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 1.前言
      
        在粉碎設備的發展長河中，球磨機家族占有非常重要的歷史地位，它的應用相當廣泛，設備也非常成熟，直至現在仍是很重要的設備。然而隨著現代工業生產的不斷發展，對粉碎的要求也越來越高，傳統的球磨機已經不能滿足其特定要求，因此，人們試圖尋找更高效、更節能的超細粉碎設備。在此背景下，開始了攪拌磨的發明和不斷完善的過程。1928年Klein和Szegvari提出攪拌磨概念和完成濕磨粉碎，1948年高速攪拌球磨機問世，1952年日本河端重勝博士發明塔磨機。直到20世紀60年代新材料的發展，各種攪拌磨機正式開始出現。現在造紙、塑料、涂料等行業的發展，需要的顏料細度極細，例如重鈣涂布級要求-2um>=90%-95%,d50<=0.5-0.7um,而且產量較大，要求從2-5萬t/a甚至10萬t/a。因此研磨設備研究非常活躍，國內80年代末開始，從80L剝片機開始，出現了100L、300L和500L大型超細攪拌磨，設備質量也在不斷提高，已從油漆、顏料行業的小型砂磨機正向金屬礦和有色金屬礦應用的大型攪拌磨礦機發展。
        
       長沙礦冶研究院從20世紀70年代末就著手立式螺旋攪拌磨機(或簡稱立磨機或塔磨機)的研制，80年代先后在試驗室和中試研制了JM-230，JM-260和JM-460立式螺旋攪拌機，在此基礎上進行了廣泛的工作參數和物料的細磨試驗，在1989年12月JM-500型干式立式螺旋攪拌磨機通過了湖南省科委組織的鑒定，1990年JM-1000型濕式塔磨機通過了原冶金工業部和國家黃金管理總局組織的鑒定，1998年KJLM-400型超細攪拌磨機通過了江蘇省科委組織的鑒定，并先后獲4項國家專利。
        自1990年黃金行業山東乳山金礦選礦廠應用立式螺旋攪拌磨以來，長沙礦冶研究院在推廣應用時，不斷完善其結構和改進耐磨材質，并利用長期從事粉磨設備研制和選礦制粉工藝的優勢，設計出了具有自有知識產權的系列化立式螺旋攪拌磨，產品不斷更新，已在黃金、磁材、錳業、化工、稀土和無機非金屬等行業應用260多對號套。最近又研制3600L型大型超細攪拌磨，在太陽紙業高旭化工公司和廣東東莞立偉達(臺資)公司成功應用，取得了重質碳酸鈣濕法研磨設備大型化生產的突破，必將促進濕法研磨重鈣的品質提高和生產成本的降低。
　　2.設備結構和工作原理　
　　大型超細攪拌磨的結構由筒體、組合式攪拌器、傳動裝置和機架等組成。筒體內充滿一定的磨礦介質(鋯珠、瓷珠或玻璃珠)。傳動裝置帶動攪拌軸以中等速度旋轉，通過優化的攪拌器結構強制帶動介質球和物料在筒體內作多維循環旋轉運動，物料在磨礦介質和攪拌器回轉產生的的擠壓力下利用摩擦和沖擊碰撞被有效地研磨。礦漿經加料口泵送入磨腔內，經介質之間強烈研磨、剪切和沖擊碰撞磨細，成品漿由上部篩網過篩溢出排入貯漿桶。　 3.造紙涂布重鈣的要求　  造紙涂布重質碳酸鈣除了滿足其礦石的物理性能和化學成分外，還應滿足如下要求。　　(1)粒度及粒度分布要求：底涂級重質碳酸鈣(GCC)-2um大于60%，而面涂級重質碳酸鈣的粒度要求-2um大于90%。一般要求涂布重鈣白度大于90%或者更高。　　(2)白度：白度是天然GCC的優點，不同的礦源，白度不同，從石灰石、方解石到大理石，GCC的白度由86%到96%。一般要求涂布重鈣白度大于90%或者更高。　　(3)流變性：泥漿狀的GCC有很好的流變性，面涂GCC固含量75%，細度-2um大于95%，粘度要求小于300mPa.s。　　(4)磨耗：濕法GCC的磨耗，大于800m/min車速的磨耗值通常采用菲爾康磨耗儀測定，一般填料小于25mg，涂布料小于5mg。　　國內正在制定濕法研磨碳酸鈣產品標準，生產企業到時可以參照執行并高于標準。
