중국 비금속광석의 초미세 파쇄 및 미세분급 기술 현황 및 개발

Zheng Shuilin 1 Guo Li 2

(1. China University of Mining and Technology, Beijing 100083; Sinoma International Xianyang 비금속 광물 연구 및 디자인 연구소, Xianyang, Shaanxi 712021)

Abstract 21세기에 들어서면서 제지, 플라스틱, 고무, 코팅, 세라믹 및 기타 관련 산업 분야에서 제품 생산량이 급증하고 제품 품질 요구 사항이 향상됨에 따라 비금속 제품 생산량이 증가하고 있습니다. 중국 본토의 광물 초미세분말은 연평균 10% 이상의 증가율을 보이고 있으며, 2006년 각종 초미세분말의 총 생산량은 500×104톤을 초과하였습니다. 강력한 시장 수요에 힘입어 비금속 광물 초미세 분말 가공 기술 및 장비도 상당한 발전을 이루었습니다. 이 기사에서는 중국의 비금속 광물에 대한 초미세 파쇄 및 미세 분류 기술과 장비의 개발 현황과 최신 진행 상황을 검토합니다[1-13].

키워드 비금속광물 초미세분쇄;

저자 소개: 남성 정수린(Zheng Shuilin)은 1956년에 태어나 중국 광업기술대학교(베이징) 화학 및 환경공학부 교수이자 박사 지도교수입니다. 비금속 광물 선광 및 심층 가공에 대한 교육 및 연구에 종사하고 있습니다. 이메일: shuilinzh@yahoo.com.cn.

궈리(남성)는 1955년생으로 현재 시노마그룹 시안엔지니어링 수석엔지니어이자 '차이나젬스앤제이드' 편집장을 맡고 있다. 그는 1982년부터 비금속 광물 가공 및 광물 가공 분야에 종사해 왔습니다. 초미세 심층 가공 기술에 대한 연구 개발 업무를 담당하고 있습니다.

중국의 산업화된 초미세 분말 가공, 초미세 분쇄 및 미세 분류 장비의 제조는 1970년대 후반과 1980년대 초반에 시작되었습니다. 지금까지 중국의 초미세 연삭 기술 및 장비 개발은 일반적으로 세 단계를 거쳤습니다. 1980년대 초반부터 1980년대 중반까지는 외국의 기술과 장비가 주로 도입된 시기로, 국내의 초미세 분쇄기술과 장비제조 및 공정이 이제 막 시작되어 기본적으로 많은 부분이 공백상태였다. 1980년대 중반부터 1990년대 중반까지 외국 기술과 장비의 도입이 국내 모방 및 개발과 동시에 진행되었으며, 중국의 초미세 연삭 장비 시스템과 초미세 연삭 기술은 일반적으로 이 단계에서 형성되고 발전되었습니다. 오늘날의 주요 초미세 연삭 장비 제조업체는 기본적으로 이 기간에 설립되었습니다. 1990년대 중반 이후에는 자체 개발 및 생산에 주력하고 도입을 보완하는 단계에 진입했다. 이 기간에 설립된 초미세분말 가공공장은 대부분 국내 기술과 장비를 활용했다. 1996년부터 현재까지 독립적인 지적재산권이나 발명특허를 보유한 초미세 분쇄기술 및 장비의 수가 지난 10년에 비해 처리능력, 제품단위당 에너지소비량 등 장비의 종합적인 성능이 크게 증가하였다. , 내마모성, 공정 매칭 및 자동 제어 외국 선진 기술 및 장비와의 포괄적인 성능 격차가 점차 좁아지고 있습니다.

