중국의 비금속 광산 초극세 분쇄와 세밀한 등급 기술 현황 및 발전.

정수림 1 곽리 2

(1. 중국 광업대학교 베이징 183; 중재국제 함양비금속 광산연구설계원, 산시 함양 71221)

요약 21 세기 들어 종이 플라스틱 고무 페인트 도자기 등 관련 공업부문 제품 생산량의 급속한 성장과 제품 품질 요구 사항 향상으로 중국 내 비금속 광물 초극세분말의 생산량은 연평균 1% 이상 증가하여 26 년 각종 초세사 강한 시장 수요의 견인으로 비금속 광물 초극세 분말 가공 기술과 장비도 눈에 띄는 발전을 이루었다. 이 글은 중국의 비금속 광산 초극세분쇄, 섬세한 분류 기술 및 설비 발전 현황 및 최신 진전 [1 ~ 13] 을 총괄하여 서술하였다.

키워드 비금속 광석; 초 미세 분쇄 세밀한 등급. 작가 소개: 정수림, 남자, 1956 년생, 중국 광업대 (베이징) 화학환경공학대학 교수, 박사생 멘토, 비금속 광물선광과 심도가공에 오랫동안 종사하는 교육과 연구. 이메일: shuilinzh @ yahoo.com.cn. 곽리, 남자, 1955 년생, 수석 엔지니어, 현재 중재그룹 시안공학회사 수석 엔지니어,' 중국보옥석' 잡지 편집장, 1982 년부터 비금속 광산선광과 초극세심 가공 기술 방면의 연구 개발에 종사해 왔다. 중국의 산업화 초극세 분말 가공, 초극세 분쇄 및 세밀한 등급 설비의 제조는 197 년대 말과 8 년대 초에 시작되었다. 지금까지 중국의 초극세 분쇄 기술과 설비의 발전은 대체로 세 단계를 거쳤다. 198 년대 초부터 8 년대 중반까지 외국 기술과 설비를 도입하는 것을 위주로 국내 초극세 분쇄 기술, 설비 제조 및 공예가 막 시작되었으며, 여러 방면은 기본적으로 공백이었다. 198 년대 중반부터 9 년대 중반까지 외국 기술, 설비와 국내 복제, 개발을 동시에 도입한 시기로 중국의 초극세 분쇄 설비체계와 초극세 분쇄 기술은 대체로 이 단계에서 형성되고 발전해 왔으며, 오늘날 주요 초극세 분쇄 설비 제조업체도 기본적으로 이 시기에 세워졌다. 199 년대 중반 이후 자체 개발과 제조 위주, 도입을 보조하는 단계에 접어들면서 그동안 건립된 초극세 분말 가공 공장은 대부분 국산 기술과 설비를 채택하였다. 1996 년부터 현재까지 자주지적재산권이나 발명 특허를 보유한 초극세분쇄 기술과 설비의 수가 지난 1 년보다 크게 늘었고, 장비의 처리 능력, 단위 제품의 에너지 소비, 내마모성, 공예 배합, 자동제어 등 종합 성능이 크게 향상되었다. 외국의 선진 기술 및 장비의 종합 성능과의 격차가 점차 줄어들고 있다. 1, 초극세 분쇄 현재 공업에서 사용되는 초극세 분쇄 방법은 주로 기계력 방법이다. 주요 장비 유형은 기류 밀, 고속 기계 충격 밀, 교반 볼 밀, 연삭 벗기기, 샌드 밀, 진동 볼 밀, 회전식 볼 밀, 행성 볼 밀, 타워 밀, 사이클론 자체 밀, 고압 롤러 (롤러) 밀, 고압 워터 제트 밀, 콜로이드 밀 등입니다. 공기 흐름 밀, 고속 기계 충격 밀, 회오리 바람 자체 밀, 고압 롤러 (롤러) 밀 등은 건식 초극세 분쇄 장비로, 연마기, 샌드 밀, 고압 워터 제트 밀, 콜로이드 밀 등은 습식 분쇄기로, 볼 밀, 진동 볼 밀, 회전식 볼 밀, 행성 볼 밀, 타워 밀 등을 섞는다 표 1 에는 위에서 설명한 초극세 분쇄 장비의 분쇄 원리, 공급 입도, 제품 세도 및 적용 범위가 나와 있습니다. 공기 흐름 밀은 주로 평평한 (디스크), 순환관, 스트리밍 침대 역대 스프레이, 회전식 스프레이 또는 회전식 등 여러 가지 모델과 수십 가지 규격이 있습니다 (그림 1). 이 기류 맷돌은 주로 활석 흑연 규회석 등 비금속 광물의 초극세 분쇄 가공에 쓰인다. 기계적 충격 또는 회전식 초극세 분쇄기는 국내 비금속 광산업계에서 많이 사용되는 초극세 분쇄 장비로 석탄계 고령토, 방해석, 대리석, 백악기, 활석, 잎왁스 등 중간 경도 이하의 비금속 광물의 초극세 분쇄 가공에 광범위하게 적용된다. 그림 2 는 비금속 광물 충전재와 물감을 미세하게 분쇄하는 기계 충격식 연삭기를 보여 줍니다. 표 1 초극세 분쇄 장치 유형 및 적용 그림 1 공기 흐름 분쇄기

