GJ 5×2 대형 이중탱크 고강도 교반기 개발 및 적용

Wu Jianming 1 Cao Yongxin 2

(1. 베이징 광업 야금 연구소, Beijing 100044; 2. BASF Mineral Products (Shanxi) Co., Ltd., Shuozhou, Shanxi 036800)

Abstract GJ 5×2 대형 이중 탱크 고강도 교반 밀은 국내 초미세 재료 가공 분야의 최신 초미세 분쇄/플레이크 장비이며 또한 최대 규모 중 하나입니다. 중국에서 이 분야의 장비. 장비는 이중 임펠러 교반기, 사각 단면 이중 탱크 탱크 및 부하 시동 방식과 같은 혁신적인 기술을 채택합니다. 이 장비는 생산 능력이 크고 초미세 분쇄 효율이 높으며 제품 입자 크기가 미세하고 연속 생산이 가능합니다. 장비는 새로운 구조를 가지고 있으며 설치, 작동 및 유지 관리가 쉽습니다. 이 기계는 카올린 회사의 석탄 기반 소성 카올린 플레이크에 성공적으로 사용되었습니다. 생산 능력은 1.2~1.5t/h이며 단일 기계의 제품 섬도는 -2μm 85-90에 도달할 수 있으며 두 대의 기계가 서로 연결되어 있습니다. 시리즈는 -2μm 94에 도달할 수 있습니다.

키워드 GJ 5×2 대형 이중 탱크 고강도 교반 밀, 석탄 기반 소성 카올린.

저자 소개: 남성 Wu Jianming(1951년~)은 베이징 광업 야금 종합 연구소의 연구원으로 분쇄 공학 연구 및 개발에 종사하고 있습니다. 우편 주소: No. 1, Wenxing Street, Xizhimenwai, Beijing 100044.

조용신(1970년~), 남성, 수석 엔지니어, BASF Mineral Products (Shanxi) Co., Ltd. 총책임자 우편 주소: 036800, 산시성 숴저우시 핀루구.

1. 개요

지난 30년 동안 초미세 재료 가공 장비의 연구 개발은 지속적이고 점점 더 빠른 발전을 경험해 왔습니다[1~8]. 그 이유는 다음과 같습니다. ① 많은 산업용 광물 및 재료를 초미세 입자 크기로 분쇄한 후 더 높은 표면 에너지, 빠른 화학 반응 속도, 큰 흡착 용량, 우수한 충진 및 강화 성능, 낮은 소결 온도 및 높은 강도를 생성합니다. 소결체의 고유한 분산성, 유변성, 전기적, 자기적, 광학적 특성 등 우수한 특성을 갖고 있어 특수한 응용 요구사항을 충족시키거나 고성능, 고부가가치 제품을 생산합니다. 따라서 다양한 초미세 소재는 고성능 세라믹, 마이크로전자공학 및 정보소재, 플라스틱, 고무 및 복합재료 충진재, 제지 충진재 및 코팅재 등 현대 산업, 첨단 산업, 신소재 산업 및 기타 관련 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 고성능 안료 및 코팅제, 고성능 윤활재료, 정밀 연마재, 첨단 내화물, 정밀화학 제품, 고급 화장품, 섬유 보조제, 의약품 및 헬스케어 제품 등 초미세 소재에 대한 수요가 급증하면서 생산 규모도 지속적으로 확대되고 있습니다. ② 광물처리 기술의 발달, 특히 미세입자 선광법의 발전으로 10μm 이하의 효과적인 분리가 가능해졌습니다. 이를 통해 과거 가공이 어려웠던 광미의 세립 유용광물 및 유용성분을 실제 생산단계로 회수하게 되었으며, 광물자원의 희석 및 부족 증가, 깊이 증가 등의 영향을 받아왔습니다. 유용한 광물 재활용의 폭에 주목하세요. 이러한 새로운 응용 분야 또는 가공 요구 사항에는 초미세 연삭의 사용이 필요하며 초미세 연삭 장비는 이 가공 분야에서 중요하고 필수적인 장비가 되었습니다.

