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| 超细碳酸钙专用助磨剂的研制及其应用 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-07-08 12:15:46 浏览次数： |
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1 研制背景
（1）轻质碳酸钙向重质碳酸钙的转移
近几年，重质碳酸钙行业发展迅速，随着研磨加工水平的提高，应用领域迅速扩展，2013年年产量已达2000万吨以上，年增长率13%；在今后的几年里，随着环保要求的提高，重质碳酸钙的增长将会呈现更快的增长；国外一些发达国家的轻质碳酸钙和重质碳酸钙比例为1:4，我国的比例几乎为1:1 ，可以预计在将来的一段时间内，重质碳酸钙将会迎来加大发展。
（2）重质碳酸钙超细趋势的走向
随重质碳酸钙应用领域的拓展、应用量的增加，产业对重质碳酸钙的细度要求越来越高，碳酸钙的目数已不再是300-500目的粉体占主体，而是要求1500目以上或更高目数的钙粉所占比例在迅速增大。也不再仅限于下游客户为降低成本的需要，而出现了功能化的要求，这是碳酸钙发展的重头戏。
（3）重质碳酸钙超细化后的团聚现象
研磨过程中，细度的增加，带来的是团聚问题，团聚现象的产生，影响设备的产能、增加了吨电耗，更重要的是影响其下游的加工和使用，是一个需要高度关注的问题。
据资料介绍，国外已在广泛使用助磨剂（或称分散剂、也叫药水）。在国内仅有少数厂家使用，使用的多在引进的“立磨”上。国内虽也有厂家在生产，但规模不大，应用领域或客户较少。
（4）对助磨剂的要求
梳理重质碳酸钙的加工工艺，笔者分析认为助磨剂应该具有：（1）对下游客户使用无不良影响；（2）使用方便；（3）较小影响钙粉的白度；（4）使用量小，具有较高的助磨和分散作用；（5）对研磨工艺影响较小（或不影响研磨工艺）；（6）对设备无腐蚀等特点。
2 助磨剂应用原理
（1）碳酸钙粉碎的过程
碳酸钙石料，在粉碎机中受到机械力的作用而被粉碎，机械力一般指挤压、冲（打）击、或剪切摩擦等，但无论是受一种力还是几种力的作用，都会经过裂纹形成-----裂纹扩展-----裂纹断裂------裂纹形成的循环过程。
随着以上粉碎过程的循环，碳酸钙的粒径在变小，粉体的比表面积在增加，颗粒间的分子力在逐渐增加。当分子力增大到一定程度时，团聚现象开始出现，团聚现象随粒径的变小而变突出，直至达到粉碎和团聚的动平衡，被粉碎钙粉的表观粒径将不发生变化。而添加合适的助磨剂（或分散剂、药水）是打破粉碎和团聚动平衡的有效化学方法之一。
（2）助磨剂的应用原理
超细碳酸钙专用助磨剂是在碳酸钙粉碎裂纹产生时，随着分散在循环风中助磨剂的分子运动、渗透到裂纹中，加速裂缝变大、裂缝断裂的循环，缩短颗粒循环的时间，提高设备产能。
因每一次颗粒断裂的过程、受到分散在流动风中助磨剂分子的包围，接受碳酸钙颗粒的吸附，助磨剂中表面活性剂自然形成对颗粒的包裹，可以打破粉碎过程的粉碎和团聚的平衡、使平衡朝着有利于粉碎的方向转移，达到减少团聚、提高产能、提高粉体流动性的效果。
3 助磨剂的性能和指标
（1）助磨剂的化学成分构成
根据助磨剂的适用原理，经过分析、验证，笔者认为助磨剂应该是一复合物，具有易分散、易流动、无色或淡色的液体或粉体。
经过资料查询、实验室试验、设备验证，确定助磨剂可以由高分子聚合物、多元醇、有机盐和阴离子表面活性物组成。
再经过多次对原料的赛选和验证，确定了助磨剂原料和生产工序。又经过多次调整和完善， 确定原材料规格、型号、生产工艺、工艺参数， 形成了ZMF-01产品。
（2）助磨剂的物性参数及指标
| 项 目 |
指 标 |
| 外 观 |
无色或浅黄色透明液体 |
| 粘度（mPa.s 20 ℃） |
20-40 |
| PH值 |
6.0-7.0 |
（3）助磨剂的适用范围
ZMF-01助磨剂适用于碳酸钙矿石粗加工之后的精细研磨工序，特别适用于重质碳酸钙细度在500目以上、2000目以下的研磨工序。
（4）ZMF-01助磨剂使用
重质碳酸钙在研磨过程中使用该助磨剂可以减少研磨过程中颗粒之间的分子作用力，防止颗粒团聚、降低无效研磨能耗、提高设备产能。
助磨剂的使用，应在粗粉碳酸钙精细研磨之前，用喷淋（或其他方式）方法将其喷淋在粗碳酸钙粉体表面，并留有一定的润湿时间。用量依不同目数，使用量如下表
| 碳酸钙目数 |
建议用量（‰） |
| 500-800 |
0.5-1 |
| 800-1250 |
1-1.5 |
| 1250-2000 |
＞1.5 |
4 助磨剂的应用实例
（1）环辊磨生产记录
| 日期 |
2014.6.4 |
地点 |
安徽 |
产品目数（目） |
1250 |
| 设备名称 |
亿丰磨 |
型号 |
YFM-86 |
生产线编号 |
3# |
| 分级机显示 |
32/2008 |
加料机显示 |
37.0/720 |
其他 |
|
| 时间 |
添加量 |
主机电流 |
风机电流 |
白度 |
流动性 |
生产量(吨/小时) |
| 22:50 |
0 |
102 |
54 |
94 |
√ |
1.4 |
| 22:55 |
1.5‰ |
102 |
54 |
94 |
√ |
|
| 23:00 |
1.5‰ |
92.4 |
55.1 |
94 |
√√ |
|
| 23:15 |
1.5‰ |
91.9 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 23:30 |
1.5‰ |
92.8 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 24:00 |
1.5‰ |
92.5 |
