GJ 5×2大型双槽高强度搅拌磨的开发与应用

(1.北京矿冶学院，北京100044；2.巴斯夫矿产(山西)有限公司，山西朔州036800)

GJ 5×2大型双槽高强度搅拌磨是我国超细物料加工中最新的超细粉碎/脱皮设备，也是目前国内该领域最大的设备之一。该设备采用双叶轮搅拌器、方形截面双槽体、带负荷启动方式等创新技术。该设备生产能力大，超细粉碎效率高，产品粒度细，可连续生产。该设备结构新颖，便于安装、操作和维护。该机已成功应用于某高岭土公司的高岭土剥皮机。在1.2 ~ 1.5t/h的生产能力下，单机细度可达-2微米85% ~ 90%，双机串联细度可达-2μm 94%。

GJ 5×2大型双槽高强度搅拌磨；超细研磨；煤系煅烧高岭土。

作者简介:吴建明(1951—)，男，北京矿冶研究院研究员，从事破碎工程研究与开发。邮寄地址:北京西直门外文星街1号，100044。

曹永新(1970-)，男，高级工程师，巴斯夫矿产品(山西)有限公司总经理，通讯地址:山西省朔州市平陆区，036800。

一.概述

近30年来，超细材料加工设备的研发持续快速发展[1 ~ 8]。这是因为:①许多工业矿物和材料会产生较高的表面能，化学反应快，吸附量大，填充增强性能好，烧结温度低，烧结体强度高，具有分散性、流变性、电性、磁性、光学等独特的优异性能，以满足特殊的应用要求或生产出高性能、高附加值的产品。因此，各类超细材料广泛应用于现代工业、高技术产业和新材料产业等相关领域，如高性能陶瓷、微电子和信息材料、塑料、橡胶及复合填料、造纸填料和涂料、高性能颜料和涂料、高性能润滑材料、精细磨料、先进耐火材料、精细化工产品、高档化妆品、纺织助剂、医药和保健品等。对超细材料需求的快速增长促进了生产规模的不断扩大。(2)随着选矿技术的发展，特别是微细粒选矿方法的进步，实现了≤10μm的有效分选。这使得从过去难以处理的尾矿中回收细粒嵌布的有用矿物和有用组分进入实际生产阶段，并因矿产资源日益枯竭和短缺，有用矿物回收利用的深度和广度不断增加而受到重视。这些新的应用或加工要求需要使用超细粉碎，而超细粉碎设备已成为这一加工领域中重要的必备设备。

二、国内外搅拌磨的研发现状

(1)国外情况

搅拌磨最早由Union Process Inc .于1928发明，该公司于80年代开发的Attritor搅拌磨至今仍是国际知名产品。1939美国矿务局设计制造了一种浮选前清理矿物表面的装置，于50年代末60年代初改进为USBM立式搅拌磨，用于剥离高岭土和云母，超细磨氧化铋。从65438年到0948年，杜邦公司研制出高速搅拌磨——砂磨机，主要用于生产涂料工业的颜料，使搅拌磨有了很大的发展。20世纪50年代，日本Kopper Tower Mill公司开发了一种新型搅拌磨——塔式磨，广泛应用于超细粉碎和化学处理领域。20世纪60-70年代，搅拌磨的出矿装置得到改进，搅拌器转速不断提高。从1969到1972，美国工业选矿设备公司(IMPEX)发明了一项专利技术——高强度超细搅拌球磨(制片)工艺，并据此开发了FMM双槽高强度搅拌磨机。该设备采用方形截面的立式罐，具有混合速度快、超细粉碎效率高、生产能力大、可连续生产的优点。美国佐治亚州的许多高岭土公司都使用过这种设备。20世纪70、80年代，国外出现了一种带有圆盘搅拌器的搅拌磨，其特点是研磨腔小，搅拌器由多个圆盘组成，转速高，圆周速度为8～10米/秒..介质填充了研磨腔的60% ~ 80%。由于研磨腔的体积小，介质质量也小。所以搅拌器不仅起搅拌作用，还起研磨作用[1]。

