Кварцевый песок с твердостью по шкале Мооса 7 находится в верхней части промышленной шкалы твердости минералов. Он абразивен. классификатор Переработка компонентов происходит быстрее, чем переработка практически любого другого минерала при сопоставимой производительности. Для кварца стеклянного качества, для производства расклинивающего агента в нефтегазовой отрасли и для производителя высокочистого полупроводникового кремнезема, использующих одну и ту же конструкцию классификатора — с производительностью от 4 т/ч до 840 т/ч — классификатор должен быть одновременно механически прочным и аэродинамически точным.
Пневматический классификатор серии MBS был разработан специально для такого типа абразивных материалов в широком диапазоне рабочих условий. Его износостойкая конструкция продлевает срок службы компонентов по сравнению со стандартными классификаторами, а внутренняя архитектура с низким перепадом давления снижает энергопотребление вентилятора во всем диапазоне рабочих режимов. Точка отсечки D97 — от 8 микрон для кремнезема электронного класса до 200 микрон для стеклянного песка — регулируется скоростью вращения классификационного колеса, плавно изменяемым параметром, для изменения которого не требуется остановка линии.
В этой статье рассматривается соответствие областей применения кварцевого песка требованиям к тонкости помола, объясняется, почему кварцевый песок сложнее классифицировать, чем более мягкие минералы, рассматривается выбор модели MBS и приводятся данные о производстве с двух предприятий по переработке кварцевого песка.
Что требуется на каждом рынке кварцевого песка — и каковы последствия ошибок.
Кварцевый песок обслуживает больше различных рынков, чем практически любой другой промышленный минерал, — и эти рынки предъявляют радикально разные требования к размеру частиц. В таблице ниже показано соответствие основных рынков кварца целевым показателям D97 и объясняется, что происходит, когда классификация выключено.
| Рынок | Типичный D97 | Требование к чистоте | Последствия образования частиц слишком большого размера |
| Электроника / полупроводники | 5-15 мкм | SiO2 > 99,9%, Fe < 30 ppm | Дефекты упаковки, связанные с электромагнитной совместимостью; сканирование проводов в полупроводниковой упаковке. |
| Краски и покрытия | 10-30 мкм | Высокая белизна; низкое содержание железа. | Шероховатость поверхности; снижение блеска; разрыв пленки |
| Искусственный кварцевый камень | < 45 мкм (мелкодисперсная фракция) | Постоянное соотношение SiO2 | Изменение цвета; дефекты поверхности; увеличение расхода смолы. |
| Керамика и огнеупоры | 20-80 мкм | Оксиды с низким содержанием примесей | Дефекты спекания; точки зарождения термических трещин. |
| производство стекла | 50-150 мкм | Fe2O3 < 0,03% | Дефекты зародышей в стекле; неравномерное поведение расплава. |
| Литейный и литейный цех | 75-200 мкм | Постоянный номер AFS | Изменение проницаемости; дефекты поверхности отливок. |
| Проппант для нефтегазовой отрасли | 100-400 мкм | Округлость и сила | Миграция мелких частиц блокирует трещины; снижается проводимость. |
Разница в цене в этом диапазоне существенна. Порошок плавленого кварца электронного класса с показателем D97 10-15 микрон продается по цене $30-80/кг. Стандартный промышленный наполнитель с показателем D97 45-100 микрон продается по цене $0,15-0,50/кг. Разница заключается не столько в стоимости сырья, сколько в точности и чистоте обработки. Классификатор, который постоянно поддерживает показатель D97 на уровне 12 микрон с низким уровнем загрязнения, производит принципиально иной коммерческий продукт, чем тот, который производит D97 50 микрон.
Почему кварцевый песок сложнее классифицировать, чем более мягкие минералы?
Абразия: проблема скорости износа
При твердости по шкале Мооса 7 кварц истирает стальные компоненты классификатора с такой скоростью, что стандартная конструкция из углеродистой стали экономически нецелесообразна для большинства применений кварца. Стандартное стальное колесо классификатора, обрабатывающее кварц со скоростью 50-100 т/ч, обычно требует замены каждые 300-800 часов работы — интервал, который поддерживает обслуживание Это приводит к перегрузке команд и существенному увеличению операционных расходов.
Износ оказывает вторичное воздействие на эффективность классификации: по мере износа лезвий классификационных колес эффективный радиус колеса уменьшается, что приводит к смещению точки среза в сторону более грубой обработки. Показатель D97 постепенно повышается — часто в течение нескольких недель — до тех пор, пока это не будет обнаружено отделом контроля качества или, что еще дороже, пока жалоба клиента не заставит принять меры. Таким образом, износостойкая конструкция — это не просто вопрос стоимости; это вопрос качества продукции.
