（中国粉体技术网/班建伟）当前全球对非金属矿粉体的需求日益旺盛，仅仅对重钙的消费在过去的10年内需求量从3 500万t增长到现在的近9 000万t，年平均增长率近9.5%，预测在未来的10年内全球对非金属矿粉体的年需求量仍将保持高的增长率。在追求产品质量稳定、粒径分布均匀的同时，市场对非金属矿粉体产品加工的节能降耗也要求迫切，对生产设备也提出更高的要求。
1 超细非金属矿生产设备的现状
我国规模化、工业化的超细粉体加工及超细粉碎与精细分级设备始于改革开放后，迄今为止，我国超细粉碎技术与装备经历了从引进国外技术、装备与国内仿制到具有知识产权或发明专利的演变。其设备的处理能力、单位产品能耗、耐磨性、工艺配套和自动控制等综合性能显著提高，与国外先进技术和设备综合性能的差距逐渐缩小。
目前，我国的非金属矿干法超细粉碎研磨工艺设备主要有雷蒙磨、搅拌磨、振动磨、环辊磨、球磨机和立式磨等。近年来，国家大力推行节能减排政策，节能降耗的设备环辊磨应运而生。根据立式磨在水泥行业卓越的性能表现，使其成为理想的非金属矿加工设备之一，它可以很好地满足产品加工所要求的运行可靠、产量大、产品质量稳定、节能显著等性能(较球磨节能30%～40%)。
近年来，立磨在非金属矿行业也得到了一些应用，但是我国目前普通立磨生产的重质碳酸钙(简称重钙)产品都在600目(d97＞23μm)以下，满足不了市场对1250目(d97=10μm)超细粉体的规模化生产需求。进入21世纪以来，在非金属矿领域，台湾超细立磨在大陆市场一直处于垄断地位。
合肥水泥研究设计院超细微粉技术部在传统的水泥立磨基础上，将涡流超细分级系统技术推广到立磨行业，将其与立磨研磨系统技术有机结合，成功研发立磨生产超细重钙工艺系统。该超细立式磨生产系统可加工200～1500目的超细粉体，800目产品可以达到7t/h，能耗较低(800目产品能耗约为90kW·h/t，而球磨机工艺能耗达120kW·h/t)。常用干法工艺能耗及产能，见表1。
为了进一步说明，以生产1250目重钙为例，分别从给料粒度、最佳生产细度范围、粉碎机理、1 250目吨产品电耗、1250目吨产品单机生产规模等生产技术性指标的角度，对不同干法工艺的实际运行参数进行比较，比较结果见表2。
通过表1和表2中可以看出，对上述几种干法工艺的比较可见：
(1) 从超细产品的单机生产规模看，冲击磨、干式砂磨机和环辊磨的单机生产能力都偏小，相比较而言，球磨机和立式磨在同等情况下可以获得更高的产量，易于实现重钙规模化加工。
(2) 超细立式磨在重钙超细加工时，最大特点是可以以较低的电耗(生产1 250目以下产品时)、较大的规模生产重钙产品。
(3) 球磨的单机产能最大，在生产1250目以上的产品时，性能更突出。新型超细立式磨可以一次性生产1500目以下的粉体，尤其是在生产400～1000目重钙产品时节能效果比较明显。
2 ATL新型超细立磨及其工艺技术特点
2.1 基于设备与工艺结合的磨辊研磨
ATL超细立磨磨辊研磨设计与市场上其他同规格普通磨机有明显不同。如图1所示正在使用中的磨盘和磨辊，其主要特点有：
(1) 特殊的双曲弧面设计，更大的接触面积，研磨区域粉磨压力高度集中。
(2) 由普通双辊设计更变为三辊设计，提高粉磨效率。
(3) 每个磨辊使用双油缸斜拉设计，高的研磨压力使物料更易粉碎。由于离心力和倾斜的磨床将物料导向挡料环，ATL超细立磨具有物料层均匀的优点，其他磨辊平坦型磨床会造成挡料环前物料堆积，降低粉磨效率。
2.2 特殊的机械设计和材料选择
(1) 磨辊压力。尽管粉磨压力被降至1 000kN/m3，合成峰值粉磨压力为220MPa，该压力比市场上其他任何立磨都要高。这种高粉磨压力是由外直径上狭窄的粉磨区域产生的，因此保证了最高的粉磨效率。
(2) 磨损。耐磨部件采用耐磨合金材料，衬套以及衬板的磨损率范围是2～3g/t。因其可反复补焊被认为是“绿色方法”，即使当耐磨部分使用寿命结束时也可循环利用。这是一种比使用任何类型的陶瓷材料(陶瓷材料很难修复利用，被认为是无生命的材料)更环保的途径。
2.3 基于涡流分级的超细分级机
与此前的单转子立式分级机相比，超细立磨特制的ADW10005NG多转子涡轮分级机，NG 型叶片使分级工艺效率显著提高，同时分级背压降低了近25%，从而使系统阻力下降20%，相应主风机电耗下降15%以上。经过优化的分级机更易于控制粒径分布(PSD)。
2.4 直接添加化学助剂实现表面改性
立磨的另一个优势是可以在生产中直接对粉体进行改性活化处理。通过特殊的工艺设计，严格定量添加化学助剂和控制磨内温度，经过在ATL1100立磨上反复试验，化学助剂充分包覆在无机非金属粉体表面得以实现。
采用这种直接添加化学助剂一次性实现表面改性，无需另外购买专门的改性设备，大大简化了工艺流程，减少了投资成本。这种方法生产的功能型粉体，广泛应用于超细重钙的人造大理石市场。
3 实施案例
位于广西贺州旺高工业园的贺州某粉体公司是一个年生产能力达1 0 万t 的重钙企业。采用了一套ATL1100超细立磨系统，其主机设备配置见表3，合计功率515.5kW。
 该系统自2014年8月份调试成功并且考核验收以来，其运转率高达95%，生产的人造大理石专用超细碳酸钙粉体，各项指标均达到优质人造大理石的专用碳酸钙标准，得到客户的肯定，市场需求旺盛。
表4显示该套系统的性能指标以及其产品的分析情况(表中参数要求：①原料：方解石或大理石，莫氏硬度3，进料粒度≤1 5 m m ；②粒径分布：以英国马尔文公司Micro镭射绕线射粒径分析仪测定；③水分：放50g样品于水分分析仪测定，在摄氏150℃下6min，测量检定)。
4 结语
随着使用经验更加丰富，设备设计与制造与工艺系统更加融合，设备为工艺提供解决方案，工艺为设备创造良好的工作条件，加之新技术、新工艺不断被开发出来，设备的可靠性和系统的稳定性已经不为用户担心，超细立磨粉磨超细粉体工艺已越来越得到市场的认可。
立式辊压磨利用碾压粉碎原理，可以及时将达到粉碎粒度要求的颗粒随气流带走，避免了过研磨情况，从而达到了节能的目的。ATL超细立磨系统在生产超细重钙领域的成功应用，证明了其在超细研磨生产领域具有优质性能和较高应用价值，其生产指标和产品性能指标均达到台湾同等超细立磨的指标。理论和实践说明，立磨可以满足非金属矿的大型化超细加工，其设备性能可靠、粉体质量稳定 ，同时其节能效果非常显著。因此，立磨有望成为非金属矿加工行业的主要选择，其前景十分广阔。
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