2. 국내외 교반밀 연구개발 현황

(1) 해외현황

교반밀은 American Union Process에 의해 최초로 개발되었다. Company. Inc.)는 1928년에 설립되었으며, 1980년대에 개발된 Attritor 교반밀은 여전히 ​​세계적으로 유명한 제품입니다. 1939년 미국 광산국에서는 부유 전 광물 표면을 세척하기 위한 장비를 설계 및 제조했으며, 1950년대 후반부터 1960년대 초반까지 USBM 수직 교반 밀로 개선되어 카올린, 운모 플레이크 및 초미세 비스무트에 사용되었습니다. 산화물.갈기. 1948년 미국 회사인 Du Pont는 페인트 산업용 안료를 생산하는 데 주로 사용되는 샌드밀인 고속 혼합기를 개발하여 혼합기의 획기적인 발전을 가져왔습니다. 1950년대 일본 Kopper Tower Mill Company는 초미세 분쇄 및 화학 처리 분야에서 널리 사용되는 새로운 유형의 교반 밀인 타워 밀을 개발했습니다. 1960년대와 1970년대에는 교반기의 광석 배출장치가 개선되었으며, 교반기 속도도 계속 증가하였다.

1969년부터 1972년까지 미국 산업 광물 공정 장비 회사(IMPEX)는 특허 기술인 고강도 초미세 교반 볼 밀(플레이킹) 공정을 발명하고 이에 따라 FMM 이중 탱크 고강도 교반 밀을 개발했습니다. 본 장비는 단면이 정사각형인 수직형 탱크를 채택하여 혼합속도가 빠르고, 초미립자 분쇄효율이 높으며, 생산능력이 크고, 연속생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 미국 조지아주의 많은 카올린 업체에서 사용하고 있습니다. 1970년대와 1980년대에는 디스크 교반기를 사용하는 교반 밀이 해외에서 나타났습니다. 이는 작은 분쇄 챔버 부피, 여러 디스크로 구성된 교반기, 높은 회전 속도 및 최대 8~10m/s의 주변 속도를 특징으로 합니다. 매체는 분쇄 공간의 60~80%를 채웁니다. 분쇄실의 부피가 작기 때문에 매체의 양도 적습니다. 따라서 믹서는 교반 역할뿐만 아니라 분쇄 역할도 수행합니다[1].

현재 세계적으로 대표적인 첨단교반밀은 디스크형 교반기를 갖춘 Isa밀, 나선형 교반기를 갖춘 수직밀(VertiMill), 막대형 교반기를 갖춘 Detritor 3가지가 있다. [2].

호주 Mount Isa Mines 납-아연 광산과 독일 Netzsch-Feinmahltechnik Company가 공동 개발한 Isa 밀은 수평 디스크 믹서를 사용한 고에너지 밀도 교반 밀입니다. 20~23m/s, 모터 출력은 2.6~3MW입니다. 가장 큰 모델은 M10000으로 부피가 10m3이며 현재 세계에서 가장 큰 사양, 출력 및 용량을 갖춘 혼합기입니다. 현재 25개의 Isa 공장이 호주, 남아프리카, 키르기스스탄, 미국 등의 국가에서 사용되고 있습니다. 이사밀은 주로 정광의 재분쇄에 사용되며, 광석을 매체로 사용하면 자가분쇄가 가능합니다. 예를 들어 McArthur River 광산에서는 자생 분쇄기의 첫 번째 단계에서 0.8-1.8mm 입자 크기를 진동 스크린을 통해 배출하고 이를 Isa 분쇄기의 분쇄 매체로 사용하여 45μm에서 부유 조정광을 개방 회로로 만듭니다. 80~7μm 80. Isa 밀은 볼 밀이나 타워 밀의 폐쇄 회로 분쇄 대신 미세 분쇄 단계에서 개방 회로 분쇄도 가능합니다. 예를 들어 Kumtor 금광에서는 135μm 80 개방 회로 분쇄에서 62μm 80까지의 출력이 가능합니다. 소비량은 재연삭 볼밀의 절반 미만이며, 하이드로사이클론과 공급 펌프도 생략되었습니다[3].