Высокие требования к пропускной способности и стабильности классификации
Крупные предприятия по переработке кварцевого песка — стекольные заводы, производители проппантов, переработчики строительных заполнителей — работают с производительностью 100-600 т/ч непрерывно. При таких скоростях даже небольшие нестабильности в зоне классификации (неравномерное распределение подачи, асимметрия воздушного потока или вибрация компонентов) приводят к измеримым изменениям показателя D97 в продукте. Механическая конструкция классификатора должна поддерживать стабильные схемы воздушного потока и балансировку колес при высокой производительности, а не только в условиях испытаний с малым объемом.
Широкий диапазон тонкости мишени
Производитель кварцевого песка, поставляющий продукцию на несколько рынков с одного завода, может нуждаться в использовании одного и того же классификатора при значениях фракции D97 15 микрон (электронный сорт), D97 45 микрон (наполнитель для покрытий) и D97 120 микрон (стеклоподельник) в разное время. Возможность надежно переключаться между этими значениями фракции — путем регулировки скорости вращения колеса и подтверждения измерениями распределения частиц по размерам — без остановки производства или замены механических компонентов является значительным преимуществом для предприятий, работающих с многосортным песком.
Как классификатор MBS обеспечивает получение острых режущих кромок на абразивном кварце
Механизм разделения
Система MBS использует тот же основной принцип разделения, что и другие динамические воздушные классификаторы: баланс между центробежной силой (прикладываемой вращающимся классификаторным колесом и направленной наружу) и аэродинамическим сопротивлением (со стороны внутреннего воздушного потока, направленного к колесу). Частицы ниже точки отсечения достаточно легкие, чтобы сопротивление воздуха преодолевало центробежную силу — они уносятся внутрь и выходят в виде продукта. Частицы выше точки отсечения достаточно тяжелые, чтобы центробежная сила побеждала — они отбрасываются наружу, падают к основанию классификатора и возвращаются в мельницу.
Четкость разделения — резкий или плавный переход между мелкой и крупной фракциями — определяется равномерностью поддержания этого баланса по всей окружности классификационного колеса. Иерархическая внутренняя структура MBS и регулируемые направляющие лопатки разработаны для обеспечения равномерного распределения воздушного потока в зоне классификации. Равномерный воздушный поток означает, что все частицы заданного размера испытывают одинаковую силу сопротивления, что обеспечивает равномерное разделение, а не широкую переходную зону.
Износостойкая конструкция для работы с кварцем
В конструкции MBS используются износостойкие материалы во всех зонах с высокой степенью контакта: лопасти классификационного колеса, направляющие лопатки и поверхности корпуса, обращенные к потоку частиц. В частности, для кварцевого песка геометрия зоны износа разработана таким образом, чтобы частицы ударялись под углами, минимизирующими шероховатый износ поверхностей лопастей. В сочетании с выбором износостойких материалов это увеличивает интервалы замены компонентов до 3000-5000 часов при типичной эксплуатации кварцевого песка. В 4-8 раз дольше, чем у стандартных конструкций из углеродистой стали при эквивалентной производительности.
Стабильный срок службы также означает стабильные показатели классификации: геометрия колеса остается близкой к проектным параметрам в течение тысяч часов, а не изменяется в течение сотен часов, поэтому D97 остается стабильным без частой перекалибровки.
Низкое падение давления: что это значит для стоимости энергии
Потребление энергии вентилятором является наибольшей статьей эксплуатационных расходов в большинстве установок воздушных классификаторов — обычно 15-251 тонно-3 тонны от общей мощности системы. Мощность вентилятора резко возрастает с падением давления: снижение падения давления на 251 тонно-3 тонны уменьшает мощность вентилятора примерно на 351 тонно-3 тонны из-за нелинейной (приблизительно кубической) зависимости между мощностью вентилятора и скоростью воздушного потока. Внутренняя структура MBS снижает падение давления на 20-301 тонно-3 тонны по сравнению с обычными системами. воздушный сепаратор конструкции с эквивалентной производительностью. Это напрямую приводит к экономии энергии вентиляторов на предприятии, работающем 24 часа в сутки.