1. 초미세 연삭

현재 업계에서 사용하는 초미세 연삭 방법은 주로 기계적 방법이다. 주요 장비 유형에는 기류 밀, 고속 기계식 충격 밀, 교반 볼 밀, 분쇄 및 필링 기계, 샌드 밀, 진동 볼 밀, 회전 드럼 볼 밀, 유성 볼 밀, 타워 밀, 사이클론 자생 분쇄기 및 고속 분쇄기가 포함됩니다. 압력 롤러(롤러)밀 기계, 고압 워터젯 밀, 콜로이드 밀 등 그 중 제트밀, 고속 기계식 임팩트밀, 사이클론 자생연삭기, 고압롤러(롤러)밀 등은 건식 초미세 분쇄장비이며, 연삭 및 박리기계, 샌드밀, 고압워터제트 등은 밀, 콜로이드 밀 등은 습식 분쇄 장비입니다. 기계, 교반 볼 밀, 진동 볼 밀, 회전 드럼 볼 밀, 유성 볼 밀, 타워 밀 등은 건식 및 습식 초미세 분쇄에 모두 사용할 수 있습니다. 위에서 언급한 초미세 분쇄장비의 분쇄원리, 원료입도, 제품섬도 및 적용범위를 표 1에 나타내었다.

제트플로우밀에는 주로 플랫(디스크)형, 순환관형, 유동층 카운터제트형, 로터리제트형 또는 사이클론형 등 수십 가지 사양이 있다(그림 1). 이러한 제트밀은 주로 활석, 흑연, 규회석 등과 같은 비금속 광물의 초미세 분쇄에 사용됩니다.

기계적 충격식 또는 회전식 초미세 분쇄기는 국내 비금속 광물 산업에서 가장 널리 사용되는 초미세 분쇄 장비로 석탄 기반의 카올린, 방해석, 대리석, 백악, 활석, 납석 등에 널리 사용됩니다. .중경도 이하의 비금속광물을 초미세분쇄가공합니다. 그림 2는 비금속 광물 필러 및 안료의 초미세 분쇄에 사용되는 기계식 충격 분쇄기를 보여줍니다.

표 1 초미세 분쇄 장비 유형 및 응용

그림 1 제트 밀

(a) 수평 디스크 제트 밀(b) ) 순환; (c) 유동층 역제트 제트밀 구조, (d) LHY 사이클론 제트밀, (e) JFC 제트(공기)밀

미디어 초미세 분쇄기는 교반과 같은 여러 유형을 포함합니다. 볼 밀, 진동 볼 밀, 회전 드럼 볼 밀, 유성 볼 밀, 연삭 및 필링 기계, 타워 밀 및 샌드 밀. 혼합 메커니즘에 따라 샤프트-로드 유형, 디스크 유형, 나선형 유형 및 로드-디스크 복합 유형과 같은 여러 유형의 믹싱 볼 밀이 있습니다(그림 3). 이러한 종류의 교반 볼 밀은 카올린, 중질탄산칼슘, 운모, 활석 등의 초미세 분쇄에 사용되었습니다. 초미세 진동 볼밀은 단일 실린더와 이중 실린더 모델로 제공되며(그림 4) 흑연, 석영, 방해석 및 기타 비금속 광물의 미세 및 초미세 분쇄에 사용되었습니다. 초미세 분쇄에 사용되는 회전 드럼 볼 밀의 구조적 특징은 밀의 직경이 상대적으로 크다는 것입니다(그림 5). 생산 시 볼 또는 강철 세그먼트가 분쇄 매체로 사용되는 경우가 많습니다. 폐쇄 회로 분쇄 작업을 형성합니다. 이러한 종류의 볼 밀 - 분급기의 건식 폐쇄 회로 작업은 초미세 중탄산칼슘 생산에 널리 사용됩니다. 분쇄 및 스트리핑 기계에는 주로 20L, 80L, 300L 및 500L 모델이 포함됩니다(그림 6). 이들은 1994년부터 석탄 기반 카올린 및 연속 습식 분쇄 방법을 채택했습니다. 무거운 탄산칼슘의 습식 초미세 분쇄 생산 라인에 사용됩니다. 샌드밀에는 주로 수평 및 수직 모델이 포함되며(그림 7), 주로 안료, 중탄산칼슘, 카올린 등의 초미세 분쇄 및 분산에 사용됩니다.

