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湿磨重钙工艺、技术、装备、应用——专访长沙矿冶研究院有限责任公司张国旺教授

昧光

2024.5.14 | 点击 1072次

导读 专访长沙矿冶研究院有限责任公司张国旺教授

中国粉体网讯 为推动我国碳酸钙产业高质量发展，提升技术及装备水平，增加产品附加值，中国粉体网以“精细加工，高值应用”为主题，于2024年4月10日-11日在江西吉安举办了“2024全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”。会议期间我们邀请到了长沙矿冶研究院有限责任公司张国旺教授做客“对话”栏目，参与视频访谈。

张国旺教授

粉体网：张教授，请您给我们介绍一下贵公司及主要业务范围。

张教授：长沙矿冶研究院有限责任公司（以下简称长沙矿冶院）始建于1955年，曾先后隶属于中国科学院、国防科工委、冶金工业部、1999年转制为中央直属大型科技企业，2003年开始由国务院国资委直接管理，2009年成为中国五矿集团有限公司（以下简称中国五矿）的直管科研单位。拥有国家金属矿产资源综合利用工程技术研究中心、深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室等国家及省部级研发平台13个。

长沙矿冶院坚持“技术研发、产业孵化、成果转移”创新发展模式，经过60余年的改革发展，培养造就了以余永富、刘宝琛院士为首的一大批科技创新人才，荣获“中国十大科技成就”、“国家科学技术进步奖特等奖”等国家及省部级科技成果奖励500多项，孵化了以金瑞科技（现更名为五矿资本，股票代码600390）、长远锂科（股票代码688779）和惠同新材（股票代码833751）等公司为代表的高新技术企业集群，为集团公司打造“世界一流的金属矿产企业集团”提供强有力的科技支撑。

湖南金磨科技有限责任公司是长沙矿冶院控股子公司，是国内研发最早、应用案例最多、应用领域最广的细磨和超细磨技术装备单位。公司专业从事微细粒金属矿物细磨解离和非金属矿物/材料超细化关键装备及成套技术的研发及推广，在矿物加工，湿法冶金，煤化工，粉体材料等领域提供优质的细磨和超细磨装备和技术服务。

粉体网：30多年来您一直从事超细磨领域的工艺技术开发和设备研制，请您给我们介绍一下湿磨重钙工艺技术和设备。

张教授：典型湿法研磨重钙工艺主要根据用途和产品细度而定，对于-2μm大于60%-90%产品，采用一段磨矿或二段磨矿；对于-2μm≥92%-98%产品或更高的，采用二段磨矿或三段磨矿。

具体的流程是：按拟定的磨矿条件（原矿、水、助剂的配比）将原矿、水、助剂加入调浆池搅拌一定的时间使之均匀；用螺杆泵、隔膜泵或齿轮泵将调浆池中的搅拌均匀的原矿浆打入缓冲桶中；再用隔膜泵将在缓冲桶中正继续搅拌的原矿浆从磨机底部打入磨机中磨矿；随着磨机中矿浆的逐渐增多，磨矿产品（即磨细后的矿浆）从磨机上部溢流口溢出，通过振筛机，顺管道流入贮浆桶中。必要时设置卧螺旋分级设备去除大颗粒和多级振动筛隔杂，以确保产品最大粒径及粒度分布。

湿磨研磨重钙所用研磨设备主要是中小型剥片机、卧式砂磨机和大型湿法搅拌磨机等，目前以大型湿法搅拌磨为主，有矮胖型和细高型，主要是搅拌器结构、筒体结构、筒体径高比、转速等不同。先进的大型湿法搅拌研磨设备技术或湿法搅拌研磨设备和蜂巢磨的干燥改性技术完美结合，可为用户提供高质量高附加值的超细碳酸钙产品（浆料和干粉）。

粉体网：张教授，湿法研磨过程中有哪些工艺环节和设备因素会对产品质量产生影响?