Серия MBS: Выбор модели для кварцевого песка
Серия MBS включает 18 моделей, от мелкомасштабной высокоточной классификации до крупномасштабной промышленной обработки. Наиболее часто используемые модели для обработки кварцевого песка:
| Модель | Мощность привода (кВт) | Расход воздуха (м³/ч) | Диапазон D97 (мкм) | Максимальная скорость подачи (т/ч) |
| МБС-5 | 37 | 23,400 | 14-200 | 32.8 |
| МБС-7 | 75 | 49,000 | 18-200 | 68 |
| МБС-9 | 132 | 107,000 | 25-200 | 140 |
| МБС-12 | 220 | 237,000 | 29-200 | 400 |
| МБС-15 | 380 | 402,000 | 35-200 | 560 |
| МБС-18 | 630 | 606,000 | 38-200 | 840 |
Показатели производительности приведены для кварцевого песка с размером частиц менее 3 мм и влажностью ниже 1%. Фактическая производительность зависит от распределения частиц по размерам, твердости материала и целевого значения D97. Для получения прогнозов, специфичных для конкретного применения, обратитесь в компанию EPIC Powder.
Выбор модели в зависимости от приложения Quartz
- Электроника/полупроводниковый кремний (D97 8-20 мкм), производительностью до 35 т/ч: MBS-5 — максимально достижимая точность резки в серии MBS; подходит для высокоэффективных мелкосерийных применений.
- Покрытия и наполнитель для искусственного камня (D97 15-45 мкм), 35-80 т/ч: MBS-7 — наиболее распространенная модель для нанесения покрытий средней плотности и операций по заполнению камня.
- Многоступенчатая установка (D97 15-100 мкм), производительность 80-200 т/ч: MBS-9 — обрабатывает самый широкий диапазон D97 при такой производительности; практичен для предприятий, обслуживающих несколько рынков.
- Стекло и керамика (D97 30-150 мкм), 200-500 т/ч: MBS-12 – MBS-15 — крупномасштабное производство для заказчиков стекла и огнеупорных материалов.
Проппант и высокообъемный стекловидный песок (D97 50-200 мкм), производительностью более 500 т/ч: MBS-18 — максимальная пропускная способность в серии MBS для операций с наибольшим объемом продукции.
Результаты производства: Два варианта классификации кварцевого песка
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 1
Порошок кварца для покрытий — обеспечивает стабильную толщину покрытия D97 35 микрон при скорости 120 т/ч и увеличенный срок службы.
Ситуация
Производитель кварцевого порошка, поставляющий продукцию на рынок красок и покрытий, использовал обычный воздухоотделитель в замкнутом контуре. шаровая мельница, Целью было достижение фракции D97 35-40 микрон при производительности 90-95 т/ч. Существующий сепаратор требовал замены классификационного колеса каждые 600-800 часов из-за истирания кварцем. Каждая замена требовала 12-часовой остановки. За год это составляло примерно 6-8 остановок — около 72-96 часов потерянной продукции в год. Кроме того, фракция D97 снижалась с 35 микрон до 42-48 микрон за 200-300 часов до каждой замены из-за износа колеса, что вызывало жалобы клиентов на качество.
Решение
Компания EPIC Powder Machinery поставила сепаратор MBS-9 с износостойким классификационным колесом и направляющими лопатками. Установка была смонтирована на месте существующего сепаратора с минимальной модификацией воздуховодов.
Результаты
• Производительность: увеличилась с 90-95 т/ч до 118 т/ч — меньшее падение давления в системе MBS позволило увеличить поток воздуха при той же мощности вентилятора, что повысило пропускную способность классификатора.
• Стабильность D97: 35,8 микрон, измерено при вводе в эксплуатацию; 36,4 микрон при проверке через 3000 часов — дрейф менее 1 микрона за 3000 часов непрерывной работы кварцевого датчика.
• Интервал износа: классификационное колесо показало приемлемый износ через 3200 часов; рекомендуется замена через 4000 часов — примерно в 5 раз дольше, чем у предыдущего сепаратора.
Ежегодный простой: по оценкам, 2 остановки в год против 6-8 ранее — ежегодно восстанавливается примерно 60-70 часов производства.
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 2
Кварцевый песок для проппанта — поддержание фракции D97 150 микрон при производительности 550 т/ч в непрерывном режиме работы.
Ситуация
Производителю проппанта для нефтегазовой отрасли требовалось классифицировать кварцевый песок в соответствии со строгими требованиями стандарта D97 (150 ± 10 микрон) при производительности 500-600 т/ч в непрерывном трехсменном режиме работы. При такой производительности и абразивном воздействии кварца их предыдущее оборудование для классификации требовало замены колес каждые 700-900 часов и с трудом поддерживало стандарт D97 в пределах допустимого диапазона ±10 микрон — дрейф более 160 микрон вызывал миграцию мелких частиц в трещины, что снижало проводимость проппанта и было отмечено их клиентами из нефтяных компаний.
Решение
Компания EPIC Powder поставила центрифугу MBS-15, рассчитанную на производительность 560 т/ч при размере частиц D97 150 микрон. Конструкция ротора большого размера обеспечивает стабильность классификации при высокой производительности, а износостойкая конструкция была выбрана для непрерывной работы с кварцем.
