导读：
石英砂生产线工艺√的设备选型_能源/化工_工程科技_专业资料。超纯超细石英砂生产线工艺的设备选型，工艺流程以及各设备的特 点，解决了长期以来困绕石英砂生产的一些技术难题,得出球▲磨机配分∴ 级机工艺是超细超纯石【英砂大规模生产的有效途径▃。 关键词：超纯超细石英砂（
超纯超细石英砂生产线工艺的设备选型，工艺流程以及各设备的特 点，解决了长期以来困绕石英砂生产的一些技术难题,得出球磨机配分 级机工艺是超细超纯石英砂大规模生产的有效途径。 关键词：超纯超细石英砂（粉）；球磨机；分级机 1、 前言： 石英砂（粉）是重要的非金属矿物，是近百种工业产品的原料，主 要用于玻璃√工业、铸造业、填料领域、生产金属硅及电子工业等。随着 国民经济的发展和科学技术的进步，特别是光伏产业和电子工业的快速 发展，对高档超纯石英砂（粉）的需求量不断增加，这就对石英砂 （粉）的生产加工提出了更『高的要求ζ←。 我国石英砂（粉）的生产厂家众多，但普遍存在生⌒ 产规模小、产品 档次低。难以达到规模化加工以降低生产成本，提高产品档次，顺应市 场需求的变化，提高经济效益↘的目的。目前生产粗粉主要用石碾，锤破 等，用这些方法进行粉㊣ 碎，产品粒度粗，难以达到超细超纯的目的，另 外设备☆内部难以进行防护，产品加工过程中原料ξ 直接与钢材接触，设备 磨损严重，造成设备使用成本过高，产品铁质污染严重，难以保证产品 纯度。生产细粉▽主要用气流粉碎机，气流粉碎机是利用高速气流的能量 对固体物料进行超细粉碎的设备，广泛用于非金属矿物及其它脆性物料 的粉碎，产品细度一般可达3-45um。气流粉碎机能保证产品细度和纯度 的要求，但气流粉碎机能耗高、产量低，难以适应市场需求。因此市场 急需开发节能环保，能形成规模化生产的石英〗砂（粉）生产线。 为解决◇上述问题，适应市场迫切需求，一种新型节能环保球磨机配分级 机石英砂（粉）生产线应需而生，目的是将←球磨机配分级机生产工艺应 用于石英砂（粉）生产，以满足当前石英砂（粉）加工生产的需求，使 生产线综合性能指标优于其它生产线形式，达到节能、环保，超纯，适 宜规模化生□ 产，保证︼生产的石英砂（粉）产品细度好、纯度高，满足市 场对高档次石英（粉）的需求，提高企业经济效益和社会效益。 2 、生产线的设备构成及基本原△理 本生产线由球磨机〓入料系统、球磨机、分级机入料系统、气流分级 机主机、旋风收集器、脉冲除尘器、高压引风机、电器控制系统、粗料 返回系统组成。经过╱前期粉碎的小于3mm原料，由球磨机入料◎系统经入 料中空轴螺旋均匀地进入磨机∩仓，仓内设有石英或刚玉衬板，内装不同 规格石英球或钢玉球，筒体转动产生离心力将介质球带到一定高度♂后落 下，对物料产生冲※击和研磨作用。达到要求的粉状物通过卸料箅板排 出，完成粉磨作业。球磨机出来的细粉经分级机入料系统在引风】机引力 的作用下进入气流分级机内部充分分散后到达分级区，在分级区物料受 到分级叶轮旋转产☆生的离心力和引风机引力的∩双重作用，较细的粒子受 到的离心力小于引风机引力经过叶轮间隙进入旋风收集器和脉冲除尘器 进行收集成为成品，较粗粒子受到的离心力大于引风机引□ 力被甩到分级 机筒壁失速后滑落到分级机下部排出。分级机下部排出的粗料经粗料返 回系统◥返回球磨机继续粉磨进行下◇一个循环。整个系统组成∞一个闭路循 环系统负压运行，无粉尘污染，经引々风机排出的气体为符合环保要求的 洁净气体。 3 、生产线〓的设备选择及相关研究 (1)球◣磨机配分级机石英砂（粉）生产线球磨机的选择 球磨机作为一种粉磨设备，其研磨能力的好坏，直接决定了能否█实 现规模化生◥产。在石英砂的生产中，我们通选用高细球◥磨机，其必须满 足一◣定的长径比、合理的磨内结构、衬板研磨介质的配比等影响因素的 要求。