수직밀은 1950년 일본 구보타 타워밀컴퍼니가 발명한 타워밀이다. 1979년 미국 회사 MPSI는 일본의 타워 밀 특허를 구입하여 이를 수직 교반 밀이라고 불렀으며 납-아연 광석, 금광석 및 기타 산업 부문에 사용되었습니다. 수직 공장은 회사 간 합병으로 인해 1990년대 초 스웨덴 Svedala Group이 소유하게 되었고, 1990년대 후반에는 핀란드 Metso Group이 소유하게 되었습니다. 이 밀의 나선형 외부 가장자리의 주변 속도는 약 3m/s이고 매체는 12~30mm의 강철 볼입니다. 허용되는 공급 입자 크기는 비교적 거칠고 제품 입자 크기는 일반적으로 10~30mm 사이입니다. 20μm이며 주로 광물처리 및 재연삭에 사용됩니다. 현재 최대 장비 설치 전력은 1100kW입니다.

디트리터 밀(Detritor mill) 역시 핀란드 메초그룹(Finnish Metso Group)에서 제조한 수직형 교반밀로서 교반봉 끝의 선속도는 약 11m/s이고 매질은 약 1~10m/s의 세라믹 비드 또는 모래이다. 2mm가 최적이며 공급 입자 크기는 약 50μm이며 제품 입자 크기는 10μm 미만에 도달할 수 있습니다. 현재 사용 중인 장비의 최대 설치 전력은 355kW로 호주 Zinifex Century Zinc 광산에서는 21개 장치를 사용했으며 그 중 6개는 재연삭에 사용되고 15개는 초미세 연삭에 사용됩니다.

(2) 국내 상황

우리나라에서는 1980년대 후반부터 주로 다음과 같은 종류의 혼합기 및 플레이킹기를 도입, 개발하기 시작했다.

1. 배치식 교반밀

미국 United Process Company의 200-SL 교반밀을 기반으로 국내에서 개발한 SJ-90 교반밀과 ZJM형 Mixing mill 등.

이 혼합 밀의 주요 특징은 다음과 같습니다. 탱크는 수직 배럴 모양으로 고정되어 있으며 교반기는 혼합 속도가 낮고 강도가 낮습니다. 탱크, 교반기 및 기타 마모 부품 폴리우레탄 라이닝을 사용하여 재료를 외부로 순환시켜 실린더 중간층을 균일하게 분쇄하거나 외부 냉각기를 사용하여 재료를 냉각시킵니다. 이 유형의 교반 밀은 초미세 분쇄 효율이 낮고 중소 규모이며 소규모 배치 생산에 적합하며 대규모 연속 생산에는 적합하지 않습니다. 중국에서 널리 제조 및 사용되는 초미세 분쇄 장비입니다. 초기에는.

2.BP(MB) 시리즈 플레이킹기 및 GSDM-400 교반밀

디스크 믹서를 갖춘 수직형 습식 연속 고강도 교반밀입니다. BP(MB) 시리즈 필링 기계의 배럴에는 커런덤 또는 폴리우레탄 엘라스토머가 라이닝되어 있으며, 믹서 외부에는 폴리우레탄 엘라스토머가 라이닝되어 있습니다. 초기 제품인 BP80 필링 기계는 설치 전력이 30kW이고 실린더 부피가 0.080m3이며 전체 기계 질량이 2.5t입니다. 연속적으로 작동하려면 8~10대가 필요합니다. 이후 MB300형 박리기로 확대되었으며, 실린더 용량은 0.3m3, 설치 전력은 75kW, 전체 기계 질량은 5t입니다. 석탄 기반 카올린 점토를 처리하는 데 사용할 경우 출력은 4입니다. 직렬 단위는 약 1.5t/h에 도달할 수 있으며 제품 입자 크기는 2μm가 약 90에 도달할 수 있습니다. 현재 최대 사양은 BP 500으로 실린더 부피는 0.5m3, 설치 전력은 132kW, 전체 기계 질량은 12.5t입니다.