54 |
94 |
√√√√√ |
1.6 |
| 检测结果对比 |
D97 |
| 加ZMF-01之前 |
10.89 |
| 加ZMF-01之后 |
11.05 |
（2）球磨生产记录
| 日 期 |
2014.6.8 |
地点 |
河 南 |
产品目数（目） |
800 |
| 设备名称 |
球磨 |
型号 |
|
生产线编号 |
1# |
| 分级机电流/转速 |
57/783 |
加料机转速 |
29 |
|
|
| 时间 |
添加量 |
主机电流 |
风机电流 |
白 度 |
流动性 |
生产量(吨/小时) |
| 12:55 |
0 |
335 |
240 |
94.15 |
√ |
6.2 |
| 13:25 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94.0 |
√ |
6.2 |
| 13:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 13:55 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:15 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 14:35 |
0.3‰ |
340 |
240 |
94 |
√√√√√ |
6.8 |
| 检测结果对比 |
2μm含量 |
D97 |
D100 |
| 加ZMF-01之前 |
69.56（%） |
6.81μm |
17.85μm |
| 加ZMF-01之后 |
67.83（%） |
6.89μm |
18.02μm |
（3）立磨
| 试料时间 |
14.7.3 |
地点：江苏 |
型号：立磨 |
添加量1‰ |
| 记录时间 |
21:00 |
23:00 |
1:00 |
3:00 |
5:00 |
7:00 |
9:00 |
| 滚轮油压（㎏/㎝²） |
67.3 |
68.5 |
68.6 |
68.5 |
68.6 |
68.9 |
68.8 |
| 主磨机频率/电流（Hz/A) |
47/389 |
47/393 |
47/391 |
47/395 |
47/386 |
47/388 |
47/391 |
| 定量螺运机频率/电流（Hz/A) |
49/6.1 |
49/6.3 |
50/6.1 |
50/6.3 |
50/6.4 |
50/6.3 |
50/6.1 |
| 助磨剂定量刻度 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
| 主风车（Hz/A) |
48/295 |
48/298 |
48/295 |
48/296 |
48/298 |
48/296 |
48/298 |
| 原料定量螺运机频率/电流（Hz/A) |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
| 磨机主机内温度（℃） |
52.9 |
53.7 |
53.1 |
53.6 |
53.5 |
53.1 |
53.7 |
| 磨机出入口差压(mmaq) |
787 |
772 |
786 |
771 |
760 |
759 |
762 |
| 磨机入口温度（℃） |
59.3 |
60.2 |
60.7 |
61.1 |
61.1 |
61.1 |
61.0 |
| 选粉机转速/频率（rpm/Hz) |
2367/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2341/44 |
2342/44 |
2341/44 |
| 选粉机电流1（A） |
18.4 |
17.0 |
15.9 |
16.4 |
16.1 |
16.4 |
16.4 |
| 选粉机电流2（A） |
16.6 |
16.2 |
16.4 |
16.4 |
16.3 |
16.4 |
16.3 |
| 选粉机电流3（A） |
16.0 |
15.8 |
15.9 |
16.1 |
16.0 |
15.9 |
16.1 |
| 选粉机电流4（A） |
18.2 |
17.3 |
18.1 |
17.9 |
17.8 |
17.6 |
17.8 |
| 取样化验时间 |
21:40 |
23:40 |
1:40 |
3:40 |
5:40 |
7:40 |
9:40 |
| 白度/水分（%） |
94/0.22 |
94/0.17 |
94/0.15 |
94/0.18 |
94/0.18 |
94/0.16 |
94/0.17 |
| 比表面积（㎝²/g) |
1.4632 |
1.4016 |
1.4169 |
1.3730 |
1.3730 |
1.4120 |
1.3731 |
| 平均粒径/2μm含量（%） |
2.6/43.4 |
2.9/41.2 |
2.8/41.6 |
3.0/40.5 |
3.0/40.5 |
2.8/41.5 |
3.0/40.3 |
| 产 量 |
7.8吨/小时 |
| 备 注 |
使用进口的助磨剂产量为7.3吨/小时 |
5 结论
从以上的生产记录，我们得到以下结论：
（1）助磨剂ZMF-01使用方便，使用量小，对研磨工艺影响小，具有一定的通用性，在球磨、环辊磨和立磨上使用，对产能的提高具有普遍性；
（2）使用助磨剂ZMF-01后，钙粉的流动性或比表面积都有明显改善，具有较高的助磨和分散作用，对下游客户的使用无不良影响；
（3）使用助磨剂ZMF-01后，钙粉的白度无明显变化；
（4）对设备无腐蚀性。
作者：郑生力，南京威格德塑料科技有限公司
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