出磨细粉率是影响分级的一个重要因素，其必须满足一定的比 例，才能保证分级产量高。影响出磨细粉率最为明显的因素是球磨机的 长径比、研磨介质级配和介质充填率，再者还要解决糊磨和过研磨现 象。对于石英砂的生产球磨机的选取一般长径比3-4，研磨介质多采≡用 4-5种左※右不同规格的介质，介质充填率可以在28-35%之间调节。另为 保证研磨过程的产品纯度，球磨机内部的衬板和研磨介质不能采用金属 材质，而应选用石英材质或三氧化㊣ 二铝陶瓷材质。 (2)球磨机配分级机石英砂（粉）生产线气流分级机系统的研究 气流分级机系统是保证粉体质量的关键设备之一，衡量一台∮气流分 级机的分级质量，关键在于，首先看其能否稳定限制细粉中大颗粒的含 量、其次是分级效率的高低、再者是设备运转稳定〇性如何。HF系列气流 分级机采用立式大叶轮结构，电机采用无级变频调速，能有效的截止大 颗粒，产品分级效率高，设备运转平稳，处理量大，能有效满足石英砂 分级的要求。由于石英比重大，在引风机的配置上应选用大风量、高风 压的高压●离心风机；另石英的硬度高，莫氏硬度7左右，对设备的磨损 大，同时石英产品要求铁杂质的含量低，为解决〓这个问题，设备内部及 系统管道内需用三氧化二铝陶瓷片进行超纯耐磨防护，分级机叶轮叶片 采用高分子耐磨材料，设备╳的出料部分不能采用星型卸料器，而应采用 对夹式气动蝶阀进行卸料。 (3）球磨机配分级机石英砂（粉）生产线结构的研究 一条ξ生产线运行的好坏与生产线的结构是否合理密切相关，根据石 英性质及产品的要求，通过大量征求客户意见和对生产线进行客观分 析，认为将球磨机和分级机形成闭路循环系统生产石英砂（粉）最为合 适，即球磨机与分级机系统串联，原料经球磨机研磨后经出料口通过分 级吸料管在引风机引力的作用下进入♀分级机进行分级，合格的产品被旋 风收集器收集，过细的粉尘通过脉冲除尘器收集下来，引※风机排出气体 为洁净气体，分级机下部排出的粗料通过粗料返回系统返回球磨机继续 进行研磨，开始一个◤新的研磨分级循环。 (4）球磨机配分级机石英砂（粉）生产线控制系统★的设计：球磨机配分 级机石英砂（粉）生产线所用单机设备较多，流程较复『杂，单机设备各 自进行控制，操作麻烦易误操作，产品质量稳定性较差。为提高 生产线的可操作性和保证产品质量，决■定采用生产线集中控制系统，用 一套电气控制系统控制整条生产线、球磨机配分级机石英砂（粉）生产线的产品开发 由于石英砂生产企业所↘要求的生产规模各不相同，节能环保球磨机 配分级机石英砂（粉）生产线的开发应Ψ 成系列，根据市场需求和设备情 况可开发HMF-050、HMF-100、HMF-200、 HMF-400、HMF-600五种型 号的生产线。 对生产线所配球磨机型号、分级机型号，适宜的㊣原料粒度、产品细 度，能达到分级↑精度，产品产量，系统所需风量、能耗进行确定。生产 线 生产线设计参数表 型号 项目 HMF-50 HMF-100 HMF-200 HMF-400 HMF-600 1球磨机型 Ф1200X4500Ф1500X5700Ф1830X7000Ф2200X7000Ф2400X7500 号 2分级机型HF050 HF100 HF200 HF400 HF600 号 3 生产线 1200-1800 3500-4000 5000-6000 7000-10000 （Kg/h） 5产量 480-600 （kg/h） 720-1080 2100-2500 3000-3600 4500-6000 6 细度 3～50 可调 3～50可调 3～50可调 3～50可调 3～50可调 （um） 7 分级精 D97 D97 D97 D97 D97 度 8 过滤面 ≥50 积（m2） ≥70 ≥100 ≥120 ≥200 9 粉尘浓 度 ≤40 ≤40 ≤40 ≤40 ≤40 （mg/m3） 10 工作制连 续 5 生产线产》品的制造工艺 节能环保球磨机配分级机石英砂（粉）生产线是球磨机研磨技术与 气流分级技术的有机结合，为将各自的技术优势都能发挥出来，在生产 线的制造工艺方面，我们层层把关、步步设防。