1 石英微粉简介
（中国粉体技术网/班建伟）石英粉(同石英砂)又称硅微粉。 石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(20～200 目为1.5)，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH 溶液，熔点1650℃。 从矿山开采出的石英石经加工后，一般细度在120 目以上(小于120 目)的产品称石英砂，超过120 目的产品称为石英粉。
高品质的石英微粉作为一种基础工业原料在玻璃、玻璃纤维、 陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、铸造、研磨材料、电子、光纤等行业得到广泛应用。
2 石英微粉加工中粉磨设备的使用现状
从石英砂变成高品质的石英微粉是一个艰难的过程，目前国内粉磨石英的主要设备为雷蒙磨和棒磨机，用雷蒙磨粉磨时产量只有1 吨左右，效率低、能耗高、产品粒度难于控制。用棒磨机时以上各项参数还不如雷蒙磨。另外一个问题是：随着微粉中细度的增高，含铁量也在增高，特别是棒磨机由于存在耐磨材料之间自身的无效碰撞，造成含铁量巨高，并且雷蒙磨的耐磨材料采用高锰钢材质，高锰钢属于弱磁性，在这种情况下，很难去其中的机械铁（石英粉中含有的铁属于有害杂质，这一行业对此有相关的要求，详见表1）。如何大幅度提高石英微粉磨的产能的同时又降低其中铁的含量，节能降耗是成为这一行业大规模生产必须要解决的技术难题。
3 立磨的简介和在石英微粉制粉行业的特殊适用性
针对上述问题，我们研制开发的LM 型立式磨有可能为大量粉磨石英降低单位产品能耗提供帮助。LM型立式磨是黎明重工在广泛吸收国外先进技术，总结国内外立式磨应用经验的基础上研发出的一种烘干兼粉磨的高效节能设备。它既有莱歇磨可翻辊检修的优点，又具有MPS 磨辊套可翻面使用、寿命长的特点，集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体，具有粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、产品细度易于调节、工艺流程简单、占地面积小、噪音低、无粉尘污染、磨耗低、检修方便、运行可靠等优点。
 3.1 立磨的简介
（1）LM 型立磨的结构立式磨基本有减速机、机体、磨辊磨盘、分离器、传动臂、机架、液压缸、限位器等几部分组成。设备结构详见图1。
（2）LM 型立磨的工作原理
主电机通过减速机带动磨盘转动，同时热风从进风口进入立磨机体内，物料从下料口落在磨盘中央，在离心力的作用下，物料从磨盘中央向边缘均匀移动，经过磨盘上的粉磨辊道区域时，受到磨辊的碾压，大块物料直接被压碎，细粒物料受挤压后形成料床进行粒间粉碎。被粉碎的物料继续向磨盘边缘移动，直到被风环处的强气流带走，而较大的颗粒物料又重新掉落到磨盘上继续粉碎，气流中的物料经过上部的分离器时，在转子叶片的作用下，粗颗粒重新回到磨盘上粉磨，合格的细粉随气流一起出磨，被系统的集粉器收集，被收集到的粉料即为立磨磨出的产品。混入物料的铁块等杂物随物料运动到磨盘边缘时，由于自身重量大而不能被风吹起，跌落至磨机下腔被安装在磨盘底部的刮料板刮入排渣口排出机外。
（3 ）技术参数（以LM170 型为例）
粉磨物料: 石英；磨盘中径: 1700mm；磨辊直径:1400mm；宽度:460mm；磨辊数量: 2 个；传动功率:400kW；保证产量:10～15t/h；产品细度：100 目100% 通过，200目99% 通过，325 目（45 μ m）99.9%通过。
3.2 石英微粉制粉的特殊适用性和针对这一问题做的设计
(1)动力系统
立磨的动力系统是指磨盘、主减速机、主电动机等三大部分，磨盘的转速将是我们设计的重点之一。立式磨采用料床粉磨原理粉磨物料，是由磨辊多次滚压和磨削落在磨盘上的物料，磨盘转动的同时，物料受离心力的作用而外移，磨盘的转速决定了物料在磨盘上的运动速度和停留时间,磨盘转动愈快，物料外移的速度也愈快，难磨的物料可能因尚未磨到合理的细度而移送出磨盘外，从而使产品达不到要求的细度和粉磨效率低下；反之，过粉磨也会使粉磨效率低下。磨盘转速不同亦同样会造成磨盘上物料间相互磨擦力和运动轨迹的不相同。要提高粉磨产品的细度和磨机的粉磨效率，磨盘转速必须和物料的被粉磨速度相平衡和匹配，因此不同的磨机结构和粉磨不同的物料的磨机磨盘转速是不相同的。
矿渣和石英在化学成分及易磨功指数上相差不大，都在20～25kW/t范围内，石英微粉的成品细度要比矿渣要求略高。因此我们设计的石英立式磨的K 值也要象磨矿渣那样采用比生料磨的K值小20%，石英立磨的磨盘转速比同类型同规格的生料磨要低20%左右，确定用于这类物料在此细度要求的情况下，磨盘转速为38 转/ 分。