(a) 수평 디스크 공기 흐름 밀 분쇄기 (b) 순환관 공기 분쇄기; (c) 유동층 역 분사 기류 연삭의 구조; (d) LHY 사이클론 공기 분쇄기; (e) JFC 제트 (가스) 흐름 분쇄기 매체 초극세 연삭기에는 볼 밀 교반, 진동 볼 밀, 회전식 볼 밀, 행성식 볼 밀 및 연삭기, 타워 밀, 샌드 밀 등이 포함됩니다. 교반 메커니즘에 따라, 교반 볼 밀은 샤프트 바, 디스크, 나선형, 막대 복합식 등 여러 가지 기종을 가지고 있다 (그림 3). 이런 교반 볼 밀은 고령토, 중질 탄산 칼슘, 운모, 활석 등의 초극세 연마에 이미 사용되었다. 초극세 진동 볼 밀은 단일 배럴, 쌍통식 등의 기종 (그림 4) 으로 흑연, 석영, 방해석 등 비금속 광산의 미세 맷돌과 초극세 맷돌에 적용되었다. 초극세 분쇄에 사용되는 회전식 볼 밀의 구조적 특징은 연마기의 직경 길이가 비교적 크다는 것 (그림 5), 공이나 강철 세그먼트를 연마 매체로 사용하여 생산 중 종종 분류기와 함께 폐회로 분쇄 작업을 구성하는 것이 특징이다. 이 볼 밀-분류기 건식 폐회로 작업은 초극세 중질 탄산칼슘 생산에 광범위하게 적용된다. 연삭기는 주로 2 L, 8 L, 3 L, 5 L 등 여러 가지 기종 (그림 6) 으로 다단계 연결 구성, 연속 습법 연마 방식을 채택하고 있으며, 1994 년 이후 석탄계 고령토와 중질 탄산칼슘의 습법 초극세분쇄 생산 라인에 사용되었습니다. 샌드 밀기는 주로 수평 및 수직 모델 (그림 7) 으로 주로 안료, 중질 탄산 칼슘, 카올린 등의 초극세 분쇄 및 분산에 사용됩니다. 그림 2 기계 충격 (회전) 식 초극세 분쇄기

(a) LHJ 형 기계 분쇄기 (b) CM51A 초 미세 연삭기; (c) JCF1 형 충격 밀 그림 3 교반 볼 밀

(a) CYM 형 연속 교반 밀; (b) LXJM 초 미세 교반기; (C) 수직 나선형 혼합 밀 (타워 밀) 그림 4 초극세 진동 볼 밀

(a)MZD 단일 배럴 진동기 (b)MZ 형 쌍통 초극세 진동 밀 그림 5 볼 밀 그림 6 BP 형 연삭기 (3 L, 5 L)

그림 7 연삭기

(a)SEM 형 수평 연삭기 (b)FSW-4 형 수평 로드 핀 샌드 밀 롤러 밀과 롤러 밀은 분쇄 (압착) 압력작용과 마찰작용으로 자재를 산산조각 내고 미세한 등급 설비를 구성하여 초극세 충전재와 물감을 생산하는 장비입니다. 현재 모델에는 주로 VRM 형 롤러 밀, 롤러 밀 및 링 롤러 밀이 있습니다 (그림 8).

그림 8 휠 밀 및 롤러 밀

(a) VRM 휠 밀; (b) 롤러 밀; (c) HLM 내 등급 원심분리기 롤러 밀 고압 제트 분쇄기 또는 초극세 벗기 균일화기는 고압 (2 ~ 6MPA) 제트의 강력한 충격력과 압력이 갑자기 떨어지는 캐비테이션 효과로 충격과 파열 작용으로 인해 자재를 산산조각 내는 습법 분쇄 장비입니다 (그림 9). 이 설비는 운모와 고령토의 미세분쇄와 초미세분쇄, 이산화 티타늄 물감의 분산 해체 등에 적용되었다.

