關鍵詞：超（chāo）細（xì）重質碳酸鈣 球磨機 分（fèn）級機
1 前（qián）言[1~5]
重質碳酸（suān）鈣粉（fěn）（以下簡稱重鈣粉（fěn））是以天然方（fāng）解石、大理石、白（bái）雲石或（huò）白堊為原（yuán）料，經機械設備粉磨和分級後達到一定細度的產品。一般將400目以下的產品歸為粗粉，400－600目稱為普通粉，600－800目稱為細（xì）粉，800－1250目稱為（wéi）超（chāo）細粉，1250目以上稱為超細微粉。我們所說的超細重鈣是指經過英國Malvern公司或美國Coulter公司激光粒度分析儀檢測，D97≤17um（800目以上）的重鈣粉。
目前（qián），國內2500目以下的產（chǎn）品以幹法生產為主，2500～6500目以濕法生產為主。2000年，上已出現了幹法生產2500～6500目的重鈣粉的分級機設備，我國在2003年已有引進。
目前重鈣幹法加工設備主要（yào）由研磨和分級設備組成。成熟的研磨（mó）設備主要有雷蒙磨、衝擊式粉碎機（jī）、幹式攪拌磨、氣流磨、立（lì）式輥輪磨、振動磨和球磨機等；分級設備主要是采用強製渦（wō）流原理製（zhì）造的葉輪式超細分級機。研磨設備與分（fèn）級機（jī）配（pèi）合，組成超細（xì）加工係統，即可實現超細重鈣微粉的（de）生產。統觀各種加工工藝及設備，一般都可以達到（dào）一定的（de）超細效果。但是采用哪種生產工藝和設備加科學合理呢？
重鈣的（de）生產原則上要達到：技術成熟，設備運行可靠；噸（dūn）產品投資少，產品能耗低；投資相同時產量越大越好。
2、常用設備的係統性能比較分析[3~6]
以（yǐ）生產1250目重鈣為例，我們分別從生產不（bú）同設備生（shēng）產性能的角度（dù），對不同幹法加工設備係統的實際運行參數進（jìn）行比較，比（bǐ）較結果（guǒ）如（rú）表1所示（shì）：
表1 常用重鈣加工工藝（yì）的設備比較
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設備類型
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給料粒度（dù）D90(mm)
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佳生產細度範圍
（D97目數）
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粉碎機理
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1250目噸產品
電耗kwh/t
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1250目（mù）噸產品單機
生產規模，t/h
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4R雷蒙磨（自帶分析機）機）
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< 20
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100－400
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碾（niǎn）壓（yā）與衝擊
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200
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0.2－0.4
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衝擊磨（配分（fèn）級（jí）機）
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< 8
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600－1000
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高速衝擊（jī）
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280
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0.2－0.3
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立（lì）式磨（自（zì）帶分級機）
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< 30
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200－1250
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碾壓
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150
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1.0－4.0
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振動磨（配分級機）
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< 100目
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1250－6000
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衝擊與研磨
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160
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0.5－1.0
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幹式攪（jiǎo）拌磨（配分級機）
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< 325目
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1250－6000
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低速（sù）研磨（mó）
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150
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0.3－0.6
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球磨（mó）機（配分級機）
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< 6
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600－6000
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衝擊與研磨
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160
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1.0－10.0
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由表1數據對比，常用設備生產性能的評價如下：
從佳生（shēng）產細度範圍（D97目數）角度來說，依（yī）次為：球磨機（jī）、振動磨、幹式攪拌磨、立式磨、衝擊磨、雷蒙磨；
從1250目噸產（chǎn）品電耗角度來說，依次為：幹式攪（jiǎo）拌磨、立式磨、球磨（mó）機、振動磨、雷蒙磨、衝擊磨；