另外，由于石英硬度 高、磨耗大，石英产品对铁质污染要求严，因此对生产线的制造工艺提 出了更高的要求。 (1) 球磨机改造工艺：普通球磨机的衬板和磨介多为金属材质，由于 石英产品对铁质污染要求严，因此生产线∞所用球磨机的衬板和磨介不能 用金属材质。经分析研究认为可以采用石英衬板和石英球磨介或用三氧 化二铝陶瓷衬板和三氧化二铝陶瓷球磨介，用石英衬和石英球磨介投⊙资 成本低，但磨机的∑ 磨矿效率较用陶瓷衬和陶瓷磨介的效率低；用陶瓷衬 和陶瓷球磨介投资成本较高，但磨机的磨矿效率高，具体采用什么样ζ 的╱ 衬板和磨介要根据客户的承受能力和客户的要求去做。当采用石英衬和 石英球磨介时，衬板厚度一般大☆于10cm，其余尺寸据磨机的规格定，用 500#以上的白水泥将衬板粘贴在球磨机筒体上，磨介规格根据产品粒度 的要求配4~5种不同的〒规格；当采用三氧化二铝陶瓷衬板和三▼氧化二铝 陶瓷磨介时，衬板的粘贴和磨介的选取和用石英衬板和石英球磨介的情 况相似。 (2) 分级机系统的○生产工艺：设备整体材质选用优质碳素结构钢，设 备的制作严格按图纸、按工艺、按标准要求制作，外购件选用国内知名 品牌的☆产品。 ①设备内部防ㄨ护：石英产品硬度高、磨耗大，对铁质污染要求 严，用于石英生产的分级机要求必须耐磨且最大限度的︽防止铁质污染， 为解决这个问题分级设备筒体内部、连接管道内部要进行超纯耐磨防 护。设备内部的防护可以采用聚氨脂板和三氧化二铝陶瓷片，用聚氨脂 板粘贴♀不牢固、易脱落，且耐磨性较差；三氧化二铝陶瓷片用陶瓷粘结 剂粘贴在设备筒体内部，牢固〓不易脱落、耐磨，正常使用◣情况下1~2年 内不用维修，所以设备内部及连接管道内部我们选用陶瓷片进行耐磨超 纯防¤护处理。 ②分级叶轮：分级叶轮是分级机的关键部件，分级叶轮的□好坏直 接关系到设备的分级精度，分级过程中物料在引风机引力和叶轮旋转产 生的离心力作用下实现↘分级，合格的产ぷ品通过叶轮片间的间隙进入下一 级进行收集下来，粗料通过分级机下部排出。物料高速通过叶轮片间隙 时对叶▆轮特别是叶轮片产生冲刷，叶轮的磨损严重，叶轮片如采用普通 材质难以保证叶轮寿命和避免铁质污染，我们选用高分子耐磨材料叶 片，且成【斜角结构安装在叶轮基体上，从而有效解决了耐磨和铁质污染 问题，提高分级精度。 ③设备出料部分：分级设备的出料部分通常选用▲星型卸料√器作为 出料装置，但由于星型卸料器的卸料叶轮为金属材质且为旋转部件，运 行过程中易产生铁质污染，气密性不①好，卸料叶轮磨损严重，出料部分 寿命短。通过对比实验研究，我们选用两个对夹式气动蝶阀作为出料装 置，从而有效解决铁质污染，提高了出料部▃分的使用寿命，保证系统的 正常运行 分级系统工艺如图1所示： 图1 分级系统工艺示意图 1-分级电机 2-分级叶轮 3-复合材料№叶轮叶片 4-上下高分子防护板 5进料管 6-分级腔体 7-下料装置 8-产品出口 9-高铝陶瓷片 (3)生产线组装工艺：节能环保球磨机配分级机石英砂生产线是球磨 机研磨工艺和分■级机分级工艺的有机结合，整条生产线采用串联结构形 式。经过前期粉碎的小于3mm原料经除铁器除铁后，由球磨机卐入料系统 经入料中空轴螺旋均匀地进▽入磨机仓，仓内设有石英或刚玉衬板，内装 不同规格石英球或钢玉球，筒体转动产生离心力将介质球带到一定高度 后落下，对物料产生冲※击和研磨作用。