그림 9 CYB 고압 균질기

(a) 외곽설정; (b) 작동 원리

그림 1 JM 시리즈 콜로이드 밀

콜로이드 밀은 한 쌍의 고정 밀 (고정자) 과 고속 회전 밀 (회 전자) 의 상대 운동을 사용하여 강한 전단, 마찰, 충격 등의 힘을 발생시켜 처리된 자재가 두 밀 사이의 간격을 통과하도록 합니다 국산 콜로이드 밀은 주로 JTM, JM, DJM 의 세 가지 모델, 직립, 직립, 수평 세 가지가 있습니다 (그림 1). 현재 주로 콜로이드 흑연의 가공과 페인트 물감의 분산에 쓰인다. 2, 세밀한 등급 장비 비금속 광물의 초극세 분쇄 공정에서 초극세 분쇄 작업 외에 세밀한 등급 작업을 구성해야 합니다. 등급 미디어에 따라 미세 분류기는 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 공기를 매체로 하는 건식 분류기이고, 주로 회전자 (터빈) 식 공기 분류기입니다. 두 번째는 물을 매체로 하는 습법 분류기로, 주로 초극세 수력 회전기, 데스크탑 나선형 원심분리기의 침강 원심분리기 등이 있다. 표 2 에는 국산 주요 섬세한 분류기의 성능과 응용이 나와 있다. 표 2 각 주요 미세 분류기의 성능 및 응용 프로그램 그림 11 은 현재 국내 산업의 주요 건식 미세 분류기를 보여줍니다. 이러한 건식 미세 분류기는 기본적으로 D973 ~ 2 μ m 범위 내에서 조정할 수 있는 해당 기계적 충격식 초극세 연삭기 또는 공기 흐름 연삭기와 함께 사용됩니다. 분류기 사양 또는 크기에 따라 독립 실행형 생산 능력은 수십 킬로그램/시간에서 7 kg/h 정도까지 다양합니다. 그림 11 주요 건식 미세 분류기

(a) QF 5A 형 미세 분류기 (b) FQZ 초 미세 분류기; (c) MSS 정밀 분류기; (d) ATP 단일 라운드 분류기; (e) ATP 다중 라운드 분류기; (f) LHB 터빈 정밀 그레이딩 장치; (g) FJW5×6 초극세 분류기 습식 분류기는 주로 중력 침하 원리를 기반으로 한 수력분류기입니다. 두 번째는 원심력 침하 원리를 기반으로 하는 회전류 분류기입니다. 이러한 분류기에는 수평 나선형 원심 분리 (등급) 기계, 작은 지름 하이드로 사이클론, LS 이회전기, GSDF 형 초극세 수력회전 내선 등 기종 (그림 12) 이 포함되며, 등급 경로는 1 ~ 5 μ m 에 이를 수 있습니다. 그림 12 주요 습식 미세 분류기

(a) LW(WL) 형 나선형 배출 침전 원심분리기 (b) D 형 나선형 배출 침전 원심 분리기; (c) 정착 원심 분류기; (d) 디스크 원심 분류기; (e) 초 미세 유압 회전 내선 번호; (F) 회전기 그룹 3, 기술 진보 (1) 비금속 광산 초미세 분말 건조 가공 기술

1. 세밀한 등급 기술 1985 년 이후 건식 등급 기술에 상당한 진전이 있었다. 1985 년 가장 선진적인 세밀분류기의 제품 세밀도 D97 < 1 μ m; 1992 년 d97 ≤ 6 μ m; 2 년 d97 ≤ 3.5 μ m; 22 년 d97 ≤ 2.5 μ m. 생산 능력 (d97≤1μm, GCC): 1985 년 5KG/H 199 년 1kg/h; 1995 년 2 kg/h; 2 년 4kg/h; 25 년 7 kg/h 입니다.

2. 기계적 충격식 초극세 분쇄기 고속 기계 충격식 분쇄기는 주요 건법 초극세 분쇄 장비로, 종종 세밀한 분류기와 폐회로 작업을 구성하며, 분쇄비가 크고 공예가 간단한 특징을 가지고 있다. 그러나 초기의 고속 기계 충격식 초극세분쇄기의 생산 능력은 비교적 낮았으며, 최근 개발된 기계 충격식 초세분쇄기는 생산 능력을 높이는 데 큰 진전을 보이고 있다. LHJ-26 기계 초극세 분쇄기 [그림 2-(A)] 와 같이 공급 입도 ≤3mm, 제품 세밀도 D97 = 1 μ m, 초극세 분쇄 경질 고령석, 설치 195 kW, 생산량 85 ~ 14KG/ 활석, 설치 195 kW, 생산량 12KG/H 중정석, 22 kW 설치, 생산량 2KG/H 규회석, 설치기 195 kW, 생산량 13KG/H 벤토나이트, 22 kW 설치, 생산량 3 kg/h.