從1250目噸產品單機生產規模角度（dù）來說，依次（cì）為：球磨機、立式磨（mó）、振動磨、幹式攪拌磨、雷（léi）蒙磨、衝擊磨。
根據上述生產性能對比，結合重鈣生產實際，對不同設備的運行情（qíng）況進行進一步的具體分析。
（1）雷蒙磨（mó）
在重鈣的加工（gōng）中，雷蒙（méng）磨的應用為（wéi）廣（guǎng）泛。從粉磨機理來講，雷蒙磨屬於碾壓粉碎，主要靠（kào）磨輥施壓（yā）後，物料自身在低速狀態下相互擠壓、摩擦和剪（jiǎn）切粉碎，伴有間斷（duàn）衝擊粉碎作用。生產400目以下的產品，無論在投資還（hái）是能耗方麵，雷蒙磨都有對優勢。但是，碾壓粉碎原理決定了雷蒙磨產生（shēng）的微粉量相對較少（shǎo），例如，在（zài）400目（mù）的細粉中，10微米以下的微粉隻占到35％左右，而5微米以下的（de）微粉僅占5％左（zuǒ）右，遠遠低（dī）於其（qí）它設備研磨出的微粉（fěn）含量。
將（jiāng）傳統的雷蒙磨進行（háng）改造，或外加超細分級係統，也可以生產600~1250目的微細產品。但是，因為微（wēi）粉含（hán）量低，用雷蒙磨生產超細粉就麵臨生產能力（lì）小（xiǎo），電耗高（gāo）的問題，而這些（xiē）問題又（yòu）是由（yóu）設備本身性能決定（dìng）的，難以得到根本解決。所以，我們認為采用改造的方式，或（huò）外配分級機係統的方式，利用（yòng）雷蒙磨來生產600目以上超細重鈣（gài）粉，是不經濟的。
（2）振動磨
振動磨（mó）從分類上可以稱為振（zhèn）動球磨（mó）機，它是（shì）利（lì）用高頻小振幅機械振動並旋轉，使研磨（mó）介質與（yǔ）物料之間產生強烈衝擊與研磨，從而粉（fěn）碎物料。將振動磨用於重鈣類礦物的粉碎研磨，其優缺點比較如下：
從粉碎細度來看，因振動磨（mó）的研磨效率高、研磨時間長（zhǎng），所以振動磨的出磨粉體中細粉（fěn）含量較高，適合（hé）研磨生（shēng）產1250目以上的超微（wēi）方解石細粉產品（pǐn）；
從適應（yīng）物（wù）料來說，振動磨（mó）適用（yòng）於硬（yìng）質物料（liào）（莫氏硬度大於5）的粉碎（suì），用於（yú）方解石類礦物（莫氏硬度小於（yú）3.5）的粉碎，其粉碎（suì）能（néng）力不能得以充分發揮；
從振（zhèn）動磨結構來看，振（zhèn）動磨的長徑比大，研磨低（dī）硬度的方解石，將導致過研磨現象嚴重（chóng），使（shǐ）係統能耗顯著增加；
從生產運行的操（cāo）作性能（néng）看，振（zhèn）動磨生產過程（chéng）中（zhōng）運行噪音大，對物料的濕度較敏感；從超細（xì）產品的單機生產規模看，振動（dòng）磨的單機生產能力不大。
由上可見（jiàn），振動磨用於重（chóng）鈣生產並不是很好的選擇。
（3）衝擊磨
衝（chōng）擊磨的工作原理是，利用錘頭的高速旋轉，打擊方解石（shí）物料，產（chǎn）生細粉。因為主要是衝擊粉碎，所以（yǐ）在單位時間內產生的細粉很少。從目（mù）前的使用情況看，衝擊磨生產方解石粉（fěn），能耗（hào）較（jiào）高、設（shè）備磨損大；單機（jī）生產能力較小。
（4）幹式攪拌磨
幹式（shì）攪（jiǎo）拌磨也稱為攪拌式球磨機，其研磨效率較高，與分級（jí）機（jī）配套使用，所生產的產品粒度一般都較細，比較適合進行1250目（mù）以上的超細重鈣的生產；其主要的缺點是，單機生產能力較小。
（5）立式磨
立式輥（gǔn）輪磨機（簡稱立式磨）的粉磨機理與雷蒙磨類似，都屬於碾壓粉碎，這就注定它在單位時間內產生的細粉量也偏少。由於磨輥的施壓是（shì）采用液壓方式進行，磨輥對物料的碾壓壓力大，所以其粉碎效率要遠遠好於雷蒙磨。起初，立式磨都為二輥結構（gòu），主要用於生產400目以下（xià）的粗粉。
為提高單位時間細粉含量，後來又開發了三輥立式磨，細粉含量得到了較大改善，但一般仍以生產1000目以下的產品為（wéi）主。後來（lái）有人（rén）對上部的分級機進行了改造，可直（zhí）接生產1250目以下的微粉。利用出磨的600目－1000目產品（pǐn），另配（pèi）超細分級機進（jìn）行二次分級，也可以生產1250目（mù）以上的產品。同時該設備係統（tǒng）投（tóu）資成本過高。
（6）球磨機
球磨機，也稱為回轉式球磨機，其粉碎原（yuán）理是，物料與（yǔ）研磨介質一起，在球磨（mó）機的回轉（zhuǎn）過程中相互衝擊和研磨（mó），從而（ér）產生細粉，其細粉含量低於幹式攪（jiǎo）拌磨和振動磨，但高於其它的粉（fěn）碎設備。在經過磨內改造後，因而其研磨能力得到大大改善，就成為高細球磨機，其細粉含量接近振動磨，而過研磨現象又大大低於振動磨。
高細球磨機配（pèi）分級機工藝是當今世界粉體技術（shù）公司強力推薦、歐美著名粉體公司普遍采納的工藝方案。廣泛應用於方解石（shí）、重晶石、滑石及（jí）高嶺土（tǔ）等非礦產（chǎn）品的加（jiā）工。以生產重鈣微粉為例（lì），可以生產（chǎn）600～6000目之間的任一品種，特別（bié）適宜於800～2500目之間的產品，單機生產規模可以從1萬噸（dūn）/年到10萬噸/年。這（zhè）一（yī）生產工藝完全符合生（shēng）產重鈣類低附加值的產品，要求（qiú）投資少、技術成熟、工藝設備簡單、能耗低（dī）而產量則越大越好的原則。該方案的優越性，已經得到實踐證明。
綜上所述，球磨機、立式磨設備與分（fèn）級機合理配置，較為適宜於超細重鈣粉體（tǐ）的加工。那麽哪種設備配置係（xì）統為適宜於超細重鈣粉體的（de）生產加工（gōng）呢？
3、球磨機與立式（shì）磨係（xì）統工藝對比分析[3] [6]
下麵結合重（chóng）鈣實（shí）際（jì）生產，分別從兩種工藝係統（tǒng）的性能和（hé）加工產品的品質角度，進一（yī）步分析球磨機與立式磨（mó）的加工係統。兩種工藝係（xì）統在重鈣（gài）生產的應用比較如表2所示。
表2 立式磨與球磨機係統比（bǐ）較
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球磨機
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立式磨
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單機生產規模（mó）
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大
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大
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325目以下
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不（bú）合適
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合適（shì）
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325－600目生產
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合適
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很合適
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產品（pǐn）比表麵積高
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電耗低
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600－1000目生產
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合適（shì）
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很合適
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產品比（bǐ）表麵積高
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電耗低
