粉碎產(chǎn)品粒度較細(xì),運(yùn)用羅辛-拉姆勒分布對(duì)其粒度特性進(jìn)行描述,R-R方程為[20]
式中,R為粒度大于x的正累計(jì)產(chǎn)率,%;d為顆粒直徑或篩孔寬,mm;b為與產(chǎn)物粒度相關(guān)的參數(shù);n為與物料性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。
不同碎磨條件下產(chǎn)品粒度回歸結(jié)果見(jiàn)表4。
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當(dāng)d<<exp(1/b)時(shí),b對(duì)R降低的影響起主要作用,b越大,R越小,R下降越快,粒度分布就越均勻[20]。2 種試驗(yàn)下均為d<<exp(1/b),可知高壓輥磨試驗(yàn)產(chǎn)品的粒度分布更加均勻。
(1)預(yù) 燒 結(jié) 后 的 礦 樣3.0~5.0 mm 粒 級(jí) 含 量25.45%,占比最多。高壓輥磨機(jī)產(chǎn)品3.0~5.0 mm 粒級(jí)含量比原礦減少8.82個(gè)百分點(diǎn),3.0~5.0 mm粒級(jí)含量比對(duì)輥機(jī)產(chǎn)品多7.41 個(gè)百分點(diǎn);高壓輥磨機(jī)產(chǎn)品-0.63 mm 粒級(jí)含量比原礦增加12.63 個(gè)百分點(diǎn),-0.63 mm粒級(jí)含量比對(duì)輥機(jī)產(chǎn)品多10.25個(gè)百分點(diǎn)。
(2)預(yù)燒結(jié)后的礦樣使用高壓輥磨機(jī)碎樣比對(duì)輥機(jī)碎樣效果好,粒度分布更加均勻,產(chǎn)品相對(duì)更細(xì)。高壓輥磨機(jī)應(yīng)在干法混合球磨制粉工藝中是可行的,最優(yōu)的碎樣效果還需后續(xù)試驗(yàn)尋找,在干法混合球磨技術(shù)制粉工藝中還應(yīng)與球磨機(jī)共同考慮。