( 2 ) 磨盘衬板和磨辊辊套的设计
石英超细粉磨时磨盘上物料中含有很细的1 μm～40μm微细颗粒，生产时由于气流原因导致料床的物料充满了大量气体,即料床已有流态化的趋势，容易使立磨不能有效地啮入大量的颗粒群, 造成辊轮的滑动或辊前堆积。
石英立磨的磨辊采用轮胎型，磨盘衬板采用碗型，一方面是为了避免磨辊工作面的边缘磨损效应，可翻面再使用，延长了使用寿命，轮胎型磨辊的弧面趋于陡，利用鼓辊-碗盘结构自行排气，实现单辊自行准备料床的原理控制料床减少振动。磨辊内侧, 辊盘间隙大, 形成料床准备区, 料床松散，磨辊外侧,辊盘间隙小, 料床进一步密实，形成高效粉磨区。在整个粉磨过程中, 即使成品比表面积很大， 也能做到平稳操作,振动小。
另一方面磨盘边缘上具有一定高度的挡料环结构，它可以有效地阻滞物料,降低磨盘上物料的运动速度,达到磨机稳定运行。磨辊与衬板合理配合如图2。
 解决此问题, 一方面要求磨盘上的物料在在进入碾磨区域前必须进行部分排气, 从而使磨辊、磨盘可较顺利有效的碾磨物料。
石英微粉的应用行业对微粉的含铁量有着严格的要求，因此立式磨磨辊、磨盘上的耐磨材料均均采用高铬铸铁。高铬铸铁是世界范围内几乎是钢铁材料中最耐磨的材料之一，而且其经济性也是相当好的，因此在重工、立磨行业中有着广泛的应用。而且这种材料不像雷蒙磨所用的高锰钢那是弱磁性的，相反因磨损混入石英微粉中的高铬铸铁很容易被磁铁吸引，这样即便微粉中有少量的机械铁也很方便除掉。
由以上原理可知，立磨在工作时粉磨区域根本没有耐磨件的直接接触，物料和耐磨件之间属于滚动摩擦，因此其粉磨的铁耗是相当的小的。立磨应用到水泥生料的粉磨情况下，行业内公认的对磨辊辊套及磨盘衬板的磨耗数据为5～6g/t。根据我公司在粉磨行业多年的经验，理论上粉磨石英微粉的磨耗将在50～60g/t 之间，我们LM170 耐磨件的总质量在6500Kg 左右，一般情况下耐磨件在磨损了重量的1/3 后就不宜再使用了，用以上数据计算一套耐磨件可以磨这种石英微粉的总量为39400 吨，预计寿命在3800小时左右。不难根据以上数据进行含铁量计算，结果为0.006%，假设磨机系统摩擦的铁耗为粉磨的两倍为0.012（实际上是不可能达到两倍的），计算其总铁耗也不会超过0.02%，这一结果是相当可观的，因此耐磨件的实际使用寿命就成了验证这一设计的关键。
( 3 ) 分离器的新结构
分离器的主要功能是将合格的物料及时分离出来。传统磨机生产200目以下较粗的石英粉的时候，所用的是普通的动态选粉机，这种选粉机虽然效率比较高，但是不适合更细的石英微粉产品的分级。我们认真仔细地研究分析了当今先进的高效组合式选粉机，如LV 选粉机、O-sepa选粉机、SLS 选粉机等，结合我公司多年超细微粉磨的设计生产经验，最终设计出适合石英立式磨分离器（动静态组合式选粉机），重点考虑选粉区域部分以及颗粒运动的控制，调整了动态转子与导向叶片的间距、动态转子转速、导向叶片片数和几何尺寸、并且对转子采用气密封结构，能有效地避免大颗粒进入成品，从而降低循环负荷，提高研磨效率。物料在分离器中分离示意见图4 和图5。
4 工艺系统和运行效果
4.1 工艺流程
石英粉磨工艺系统流程如图6，简述如下：经过破碎的粒状石英储存在原料仓中，仓下装有阀门，经斗式提升机提到工艺系统需要的高度后落到皮机上，经最终除铁后，落入中间料仓，在料仓下部与封闭式定量给料机封闭相连接。且封闭是定量给料机与立磨也是封闭式连接，这样中间料仓中的物料，就很好的起到了锁风的介质。封闭式定量给料机具有皮带秤、输送物料、配合锁风、定量给料的四大功能，在封闭式定盘的寿命。收尘器收集的石英粉成品经输送装置送入石英粉仓，以备使用。
4.2 运行效果
第一台LM170 石英立式磨安装完毕后，经过了设备试运行，系统配套设备调整及系统参数调整后顺利投产，设备运行初期，系统平稳正常运行，产量稳定在10t/h 以上，系统平均电耗低于65kWh/t，其余参数，均在设计范围之内，产品机械铁容易除去，含铁量符合客户的需方要求。后期经反馈，耐磨件的寿命平均在3000～3500 小时之间。
5 结论
LM170 石英立式细磨的运行效果说明，与雷蒙磨相比，单机生产能力提高了10 倍，满足了需要石英微粉行业大规模工业化生产的需要，同时，单位产品能降和设备消耗比雷蒙磨粉磨系统降低40% 以上。立磨用于粉磨硬度较高、细度较高的石英微粉尚且有这么好的适应性，相信必将促进其它种类非金属矿生产企业迅速提高企业规模，并且实现低碳排放。
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