GSDM-400 교반밀의 구조적 원리는 BP(MB) 시리즈 플레이킹기와 유사하며, 내부 실린더는 항공고무플라스틱 또는 커런덤으로 라이닝되어 있으며, 믹서 외부는 항공 고무 플라스틱으로 늘어서 있습니다. 외부 순환 모드, 다중 시리즈 연속 연삭 모드 및 배치 연삭 모드의 세 가지 작업 모드가 있습니다. 실린더 용량은 0.408m3이고, 설치전력은 30~45kW이다. -325메시 Shuozhou 석탄 함유 카올린을 사용하여 초미세 분쇄 시험을 실시한 경우 최적 농도 30에서 -2μm 90까지 분쇄되었으며 처리 용량은 약 260kg/h였습니다[4].

3. 나선형 교반기

원통의 높이와 직경이 상대적으로 크고 교반 속도가 느린 교반기이다. -강도 교반기 밀은 미세 분쇄, 재연삭 또는 초미세 분쇄, 습식 또는 건식 작업의 거친 단계에 적합합니다.

4. 종횡비가 큰 대형 혼합기

LXJM-3600 대형 초미세 혼합기는 3.6m3의 부피를 갖는 막대형 혼합기와 설치 전력 250kW, 전체 치수(길이 × 너비 × 높이)는 2.2m × 2.2m × 8.5m입니다. CYM-5000 대형 초미세 혼합기는 다각형 실린더와 디스크 믹서를 채용하며, 부피 5m3, 설치전력 315kW, 전체 치수(길이×폭×높이) 2m×2이다. m × 11m. 이 두 공장은 모두 최근 몇 년 동안 출시되었으며 강도와 생산 능력이 높습니다.

3. GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 교반기 개발 및 적용

(1) 장비의 기본 구조

대규모 이중 탱크 개발 고강도 혼합기 모델은 GJ5×2이며 주로 탱크 본체, 모터, 감속기, 벨트 구동기, 격리 스크린, 교반기 및 전기 제어 캐비닛으로 구성됩니다. 탱크 본체는 바닥에 연결된 동일한 크기의 큐브 모양 탱크 2개로 구성되며 용량은 최대 10m3입니다. 두 개의 홈 중 하나는 사전 분쇄에 사용되고 공급 포트가 장착되어 있으며, 다른 하나는 미세 분쇄에 사용되며 격리 스크린과 배출 포트가 장착되어 있습니다. 탱크에는 입자 크기가 5mm 미만인 분쇄 매체가 8~10톤 장착되어 있습니다. 매체와 슬러리의 부피는 분쇄 챔버 부피의 약 60%를 차지합니다. 각 탱크에는 교반기 세트가 있고 탱크 위에는 구동 장치 세트가 있습니다. 두 탱크의 바닥에는 배출 포트와 압축 공기 흡입구가 있습니다. 탱크 상단에 배기관이 있습니다. 제작 후 장비의 모습은 그림 1과 같다.

그림 1 베이징 광업 야금 종합 연구소에서 개발한 최초의 GJ5×2 대규모 이중 탱크 고강도 교반 밀

작업 시 교반기가 높은 속도로 회전합니다. 속도를 높이고, 매체와 슬러리를 강하게 교반하여 광물 입자를 격렬하게 분쇄합니다. 분쇄할 슬러리는 먼저 사전 분쇄를 위해 공급 포트에서 사전 분쇄 탱크로 들어간 다음 미세 분쇄를 위해 바닥에서 미세 분쇄 탱크로 들어가고 최종적으로 격리 스크린을 통해 배출 포트에서 배출됩니다.