　 4.大型磨機的設計及工藝　　4.1磨機的設計　　由于影響超細攪拌磨的磨礦過程因素很多，例如被磨物料的性質和被磨物料所處的狀態、希望的產品細度以及機械結構等因素，單純從理論上設計還不太可能。我們采取的方法是：進行必要的理論分析，通過間歇式運轉的實驗室磨機實驗，再借鑒已經運轉的磨機所獲得的經驗相結合，經濟地確定最佳大型超細立式攪拌磨機的基本結構和參數，然后進行機械設計。
　　簡體：簡體高度影響介質表面壓力，介質表面壓力隨筒體高度增加而逐步增大，當超過一定高度后，變化極小。根據國外設備的情況及我們的經驗，筒體徑高比取1：5-1：6.筒體襯板采用耐磨不銹鋼、高分子材料襯板或剛玉襯，特殊行業可根據具體要求設計。筒體上須合理設置泵送給料口、漿料溢流口、排球口及清洗口等，考慮到發熱情況，筒體設計為夾套形式，實際證明冷卻效果良好。
　　攪拌器：攪拌器是該設備的關鍵部件，采用組裝圓盤結構和葉片結構，較好地解決了啟動和磨損問題。在大量的試驗研究基礎上，對其結構參數進行了正確的確定，不是簡單、機械地仿造。確定原則是攪拌器外徑至筒體內壁的間隙應滿足不卡球，充分利用能是傳送給拿云握霧球運動和筒壁磨損低。該間隙大小還與轉速、介質尺寸和攪拌器結構等有關。葉片數量的選擇主要考慮了能量的輸送頻率、介質填充量、功率輸入情況、磨礦停留時間，同時也考慮了攪拌體的受力情況及設備穩定性。　　傳動裝置：采用電機直接驅動行星齒輪減速機的組合，較好地達到攪拌器轉速工作范圍。　　4.2磨機的工藝　　濕法研磨碳酸鈣生產線基本工藝流程步驟為：　　(1)按擬定的磨礦條件(即原礦、水、助劑的配比)將原礦、水、助劑加入調漿池攪拌一定的時間使之均勻；
　　(2)用渣漿泵或齒輪泵將調漿池中的攪拌均勻的原礦漿打入緩沖桶中；、
　　(3)用隔膜泵將在緩沖桶中攪拌的原礦漿從磨機底部打入磨機中磨礦；
　　(4)隨著磨機中礦漿的逐漸增多，磨礦產品(即磨細后的礦漿)從磨機上部溢流口溢出，通過振篩機，順管道流入貯漿桶中。必要時設置多級振動篩和分級設備，以確保產品最大粒徑及粒度分布。　　以上流程是通過控制溢流的流量大小來控制礦漿在磨機中的停留時間，從而控制產品的細度以及產量的大小，屬于開路連續生產工藝流程。　　對于-2um大于60%-90%產品，可采用一段磨礦，對于-2um大于95%-98%產品或更高，建議采用二段磨礦。　 5.磨機在濕法研磨重鈣行業中的應用　　3600L大型超細攪拌磨已成功地應用在山東某大型造紙企業。產品細度-2um含量大于68%的處理能力4.6t/h(固含量72%，按漿料計)，能耗小于40-50kW.h/t。產品細度-2um含量大于90%的處理能力2.1t/h(固含量72%，按漿料計)，能耗小于80-90kW.h/t。　　工業大型超細攪拌磨生產的重鈣漿料達到國外某公司產品粒度，粒度d90小于2um，作為涂布顏料已應用于造紙工業，滿足其工業要求。　　大型超細攪拌磨從2004年6月運行以來，設備性能穩定、噪音低、能耗省、操作簡便。其研制成功，必將帶動濕法研磨重鈣廠家的技術進步，提高濕法重鈣產品品質，大大降低能耗，降低生產成本。以10萬t/a亞微米重鈣漿料為例，每噸節省電費20元，則一年節省電費200萬元，效益相當可觀。