目前，世界上有三种具有代表性的先进搅拌磨，分别是带圆盘搅拌器的Isa磨、带螺旋搅拌器的VertiMill磨和带棒式搅拌器的Detritor磨[2]。

澳大利亚Mount Isa Mines铅锌矿与德国Netzsch-Feinmahltechnik公司联合开发的Isa磨机* * *是一种高能量密度搅拌磨机，采用卧式圆盘搅拌器，圆盘圆周速度20 ~ 23 m/s，电机功率2.6~3 MW。其最大型号为M10000，体积为10 m3，是目前世界上最大的搅拌磨。目前，已有25台Isa轧机在澳大利亚、南非、吉尔吉斯斯坦和美国投入使用。Isa磨机多用于精矿再磨，以矿石为介质时可实现自磨。如麦克阿瑟河矿，一级自磨机通过振动筛排出0.8 ~ 1.8 mm粒度作为伊萨磨的磨矿介质，浮选粗精矿由45μm 80%开路磨至7μm 80%。Isa磨在细磨阶段也可以替代球磨机或塔磨机的闭路磨矿。如库姆托尔金矿，电耗不到再磨球磨机的一半，省略了水力旋流器及其给料泵。

立磨是日本久保田塔磨公司在1950年发明的塔磨。1979年，美国MPSI公司购买了日本塔式磨的专利，称为立式搅拌磨，并应用于铅锌矿、金矿等工业部门。随着企业间的合并，立式磨机在90年代初被瑞典的斯韦达拉集团和90年代末被芬兰的美卓集团拥有。磨机螺旋外缘圆周速度约3 m/s，介质为12 ~ 30 mm钢球。允许的给料粒度较粗，产品粒度往往在10 ~ 20微米之间，多用于选矿和再磨。目前使用的最大设备安装功率为1100 kW。

Detritor磨机也是芬兰美卓集团制造的立式搅拌磨机。搅拌棒末端线速度约为11 m/s，介质约为1 ~ 2 mm的陶瓷微珠或沙子。最佳给料粒度50μm左右，产品粒度可达10 μ m以下，目前设备最大装机功率355 kW，澳大利亚Zinifex世纪锌矿使用21台，其中6台用于再磨，15台用于超细磨。

(2)国内形势

从20世纪80年代后期开始，中国开始引进和开发各种搅拌磨和剥皮机，主要有以下几种。

1.间歇搅拌研磨机

我国在美国联合技术公司200-SL搅拌磨的基础上，开发了SJ-90搅拌磨和ZJM搅拌磨。搅拌磨的主要特点是:罐体为立式圆筒形，固定安装；搅拌器采用圆杆状搅拌片；搅拌速度低，属于低强度搅拌磨；罐体、搅拌器等易损件内衬聚氨酯；用循环泵循环物料，保证研磨均匀；使用气缸夹层或外部冷却器来冷却材料。这种搅拌磨的超细粉碎效率较低，规格为中小型，适合小批量生产，不适合大规模连续生产。是我国早期广泛制造和使用的超细粉碎设备。

2.BP(MB)系列剥皮机和GSDM-400搅拌机。

它是一种高强度搅拌磨，用于盘式搅拌器的立式湿法连续操作。BP(MB)系列剥皮机机筒内衬刚玉或聚氨酯弹性体，搅拌器内衬聚氨酯弹性体。早期产品BP80削皮机的安装功率为30 kW，气缸容积为0.080 m3，总重量为2.5t，需要8 ~ 10台机组串联连续工作。放大到MB300剥离机后，气缸容积为0.3 m3，安装功率为75 kW，整机重量为5 t，用于处理煤系高岭土时，串联四台产量可达1.5t/h左右，产品粒度可达-2μm 90%左右。目前最大规格BP 500，气缸容积0.5 m3，安装功率132 kW，整机质量12.5t..

