粉体加工中超细粉碎与精细分级设备选型原则
2020-11-02 01:52:53
现代高技术和新材料产业的发展、传统产业的技术进步和产品升级要求许多粉体原料具有细微的颗粒、严格的粒度分布、特定的颗粒形状和极高的纯度。未来非金属矿物原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。目前虽然可以通过化学合成法制备高纯超细粉体,但因成本过高,至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械粉碎方式。
面对各种不同类型、规格的超细粉碎与精细分级设备，如何选择合适于企业自身超细粉体产品的加工设备。
中国矿业大学的郑水林教授认为，超细粉碎工艺设计与设备选型的原则是既要满足产品纲领设计(即生产规模、产品品种与产量和质量指标）的要求，更要在此前提下尽可能的节省投资、降低能耗与磨耗，同时满足环保与劳动安全与卫生法规。
产品纲领包括规模、产品结构和产品质量指标等，其中规模一般是年生产能力，产品结构一般是产品品种与产量，产品质量指标一般包括产品细度（粒度大小和粒度分布）、颗粒形状、纯度与粒形等。
投资额直接影响工厂将来的经济效益，在满足设计产品纲领的前提下，应尽可能的节省投资。设备投资是项目投资额的主要构成部分。因此，要在满足产品纲领及综合性能指标比较的基础上选择投资较省的工艺设备。
单位产品能耗是超细粉体最主要的生产成本构成之一，直接影响产品的市场竞争力和企业的经济效益。因此，尽可能选择高效低能耗的设备并简化工艺流程，减少生产线的总装机容量，降低单位产品能耗。
超细粉体加工中，粉碎、分级设备的磨耗和研磨介质消耗是不可避免的。这些磨耗不仅增加生产成本，而且污染物料，导致被粉碎物料的纯度下降，影响最终产品的质量。因此，要尽可能选择磨耗较低的设备。
环境保护法规和标准是强制性的，如大气污染防治法、水污染防治法、噪声污染防治法等，在工艺设计和设备选型中一定要有环境保护措施，确保满足环境保护法规的要求。
劳动安全和卫生法规也是强制性的，在工艺设计和设备选型中一定要同时考虑。
超细粉碎工艺设计与设备选型的一般顺序或程序是：首先确定生产能力和产品纲领，根据生产能力和产品纲领以及原料特性设计工艺方案，根据工艺方案进行设备选型。
生产能力和产品纲领一般由项目建设或投资方制定或提出，并以合同的方式作为设计单位或工程承包商进行工艺设计和设备选型的依据。确定产品纲领的依据是国内外生产现状、市场需求现状和预测。产品纲领要详细列出产品的品种、规格和质量要求、产量等。产品质量指标要符合或满足国家标准及市场要求。
工艺方案主要包括技术路线（干法、湿法或干湿结合）和工艺流程及计算。
设备选型包括主要设备的型号规格与数量、辅助设备和设施的型号规格与数量等。
主要设备选型的内容主要包括两个方面：一是设备的类型，即在不同种类的各类超细粉碎和精细分级设备中选择合适的设备类型；二是设备的型号规格，即在同种类型设备的各种不同型号规格中选择适当的设备型号或规格。
面对众多的设备制造厂商，如何选择超细粉碎和精细分级设备类型及型号规格呢？郑教授建议可按以下程序进行比较和选择：
（1）可否满足产品纲领中要求达到的产品细度？如果被考查的设备满足不了这一要求，就无需再进行下一步的比较。
（2）可否满足设计产品纲领中要求达到的产量或规模？在满足第（1）条的基础上，要考察设备能否满足产量或规模设计要求。当然，产量与设备台数有关，但是，在一定的产量下，设备的台数应少些为好，也即设备的单台生产能力越大越好。
（3）单位产品能耗（kWh/吨产品）是多少？在上述（1）、（2）均满足的前提下，能耗是设备选型比较的一个非常重要的因素。能耗或耗电是超细粉体产品生产成本的主要构成部分，单位产品能耗越低，生产成本越低，产品的市场竞争力就越强，企业的经济效益自然就越好。因此，应选择单位产品能耗最低的设备。#p#分页标题#e#
（4）设备的磨耗是多少？磨耗一是影响设备主要部件或研磨介质的使用寿命或更换周期；二是影响产品的纯度或质量；三是增加产品成本。设备的磨耗是不可避免的，但应越小越好。在未经长期运转或测定磨耗数据的前提下，设备选型时可对设备易磨损部件的工作强度、材质等进行比较分析或对材质和使用寿命提出具体要求。
（5）质量监控手段是否完善？主要工艺设备配有较好的质量监控手段可以更好的稳定产品质量和提高粉碎和分级作业的效率。
（6）能否满足国家环保和劳动、安全与卫生标准或要求。
此外，还要比较设备配套性和操作的简便性。在其它性能均较好的前提下应选用综合配套性能好、操作维护较简单的设备。
精细分级设备的选型，还要比较和考察其分级效率。实际选型比较中，可用小于某一粒度细粉的提取率来衡量其分级效率。细粉的提取率越高，分级效率就越高。
最后，郑教授建议，对主要设备进行选型比较之前最好是对超细粉碎和分级设备的类型、结构、工作原理与性能特点、应用以及设备生产厂商有一定的了解。一般情况下应选择成熟、性能较优的工业设备。对于现阶段我国的超细粉碎和精细分级设备，选型之前的带料试验常常是必要的，但是面对众多的超细粉碎和精细分级设备生产厂家，一般情况下难以一一亲临进行试验，建议预先选择进行试验比较的设备的制造厂商。一般同一类型的设备可选择2至3家进行试验和选型比较，不同类型的设备原则上都应进行选型比较和试验，尤其是尚未长时间运行的新型设备。但是，如果拟作选型比较的设备已有成功的生产实践，而原料性质及产品质量和数量要求又与之相同或相近，也可以省略试验。