(2) 주요 기술 성과 지표(표 1)

표 1 GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 혼합기의 주요 기술 성과 지표

( 3) 적용 효과

GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 교반 밀에 대한 연구 및 설계 작업은 1997년에 시작되었습니다. 1999년 7월, 최초의 GJ5×2 대규모 이중 탱크 고강도 교반 밀이 베이징 광산 야금 연구소의 제조 공장에서 제조되었으며 하중 테스트를 거쳐 설계된 기계적 특성을 충족했습니다. 2000년 1월, 이 장비는 BASF Mineral Products (Shanxi) Co., Ltd.의 전신인 산시성 슈오저우시에 있는 핑슈오 카올린 공장에서 석탄 기반 하소 카올린 필링 기계에 대해 연속 72시간 완전 부하 테스트를 수행했습니다. , 예상되는 기술 성과 지표를 달성하고 이상적인 결과를 달성했습니다. 2002년 5월부터 이 장비는 BASF Mineral Products (Shanxi) Co., Ltd.에서 공식적으로 생산에 들어갔습니다.

1. 공정 흐름 및 재료

원료는 석탄 기반의 경질 카올리나이트이며, 이는 장기 생산 시 여러 출처에서 나오며 다양한 특성을 가지고 있습니다. 원료를 조 크러셔로 파쇄한 후 레이몬드 밀로 -45μm까지 건식 분쇄한 후 슬러리 혼합조에서 물과 헥사메타인산나트륨 분산제를 혼합하여 약 45 농도의 슬러리를 제조하여 교반밀에 공급한다. .

조분쇄기는 최초의 GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 교반밀을 사용하고, 미세분쇄기는 MB(P)80형 필링기를 사용하고 있다. 그 후, GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 혼합기의 수가 점차 증가하여 최종적으로 6대로 늘어났습니다. 이때, 거친 분쇄기로만 사용되는 것이 아니라 미세 분쇄기로도 사용되는 매우 유연한 연결 방식을 채택하고 있습니다. 2개 단위, 3개 단위를 직렬로 연결하거나 1개 단위를 직렬로 연결할 수 있습니다. 여러 대의 MB(P) 80형 필링 기계.

2. 단일 유닛 적용 효과

2002년 5월, 최초의 GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 믹싱 밀이 투입되어 점검되었습니다. 검사 중 GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 혼합기의 공급량을 30분마다 측정 조정하여 기록하였으며, 배출 입자 크기는 60분마다 샘플링하여 4회를 하나의 배치로 합쳤습니다. 측정용. 검사 결과에 따르면 GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 교반 밀의 제품 입자 크기는 -2μm 85~90에 도달하고 생산 능력은 약 1.5t/h에 도달합니다. 이후의 장기 생산에서는 원료의 차이로 인해 재료 특성이 변동하고 이에 따라 생산 능력도 변경되었으며, 분쇄하기 어려운 재료의 경우 생산 능력은 약 1.2 t/h로 유지될 수 있었습니다. , 설계 목표에 도달했습니다.

3. 2개 장치 직렬 적용 효과

BASF Mineral Products(Shanxi) 최초의 GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 교반 밀 적용 성공으로 인해 Co., Ltd. 이 장비는 여러 대를 연속적으로 구입하여 최종적으로 6대에 이르렀습니다. 이때, 두 대를 직렬로 연결하거나, 세 대를 직렬로 연결하거나, 한 대를 여러 대의 MB(P) 80형 필링 기계에 직렬로 연결할 수 있는 매우 유연한 연결 방법이 채택됩니다.

GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 교반기 2대를 직렬로 작동할 경우 원료의 성질이 변화함에 따라 생산능력은 1.2~1.5 t/h, 최종 제품 입자는 크기는 약 -2μm 94 입니다. 이 지수는 MB(P) 80 박리기 두 시리즈의 생산 지수와 동일합니다(각 시리즈는 직렬 11대, 작동 중 10대, 대기 1대로 구성됨). GJ5×2 대규모 이중 탱크 고강도 교반 밀은 10MB(P)-80 플레이킹 기계와 동일하다는 것을 알 수 있습니다.