GSDM-400搅拌磨的结构原理与BP(MB)系列削皮机相似。筒体内衬为航空橡胶或刚玉，搅拌器内衬航空橡胶。有三种工作模式:外循环模式、多个串联连续研磨模式和分批研磨模式。气缸容积0.408 m3，安装功率30 ~ 45kW。使用-325目朔州煤系高岭土进行超细磨矿试验时，在最佳浓度30%时可磨至-2μm 90%，处理量约为260 kg/h [4]。

3.螺旋搅拌磨

它是一种带有螺旋搅拌器的搅拌磨，具有相对较大的机筒高度和直径以及较低的搅拌速度。它属于低强度搅拌磨，适用于粗磨、再磨或超细磨，湿法或干法操作。

4.大高径比大型搅拌磨

LXJM-3600大型超细搅拌磨机采用棒状搅拌器，容积为3.6 m3，安装功率为250 kW，外形尺寸(长×宽×高)为2.2m× 2.2m× 8.5m..CYM-5000大型超细搅拌磨机采用多边形圆筒和圆盘搅拌器，体积为5 m3，安装功率为315 kW，外形尺寸(长×宽×高)为2 m×2 m×11 m，这两种磨机是近年问世的，具有较高的搅拌磨强度和生产能力。

3.GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨的开发与应用

(一)设备的基本结构

研制的大型双罐高强度搅拌磨机型号为GJ5×2，主要由罐体、电机、减速机、皮带传动、隔离网、搅拌器、电控柜等组成。罐体由两个大小相同的立方体罐体组成，底部相连，容积为***10 m3。两个槽中一个用于预研磨，设有进料口；另一个用于细磨，设有隔离网和出料口。罐内装有粒度小于5mm的8 ~ 10 t磨矿介质，介质和矿浆的体积约占磨腔体积的60%。每个罐内设置一套搅拌器，每个罐上方设置一套驱动装置。两个罐的底部分别设有出料口和压缩空气入口。罐体顶部设有排气管。设备制造后的外观见图1。

图1北京矿冶研究总院研制的第一台GJ5×2大型双罐高强度搅拌磨。

工作时，搅拌器高速旋转，强烈搅拌介质和矿浆，使矿物颗粒被强烈研磨。磨后的矿浆首先从进料口进入预磨罐进行预磨，然后从底部进入细磨罐进行细磨，最后通过隔离筛从出料口排出。

(二)主要技术性能指标(表1)

表1 GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨主要技术性能指标

(三)应用效果

GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨的研究设计工作始于1997。1999年7月，第一台GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨机在北京矿冶研究总院工厂制造完成，带负荷进行工厂试验，达到了设计的力学性能。5438年6月+2000年10月，该设备在巴斯夫矿产品(山西)有限公司的前身山西省朔州市平朔高岭土厂进行了72小时的单机满负荷试验，达到了预期的技术性能指标，取得了理想的效果。自2002年5月，该设备在巴斯夫矿产品(山西)有限公司投入生产..

1.工艺流程和材料

原料为煤系硬质高岭岩，在长期生产中来自多个产地，性质各异。来自不同产地的原料经常混合在一起。将原料用颚式破碎机破碎，然后用雷蒙磨干磨至-45μm，并在浆料混合罐中与水和六偏磷酸钠分散剂混合，制成浓度约为45%的浆料，供应给搅拌磨。

粗磨采用第一台GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨，细磨采用MB(P) 80型剥皮机。之后，GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨逐渐增多，最终增至6台。此时，它不仅用作粗磨机，也用作精磨机。它采用了非常灵活的连接方式，可以用多个MB(P)80 peeler串联两个、三个或一个。