Результаты
• D97 при производительности 560 т/ч: 149,6 микрон при вводе в эксплуатацию; в пределах спецификации ±10 микрон непрерывно в течение 12 месяцев эксплуатации.
• Дрейф D97 за 3500 часов: менее 4 микрон — находится в пределах допустимого диапазона заказчика без повторной калибровки в середине цикла.
• Интервал износа: осмотр колеса через 3500 часов показал приемлемый износ; замена запланирована через 4500 часов.
• Экономия энергии вентилятора: снижение энергопотребления вентилятора на 171 TP3T по сравнению с предыдущим классификатором при эквивалентном объеме воздушного потока — обусловлено меньшим перепадом давления в MBS-15.
• Отзывы клиентов о проппанте: за 12 месяцев после установки MBS от нефтяных компаний не поступало ни одной жалобы на проводимость, связанную с D97.
| Выбираете ли вы воздушный классификатор MBS для вашей линии по добыче кварцевого песка? Инженеры-технологи компании EPIC Powder Machinery могут порекомендовать подходящую модель MBS для вашего применения кварцевого песка, размера частиц исходного материала и целевого значения D97. Мы предлагаем бесплатное тестирование образцов — отправьте нам репрезентативный образец кварца, и мы предоставим полный отчет об анализе PSD с рекомендуемыми параметрами классификатора. Мы также предоставляем чертежи компоновки и поддержку по интеграции при модернизации существующих установок. шаровая мельница или шлифовальных цепей. Запросите бесплатный пробный образец или консультацию: www.quartz-grinding.com/contact Ознакомьтесь с полным набором классификаторов MBS: www.quartz-grinding.com |
Часто задаваемые вопросы
Какого максимального значения D97 может надежно достичь классификатор MBS при очистке кварцевого песка?
Система MBS-5 обеспечивает степень очистки D97 до 14 микрон на кварцевом песке в стандартных условиях сухой эксплуатации. При размерах частиц менее 14 микрон стандартная производительность MBS в значительной степени зависит от конкретного кварца. Высокочистый плавленый кварц с низкой шероховатостью поверхности классифицируется более стабильно, чем природный кварцевый песок с неровной текстурой поверхности. Это связано с тем, что аэродинамическое поведение нерегулярных частиц менее предсказуемо. Для получения степени очистки D97 ниже 12 микрон на кварце или кремнеземе компания EPIC Powder рекомендует провести пилотное испытание на вашем конкретном исходном материале перед выбором оборудования. Для плавленого кварца электронного класса с D97 5-10 микрон может потребоваться конфигурация классификатора с более высокой скоростью или последующая стадия вторичной классификации для достижения значений D98 и Dmax, типичных для применения в полупроводниковой упаковке.
Можно ли использовать один и тот же блок MBS для производства нескольких сортов кварцевого песка на одной производственной линии?
Да, это распространенная конфигурация для производителей кварцевого песка, поставляющих продукцию как мелкого, так и более крупного помола. Точка отсечки MBS регулируется скоростью вращения классификационного колеса, которая является плавно регулируемым рабочим параметром. Переход от D97 35 микрон (для покрытий) к D97 120 микрон (для стекла) требует изменения настройки скорости вращения колеса и достижения классификационной цепью установившегося состояния. Обычно это занимает 20-40 минут, включая период промывки.
Практическая процедура такова: отрегулировать скорость вращения колеса в соответствии с новой рецептурой, отбирать пробы продукта каждые 10 минут до тех пор, пока две последовательные пробы не подтвердят целевое значение D97, затем передать продукт в поток нового сорта. Переходный материал, образующийся в период отстаивания (обычно 15-25 минут на выходе), либо отбрасывается, либо переклассифицируется как более крупный из двух сортов. Это зависит от того, соответствует ли он спецификации более крупного сорта. Для предприятий, переключающихся между очень разными целевыми значениями D97 (разница более 50 микрон), наличие проверенной рецептуры для каждого сорта и документированной процедуры переключения снижает количество несоответствующих нормам продуктов при каждом переключении.
Эпический порошок
В Эпический порошок, Мы предлагаем широкий выбор моделей оборудования и разрабатываем индивидуальные решения, отвечающие вашим конкретным потребностям. Наша команда имеет более чем 20-летний опыт в обработке различных порошков. Компания Epic Powder специализируется на технологиях обработки мелкодисперсных порошков для горнодобывающей и химической промышленности., еда промышленность, фармацевтическая промышленность и т. д.
Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации и получения индивидуальных решений!
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем EPIC Powder. Зельда для любых дальнейших запросов».
— Джейсон Ван, Инженер