(4) GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 교반밀의 장점

1. 적은 수의 장비와 단순화된 공정

GJ5× 1개 2 대형 이중탱크 고강도 혼합밀은 10MB(P)-80 플레이킹 기계를 대체할 수 있어 장비 수를 크게 줄이고 공정을 단순화합니다. 동시에 운영자 수는 줄어들고 운영자의 노동 강도는 감소합니다.

2. 에너지 절약

GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 혼합기는 에너지 절약 효과가 분명합니다. 이 장비의 각 장치의 출력은 150kW에 불과한 반면 MB(P)-80 스트리핑 기계의 출력은 각각 30kW이며 10개 장치는 300kW에 도달할 수 있습니다. 두 가지의 부하율 차이를 고려하면 전자가 후자보다 약 30% 더 많은 에너지를 절약합니다.

3. 바닥면적 감소

10MB(P)-80 스트리핑 기계가 설치된 현장에는 2.5GJ5×2 대형 이중탱크 고강도 혼합밀을 설치할 수 있습니다. 설치됩니다. 동일한 생산능력을 기준으로 계산하면 전자의 면적은 후자의 40%에 불과하다.

IV.결론

심층적인 조사와 신중한 연구 및 설계를 통해 GJ5×2 대형 이중 탱크 고강도 믹싱 밀이 성공적으로 개발되었습니다. 장비는 이중 임펠러 교반기, 사각 단면 이중 탱크 구조, 압축 공기 부하 시동 방식과 같은 혁신적인 기술을 채택합니다. 이 장비는 BASF Mineral Products (Shanxi) Co., Ltd.의 석탄 기반 하소 카올린을 플레이크하는 데 사용됩니다. 공급 입자 크기가 -45 μm이고 생산 능력이 1.2-1.5 t/h일 때 단일 입자 크기는 제품은 -2μm 85-90에 도달할 수 있으며, 대만 시리즈 제품의 입자 크기는 -2μm 94에 도달할 수 있습니다. 이 장비는 강력한 생산 능력, 높은 초미세 분쇄 효율, 미세한 제품 입자 크기, 연속 생산 및 에너지 절약이라는 장점을 가지고 있습니다. 본 장비를 적용하면 장비 대수를 줄이고 공정을 단순화하며 작업자 수를 줄이고 작업자의 노동 강도를 낮추며 설치 공간 및 인프라 투자를 줄일 수 있습니다. 장비의 전체 ​​구조와 치수는 합리적이고 설치, 작동 및 유지 관리가 쉽습니다. 이 장비는 현재 중국 최대의 초미세 연삭 장비 중 하나로, 대규모 생산에서 대규모 장비의 장점을 최대한 활용하고 있습니다.

참고자료 및 자료

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이중 셀을 갖춘 GJ 5×2 대규모 및 고강도 교반기의 개발 및 응용

Wu Jianming, Cao Yongxin

（Beijing General Research Institute of Ming and Metallurgy, PC : 100044, 베이징, 중국)

요약: GJ5×2 대규모 및 고강도 이중 셀 교반 밀은 중국에서 가장 새롭고 가장 큰 종류의 초미세 분쇄/박리 장비입니다. 교반 밀에는 다음이 장착되어 있습니다. 이중 임펠러가 있는 교반기, 정사각형 단면에 이중 셀이 있는 빈과 같은 기술 도입

nd 고압 공기로 시작하는 방법입니다. 교반 밀은 더 큰 처리량, 더 높은 초미세 분쇄 효율성, 더 미세한 제품 크기 및 지속적인 생산을 특징으로 하며 설치, 작동 및 유지 관리에 편리한 인간 친화적인 구조와 치수를 가지고 있습니다. 단일 밀에서 제품 크기가 2μm 85 -90이고 처리량이 1.2~1.5t인 직렬 2밀에서 2μm 94인치의 결과를 얻은 결과로 Bast Minerals Products (Shanxi) Limited Company에서 석탄 계열 하소 카올린의 박리에 성공적으로 사용되었습니다. /h.

주요 단어: GJ5×2 대규모 및 고강도 이중 셀 교반 밀, 초미세 분쇄/박리, 석탄계 소성 카올린.