3. 링 롤러 및 롤러 밀 링 롤러 밀 [그림 8(b), 그림 8 (C)] 은 최근 2 년 동안 방해석 초 미세 분쇄 분야에서 널리 사용되는 중소형 초 미세 분쇄 장치입니다. 그 특징은 공예가 간단하고, 분쇄비가 크고, 단위 제품의 에너지 소비량이 낮다는 것이다. 입도 2mm, 내장 등급 장치, 제품 세밀함은 D978 ~ 2μ m 사이에서 조절할 수 있습니다. 독립 실행 형 생산 6 ~ 18 t/h; 에너지 소비 (d97 = 1 μ m) 1kw h/t. 롤러 밀 [그림 8 (A)] 도 최근 몇 년간 건조 초극세 분쇄 기술의 주요 발전 중 하나로, 이 분쇄 설비는 독립 생산 능력이 크고 방해석으로 GCC 생산량을 5 ~ 1T/H 까지 생산할 수 있는 것이 특징이다. 또한 내장 분류기로 제품 세밀도를 D976 ~ 2 μ m 사이에서 조절할 수 있습니다. (2) 초극세 탄산칼슘 장재 생산 기술 국내 제지공업의 급속한 발전과 현대화 제지기술의 응용으로 초극세 탄산칼슘 장재의 수요가 매년 두 자릿수 이상 빠르게 증가하면서 초극세 탄산칼슘 장재 생산 기술의 빠른 발전을 추진했다. 교반 밀 사양: 1995 년 3 L 교반 밀; 2 년 전후 5 L 교반 밀; 23 년 3 L 수직 교반 밀; 25 년 35 ~ 5l 교반 밀. 독립 실행형 생산 능력 (d9≤2μm 접힘): 1995 년 3 kg/h, 2 년 5 kg/h, 23 년 1 kg/h, 25 년 2KG/H 에너지 소비량: 1995 년 25kw h/t, 2 년 18kw h/t, 23 년 12kw h/t, 25 년 9kw h/T. 초극세 탄산칼슘 슬러리 가공 기술의 중요한 발전은 제품의 섬세함과 점도 측면에도 반영된다. 생산된 고품질 전용면 코팅 GCC: 풀 고체 함량 75% ~ 78%; 점도 < ＜35MPa·s；; 최대 입도 3 ~ 5 μ m, -2μm 함량 ≥97%, 1μm 함량 ≥ 75%; 평균 입자 크기는 .3 ~ .5 μ m 입니다. (3) 초 미세 소성 고령토 원료 초 미세 연삭 기술 초 미세 연삭은 초 미세 소성 카올린 생산의 핵심 기술 중 하나입니다. 중국 경질고령암의 초극세 연마 설비는 1995 년 BP8 연마기에서 1999 년 BP3 연마기로, 그리고 2 년 BP5 연마기로 발전했다. 21 년과 25 년 CYM3 과 CYM5 대형 믹서가 잇따라 나왔다. 연간 생산량 만 톤 생산 라인의 초극세 연마 기술 진척 상황은 표 3 에 나와 있다. 표 3 년산 만 톤 생산 라인의 초극세 연마 기술 진보 (4) 높은 종횡비 침상 규회석 분말 가공 기술 높은 종횡비 침상 규회석 분말 가공은 규회석 광물의 중요한 심도가공 기술 중 하나이며, 최근 산서태화사가 개발한 TH12 광물섬유 분쇄 시스템과 남방 규회석 광업의 ACM-7E 형 충격형 이 두 설비의 분쇄는 비교적 크며, 단위 제품의 에너지 소비량이 낮다. 4, 결론 21 세기 들어 종이, 플라스틱, 고무, 페인트, 도자기 등 관련 산업부문 제품 생산량의 급속한 증가와 제품 품질 요구 사항 향상으로 중국 내 비금속 광물 초미립자 분말의 생산량은 연평균 1% 이상으로 증가했으며, 26 년 각종 초미세 분말의 총 생산량은 이미 5 을 넘어섰다

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