达到要求的粉状物通过卸料箅板 排出，完成粉磨作业。球磨机出来的细粉经分级机入料系统在引风机引 力的ξ 作用下进入气流分级机内部充分分散后到达分级区，在分级区物料 受到分级叶轮旋转产生的离心力和引风↑机引力的双重作用，较细的粒子 受到的离心力小于引风机引力经过叶轮间隙进入旋风收集器和脉冲除尘 器进行收集成为成品，较粗粒子受到的离心力大于引风机引力被甩到分 级机筒壁失速后滑落到分级机下部排出。分级机下部排出的粗料经粗料 返回系统◣返回球磨机继续粉磨进行下卐一个循环。整个系统组△成一个闭路 循环系统负压运行，无粉尘污染，经引风机排出的气体为符合环》保要求 的洁净气体。 流程如图2所示。 图2 节能环保型球磨机配分级机石英砂生产线 生产线现场运行情况 目前安装在凤城粉体材料厂的三条HMF200球磨机配分级机生产线年，设备运行故︼障率 低，生产线工艺系统匹配合理，生产的产品纯度高无铁质污染，产品单 台产量每小时达2.5t。 凤阳凤城粉体材◤料厂Ф1.83X7m球磨机+HF200分级机现场运行图片如图3 所示。 图3 现场运行照片 7 生产线， 新型生产设备其特征是使用高分子复合材料叶轮片。 2， 新型生产设备其特征是高分子材料叶轮上下防】护板。 3， 新型生产设备其特征是整台设备的陶〓瓷防护工艺。 8 结论 通过对节能环保型球磨机配分级机石英砂生产线的开发和∩应用得出 如下结论： (1)节能环保型球磨机配分级机石英砂生产线的能耗低、单机产量 大，所生产的产品质量稳定、几乎无铁质□污染，有效的解决了石英砂生 产单机产量低、铁质污染严重、设备磨损严重寿命短的难题。 (2)节能环保型球磨机配分级机石英砂生产线的▅现场运行安全、 可靠、高效，设备维护量极小。 (3)从球磨机配分级机石英砂生产线的发展前景来看，作为一种 即节能环保又①能保证石英砂产品纯度的生产线必将有广阔的市场，具有 良好的市场前景，并可以给生产厂家带来良好的经济效益。 (4) 当前国际公认的超纯石英砂是高于美国尤尼明（UNIMIN）公 司IOTA-CG标准（杂质小于22ppm）的高█技术产品，是半导体行业的重要 支撑材料，目前国内超纯石英砂的生产尚属空白。 (5) 我国半导体及光通讯行业对超纯石英∞砂的国产化呼声很高， 在这种积极的产业背景下，华特磁电科技股份有限公司，通过对“石英 中的杂质分布及其去除技术研究”的实施，采用独◣特工艺和技术，研制 生产出杂质小于20ppm超纯石英砂，在此基础上可建立起我国超纯石英 砂质量标准体系和技〒术开发平台，最大幅度地提升石英资源的价→值。该 成果≡的产业化，将打破国外对超纯石英砂的垄断，使我国半导体、光通 讯等产业发展不再受制于人，加速我国石英材料及相关高技术↓产业在掌 握自主知识产权核心技术上的发展。 (6) 在市场方面我国电子工业、IT产业等高新技术产业的快速发 展，对石英玻璃的需求日益增加，相应地对超纯石英砂∏的需求量也在逐 年加大。中国建筑玻璃与工业玻璃协←会2004年8月预测：2005年国内仅 集成电路芯片和硅单晶制造对超纯石英砂的需求量就为4820吨，2006年 将猛增到12050吨，与此同时，其他领域对超纯石英砂的需求量也在逐 年增加。而我国用于生产高新技Ψ术用石英玻璃的超纯石英砂长期依赖进 口，每年需要花费外汇约1亿美元。因而，项目实施的前景和经济效益 十分巨大。 (7) 目前我由公司生产的石』英砂生产线多 条，运行效果普遍良好达到或超过了原设计指标，使用厂家经济效益可 观。
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