그림 2 기계식 충격식(회전식) 초미세 분쇄기

(a) LHJ형 기계식 분쇄기 (b) CM51A 초미세 분쇄기 (c) JCF1000형 충격식 분쇄기; p>그림 3 교반볼밀

(a) CYM형 연속교반밀; (b) LXJM 초미세교반밀 (c) 수직나선교반밀(타워밀)

그림 4 초미세 진동 볼 밀

(a) MZD 단일 실린더 진동 밀 (b) MZ 이중 실린더 초미세 진동 밀

그림 5 볼 밀

그림 6 BP형 분쇄 및 필링 기계(300L, 500L)

그림 7 샌드밀

(a) SEM형 수평 샌드밀(b; ) FSW-40 수평형 로드핀 샌드밀

롤러밀과 롤러밀은 롤링(압착) 압력과 마찰을 이용하여 재료를 파쇄한 후, 미세분급 장비를 갖춘 장비로 초미세 필러와 안료를 생산하는 장비입니다. 현재 모델에는 주로 VRM 롤러 밀, 롤러 밀 및 링 롤러 밀이 포함됩니다(그림 8).

그림 8 롤러 밀 및 롤러 밀

(a) VRM 유형 롤러 밀 (b) 롤러 밀 (c) HLM 내부 분류 원심 링 롤러 밀

고압 제트 분쇄기 또는 초미세 박리 균질화기는 고압(20~60MPa) 제트의 강한 충격력과 급격한 압력 감소에 의한 캐비테이션 효과를 이용하여 충격 및 폭발로 인해 재료를 분쇄하는 기계입니다. 습식 분쇄 장비의 유형(그림 9). 이 장비는 운모, 카올린의 미세 및 초미세 파쇄와 이산화티타늄 안료의 분산 및 해중합에 사용되어 왔습니다.

그림 9 CYB 고압 균질기

(a) 외관; (b) 작동 원리

그림 10 JM 시리즈 콜로이드 밀

콜로이드 밀은 한 쌍의 고정 분쇄체(고정자)와 고속 회전 분쇄체(로터)의 상대 운동을 사용하여 강한 전단, 마찰, 충격 및 기타 힘을 발생시켜 가공할 재료가 두 개의 연삭 몸체는 위에서 언급한 힘과 고주파 진동의 작용으로 효과적으로 분쇄되고 분산됩니다. 국내 콜로이드 밀에는 주로 JTM, JM, DJM의 세 가지 모델이 있으며 수직형, 측면 수직형, 수평형이 있습니다(그림 10). 현재 주로 콜로이드 흑연 가공 및 페인트 안료 분산에 사용됩니다.

2. 미세 분류 장비

비금속 광물의 초미세 분쇄 공정에서는 초미세 분쇄 작업 외에 미세 분류 작업도 구성해야 합니다.

분류 매체에 따라 미세 분류기는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 공기를 매체로 사용하는 건식 분류기, 주로 로터(터빈) 기류 분류기, 다른 하나는 수성 분류기입니다. 매체가 있는 습식 분류기에는 주로 초미세 하이드로사이클론, 수평 나선형 원심분리기, 디캔터 원심분리기 등이 포함됩니다.

표 2는 국내 주요 정밀 선별기의 성능과 적용을 나열합니다.

표 2 주요 미세분급기 성능 및 적용

그림 11은 현재 국내 업계에서 사용되는 주요 건식미세분급기들을 보여준다. 이러한 건식 미세분급기는 기본적으로 해당 기계적 충격 초미세 분쇄기 또는 기류 분쇄기와 함께 사용되며 분류 입자 크기는 d973~20μm 범위에서 조정될 수 있습니다. 그레이더의 사양이나 치수에 따라 단일 기계의 생산 능력은 수십kg/h에서 약 7,000kg/h까지 다양합니다.