2.单一应用效果

2002年5月，第一台GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨投入使用并进行研究。调查期间，每30分钟测量和调整一次GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨的进料速度并记录。每60分钟取样一次出料粒度，四次测定为一批。调查结果表明，GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨产品粒度达到-2μ m 85% ~ 90%，生产能力达到约65438±0.5t/h，在后续长期生产中，由于原料不同，物料性质有波动，生产能力也有变化。在物料粉磨困难的情况下，产能可维持在1.2 t/h左右，达到设计指标。

3.两组串联的应用效果

由于第一台GJ5×2大型双罐高强度搅拌磨的成功应用，巴斯夫矿产品(山西)有限公司又陆续增加了几台这样的设备，最终达到了6台。此时采用了非常灵活的连接方式，可以是两个串联，三个串联，也可以是一个串联多个MB(P)80 peeler。

两台GJ5×2大型双罐高强度搅拌磨串联时，随着原料性质的变化，生产能力为1.2 ~ 1.5 t/h，最终产品粒度约为-2μm 94%。该指标与两个系列MB(P)80 peeler(每个系列由11串联，10运行，1备用)的指标相同。可以看出，一台GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨相当于10 MB(P)-80片。

(四)GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨的优势

1.设备少，工艺简化。

一台GJ5×2大型双罐高强度搅拌磨可替代10 MB(P)-80压片机，大大减少了设备数量，简化了工艺。同时减少了操作人员，降低了操作人员的劳动强度。

节约能源

GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨节能效果明显。这个设备的功率只有150 kW，而MB(P)-80削皮机的功率是30 kW，10 * * 300kW。考虑到它们不同的负载率，前者比后者节能30%左右。

3.减少占地面积

在安装10 MB(P)-80剥皮机的现场，可安装2.5 GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨。按同样的产能，前者只占后者的40%。

四。结论

经过深入调研和精心研究设计，成功开发了GJ5×2大型双槽高强度搅拌磨机。该设备采用双叶轮搅拌器、方形截面双槽结构、压缩空气负荷启动方式等创新技术。该设备用于剥离巴斯夫矿产品(山西)有限公司煤系煅烧高岭土，在给料粒度为-45μm，生产能力为1.2 ~ 1.5t/h的条件下，单一产品粒度可达-2μ m 85% ~ 90%，两个产品串联粒度可达-2μm 94%。该设备具有生产能力强、超细粉碎效率高、产品粒度细、连续生产、节能的优点。该设备的应用减少了设备数量，简化了工艺，减少了操作人员，降低了操作人员的劳动强度，减少了占地面积和资金投入。设备整体结构和外形尺寸合理，便于安装、操作和维护。该设备是目前国内最大的超细粉碎设备之一，在批量生产中充分发挥了其大型设备的优势。

参考资料和材料

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[2]高，霍尔姆斯，皮斯.微细和超细粉碎技术的最新进展[A].第ⅹⅹⅲ届国际矿物加工大会加工(654卷38+0)[C].伊斯坦布尔:Primed广告公司，2006年30月37日

[3]Pease1 J，Anderson G，Curry D，等.使用IsaMill进行自生和惰性研磨[A].国际自磨和半自磨技术2006[C].加拿大温哥华. 2006(9)第2卷:230-244

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GJ 5×2大型双槽高强度搅拌磨的开发与应用

吴建明、曹永信

(北京矿冶研究总院，PC:100044，中国北京)

文摘:GJ5×2大型高强度双槽搅拌磨是我国最新、最大的超细粉碎/分层设备。搅拌磨采用了双叶轮搅拌器、方形截面双室料仓、高压空气加载启动等创新技术。搅拌磨具有产量大、超细粉碎效率高、产品粒度细、可连续生产、人性化的结构和尺寸便于安装、操作和维护等特点。搅拌磨已成功用于山麻制品有限公司煤系煅烧高岭土的分层，单磨-2μm产品粒度达85% -90%，双磨-2μm产品粒度达94%，处理量为1.2-1.5 t/h

关键词:GJ5×2大型高强度双槽搅拌磨，超细粉碎/分层，煤系煅烧高岭土。