张教授：湿法研磨重钙过程中影响产品质量的主要因素是：

(1)原材料的选择。原材料的好坏直接影响超细重钙的生产指标，原料矿粉的验收指标必须合格，否则不但成品浆料的细度、粘度达不到设计标准，如果二氧化硅含量过高还会导致设备过快的磨损，缩短设备的使用寿命，而且会对产品的白度和在造纸、塑料等领域的应用产生极大的影响。

（2）研磨助剂的选择。研磨助剂对于粉体的超细湿法研磨是必不可少的。改变浆料的流变学性质和颗粒表面电性，进而降低浆料的粘度，提高浆料的分散性；防止了颗粒的团聚，针对湿法研磨超细重钙，研磨助剂一般采用分散剂，而且应尽量选用纯度高、稳定性好的聚羧酸或聚丙烯酸及其钠盐。由于浆料粘度的降低，减少了介质运动阻力，提高了介质相对运动对浆料颗粒的冲击和研磨作用。

（3）介质球的选择。一般选取比重2.8-6.0g/cm3的陶瓷球或锆球，对于多台磨机串联的情况，就随着各级进料颗粒的逐渐变小而选择相应小的磨矿介质。

(4) 研磨机的结构参数和工作参数。筒体高度影响介质表面压力,筒体衬板采用耐磨不锈钢、高分子材料衬板或刚玉衬，筒体上须合理设置泵送给料口、浆料溢流口、排球口及清洗口等，考虑到发热情况，筒体设计为夹套形式。

搅拌器是研磨设备的关键部件，采用组装圆盘结构和叶片结构，可较好地解决启动问题和磨损问题。叶片数量的选择主要考虑能量的输送频率、介质充填量、功率输入情况、磨矿停留时间,同时也要考虑搅拌体的受力情况及设备稳定性。

(5)研磨机的智能控制。智能化是产品质量稳定的保证，应该高度重视。

粉体网：张教授，目前湿法研磨重质碳酸钙主要应用在哪些领域?相比于干法研磨，湿法研磨钙有哪些指标和应用方面的优势?

张教授：湿法研磨重质碳酸钙主要用于生产d60＝2μm和d90＝2μm的造纸填料和涂布级重钙产品，湿法研磨重钙的浆料产品主要是为了满足造纸行业的需要。另外湿法研磨重质碳酸钙干燥打散的粉状产品（2500-8000目）应用于高档塑料制品、乳胶漆和透气膜等行业。

湿法研磨重质碳酸钙在如下方面具有势：

(1)粉体颗粒形态。湿法超细重钙的粒形好，绝大多数表现为球形或近似球形，质量稳定。而干法生产的重钙多为不定型，不规则，且颗粒棱角清晰。

(2)粉体颗粒细度。湿法超细重钙一般90%—95%颗粒的粒径可达2μm,即6000目—7000目，甚至可研磨至纳米级。一般经济的干法研磨粒径只能研磨到D97为5um左右，如要继续干法粉碎至更细粒度，则能量消耗巨大。要是想达到微米级或纳米级（D50=100nm)的就得用湿法研磨了。

（3）粉体粒径分布。湿法超细重钙粒径分布窄，粒度均匀，一般集中在2μm以下，粒度分布曲线呈单峰形态；而干法生产的超细重钙的粒度分布曲线为双峰形，粒度分布较宽，且多分布在1.0～10μm的范围。

(4)粉体的水份。湿法超细重钙在生产过程中经过了干燥程序，水份一般控制在0.3%以下，但是干法生产的重钙水份无法控制，一般都在1%以上，因此改性过程中湿法超细重钙效果明显优于干法生产的，分散性、流动性好。

粉体网：张教授，贵单位专业从事选矿技术、选冶装备技术、环保技术和矿用药剂等，请您给大家介绍一下贵公司这些技术在非金属矿领域的应用情况和发展前景。

张教授：长沙矿冶院的药剂已在萤石、重晶石、石墨等非矿领域应用，高梯度磁选机和强磁选机已应用于石英、高岭土磁选提纯降铁，超细磨装备已应用于高岭土、碳酸钙、重晶石和石墨领域，高效浓缩装备技术已应用于高岭土、绢云母等非矿行业。

长沙矿冶院经过不断发展壮大，建立了从矿石本征特点研究出发，实现了选矿工艺技术、核心关键装备技术创新、药剂开发应用、矿物材料的开发、选矿废水循环回用、选冶固废无害化清洁处置和智慧矿山建设的整套技术研发体系，可以为非金属矿产资源高效清洁利用提供全方位技术服务。

粉体网：感谢您接受我们的采访！

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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