그림 11 주요 건식 미세 분류기

(a) QF 5A 마이크로 분류기, (b) FQZ 초미세 분류기, (d) ATP 단일 분류기; - 휠 분류기, (e) ATP 다중 휠 분류기, (f) LHB 터빈 미세 분류기, (g) FJW500×6 초미세 분류기

기계에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 다른 하나는 원심력 침강 원리에 기초한 유압식 분류기입니다. 이 유형의 분류기에는 수평 나선형 원심 분리(등급) 기계와 같은 침전 원심 분리기가 포함됩니다. 하이드로사이클론, LS 원심분리기, GSDF 초미세 하이드로사이클론 및 기타 모델(그림 12)에서 분류된 입자 크기는 1~5μm에 도달할 수 있습니다.

그림 12 주요 습식 미세분급기

(a) LW(WL)형 나선형 배출침전분리기; (b) D형 나선형 배출침전분리기; (c) 침전 원심분리기; (d) 디스크 원심분급기 (e) 초미세 하이드로사이클론 (f) 사이클론군

3. 기술 발전

(1) 비-초미세분말의 건식가공 기술 금속 광물

1. 정밀 분류 기술

1985년 이후 건식 분류 기술은 상당한 발전을 이루었습니다. 1985년에 가장 진보된 정밀 그레이더의 제품 정밀도는 1992년에 d97<10μm, 2000년에 d97≤6μm, 2002년에 d97≤2.5μm였습니다. 생산 능력(d97≤10μm, GCC): 1985년에 500kg/h, 1995년에 2000kg/h, 2000년에 7000kg/h.

2. 기계식 충격식 초미세 분쇄기

고속 기계식 충격식 분쇄기는 주로 미세분급기와 폐회로를 형성하는 특징을 가지고 있는 건식식 초미립자 분쇄기이다. 분쇄 비율이 크고 장인 정신이 단순하다는 특징을 가지고 있습니다. 그러나 초기의 고속 기계식 임팩트 초미세 연삭기는 생산능력이 적었습니다. 최근 개발된 기계식 임팩트 초미세 연삭기는 생산 능력 향상에 큰 진전을 이루었습니다. 예를 들어 LHJ-260 기계식 초미세 분쇄기[그림 2-(a)]는 투입 입자 크기가 30mm 이하, 제품 입도 d97=10μm일 때 경질 카올리나이트를 초미세 분쇄할 수 있으며, 설치 용량은 195kW, 출력은 850이다. ~1400kg/h; 설치 용량 195kW, 출력 1200kg/h; 중정석, 설치 용량 202kW, 규회석, 설치 용량 195kW, 출력 1300kg/h; kW, 출력 3000kg/h.

3. 링롤러밀과 롤러밀

링롤러밀[그림 8(b), 그림 8(c)]은 방해석의 초미세 분쇄 분야에서 널리 사용되고 있다. 지난 2년 동안 일종의 중소형 초미세 분쇄 장비를 개발했습니다. 공정이 간단하고 파쇄율이 크며, 단위제품당 에너지 소모가 낮은 것이 특징입니다. 공급 입자 크기는 20mm이며 등급 지정 장치가 내장되어 있습니다. 제품 미세도는 d978~20μm 사이에서 조정될 수 있습니다. 단일 기계의 출력은 600~1800t/h이며 에너지 소비량(d97=10μm)은 100입니다. kW·h/t.

롤러 밀 [그림 8 (a)]도 최근 건식 초미세 분쇄 기술의 주요 발전 중 하나입니다. 이 분쇄 장비는 단일 기계 생산 능력이 크고 생산량이 많은 것이 특징입니다. 방해석으로 생산된 GCC는 5~10t/h에 도달할 수 있으며 내장된 그레이더를 사용하여 제품 정밀도는 d976~20μm 사이에서 조정될 수 있습니다.

(2) 초미세 탄산칼슘 슬러리 생산 기술

국내 제지 산업의 급속한 발전과 현대 제지 기술의 적용으로 초미세 탄산칼슘 슬러리에 대한 수요가 매년 증가하고 있습니다. 두 자리 수 이상의 급속한 성장은 초미립자 탄산칼슘 슬러리 생산기술의 비약적인 발전을 촉진시켰습니다.

교반 밀 사양: 1995년에는 300 L 교반 밀, 2000년에는 3000 L 수직 교반 밀, 2005년에는 3500~5000 L 교반 밀. 단일 기계 생산 능력(d90≤2μm 건조 중량): 1995년 300kg/h, 2000년 500kg/h, 2003년 1000kg/h, 2005년 2000kg/h 에너지 소비: 1995년 250kW·h/ t, 2000년에는 180kW·h/t, 2003년에는 120kW·h/t, 2005년에는 90kW·h/t이다.

초미세 탄산칼슘 슬러리 가공 기술의 중요한 진전은 제품 정밀도와 점도에도 반영됩니다. 고품질 특수 상도 등급 GCC 생산: 슬러리 고형분 함량 75% ~ 78% 점도 <350MPa·s; ; 최대 입자 크기 3~5μm, -2μm 함량 ≥97%, 1μm 함량 ≥75%, 평균 입자 크기 0.3~0.5μm

(3) 초미세 소성 카올린 원료의 초미세 분쇄 기술

초미세 분쇄는 초미세 소성 카올린 생산을 위한 핵심 기술 중 하나입니다. 중국의 경질 카올리나이트 초미세 분쇄 장비는 1995년 BP80 분쇄 및 필링 기계에서 1999년 BP300 분쇄 및 필링 기계로 발전했으며, 2001년과 2005년에는 BP500 분쇄 및 필링 기계인 CYM3000으로 발전했습니다. CYM5000 대형 교반기가 속속 나왔습니다. 연간 생산량 1만톤 생산라인의 초미세분쇄 기술 발전 상황은 표 3과 같다.

표 3 연간 생산량 1만톤 생산라인 초미세 분쇄 기술 추이

(4) 고종횡비 침상 규회석 분말 가공 기술

고종횡비 침상 규회석 분말의 가공은 규회석 광물의 중요한 심층 가공 기술 중 하나입니다. 최근 몇 년 동안 Shanxi Taihua Company는 TH1200 광물 섬유 분말화 시스템과 Southern Wollastonite Mining Company의 ACM-700E 충격 분쇄기를 개발했습니다. 종횡비가 12보다 큰 초미세 규회석 분말. 이 두 가지 유형의 장비의 분쇄 용량은 상대적으로 크고 단위 제품당 에너지 소비는 낮습니다.

IV.결론

21세기에 들어서면서 제지, 플라스틱, 고무, 코팅, 세라믹 및 기타 관련 분야에서 제품 생산량이 급격히 증가하고 제품 품질 요구 사항이 향상되었습니다. 중국 본토의 산업 부문에서는 비금속 광물 초미세분말 생산량이 연평균 10% 이상 증가하고 있으며 2006년 각종 초미세분말 총 생산량은 500×104t을 초과했다. 강력한 시장 수요에 힘입어 비금속 광물 초미세 분말 가공 기술 및 장비도 상당한 발전을 이루었습니다. 향후 개발 추세는 제품 정밀도 향상(파쇄 한계 하한), 단일 기계 출력 증가(대형 장비), (단위 제품) 에너지 소비 및 마모 감소, 동시에 제품 품질 안정화, 고효율, 저효율 개발입니다. - 소비 및 대용량 분류 기술 및 장비, 기존 장비 및 프로세스를 기반으로 인공 지능 기술을 개발하여 원료 특성 및 제품 정밀도 요구 사항을 기반으로 생산 프로세스 구성 및 운영 매개변수를 자동으로 최적화하여 고효율, 저소비 목표를 달성합니다. , 안정적인 제품 품질.

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중국 비금속 광물의 초미세 분쇄 및 미세 분류 기술 현황 및 개발

정수림1궈리2

（1 중국 광산 기술 대학교(Beijing Compus), 베이징 100083, 중국, 2Xiangyang 비금속 광물 연구 및 설계 연구소, Xiangyang Shanxi 712021, 중국)

요약: 이 논문은 중국의 비금속 광물에 대한 초미세 분쇄 및 미세 분류 기술과 장비의 현재 상황과 최신 개발 상황을 요약합니다.

핵심 단어: 비금속 광물, 초미세 광물 미세 연삭, 미세 분류.