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1000目以上生產
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很合適
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需（xū）二（èr）次分級
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產品質量穩定，比表麵積高
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二次（cì）分級（jí）下的粉體（下品）產品質量有波動
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電耗
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1250目以下高
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1250目以下低
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1250目以上（shàng）持平（píng）
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1250目以上（shàng）持（chí）平
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產品適（shì）用範圍（wéi）
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適合造紙和塗料行業
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適合塑（sù）料行業
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係統投資
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低
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高（gāo）
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運行與維護
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簡單
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較（jiào）複（fù）雜
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縱（zòng）觀球磨機和立式（shì）磨在（zài）重鈣中的使用，二者各有優缺點（diǎn）。但是目前還是使用球（qiú）磨機的比較多，為什麽？在此，我們就立（lì）式磨的加工再（zài）次深入討論一個問題，即為什麽二（èr）次（cì）分級下的粉體（下品）質量（細（xì）度）存在波（bō）動？
我們知道，在立式磨生產（chǎn）重（chóng）鈣的過程中，出立式磨的產品細（xì）度一般在（zài）1000目以下，如果想生產1250目以（yǐ）上的產品，就（jiù）必須用立式磨出來的粉進行二次分級，分選（xuǎn）出的（de）細粉為1250目（mù）以上產品，分級下的粉體稱為（wéi）下品，請看下麵的試（shì）驗舉例，同樣（yàng）用立式磨出（chū）品的800目粉進行二次分（fèn）級：
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圖1 1250目產品和下品1 圖2 1500目產品和下品2
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從上麵的圖可見，分級母料（liào）都是立式磨出品的800目粉，因要求生產的超細產品不同，導致下品（pǐn）1和下品2的粒度（dù）分布肯定不一樣，這樣下品（pǐn）的質量就很難界定。
再者（zhě）我們結合粉體（tǐ）的比表麵積、中位徑（D50）、粒度平均值、大切割粒徑（D100）四（sì）個主要性能指標，對兩種設備（bèi）生產出的同一1250目產品品質進行檢測分析對比，以美國Coulter粒度分析儀為檢測手（shǒu）段，結果如（rú）表3所示。
表3 兩種工藝的1250目產品品質對比（bǐ）
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球磨機工藝
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立式磨工藝
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中位徑（jìng）（D50），um
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1.898～2.090
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2.305～2.972
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大切割（gē）粒徑（D100），um
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17～18
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18～20
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產品比表麵積，m2/kg
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1603～1556
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1476～1421
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平均值，um
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2.683～2.988
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3.315～3.762
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由表3可見，球磨機工藝（yì）生產的產（chǎn）品，其中（zhōng）位徑、粒度（dù）平均值明顯小於立式磨工藝（yì），由此（cǐ）反映（yìng）出球磨機工藝生產出的粉體比表麵積明顯（xiǎn）好於立式磨（mó）工藝。再者球磨機配（pèi）超細分級機工藝（yì）的大切割粒徑也好於立式磨工藝。
4、國內外幹法加工係統的應（yīng）用（yòng）情況（kuàng）
目前，歐洲、美國及由他們提供技術和設備的其它和地區，基（jī）本上都是球磨機配大型分級機的加工工藝及設備。而由日本和我國的台灣省提供技術及設備的地方，主要是三輥立式磨配分級機的工藝，但也有球磨配分級機的工藝。國內外重鈣幹法工藝係統的應用情況總結如表4所示[5~7]。
表4 國內外重鈣幹法工藝係（xì）統應用情況表
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係統名稱（chēng）
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歐美等
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日本及台灣等
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國內
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特點（diǎn）
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球磨+分級（jí）機（jī）
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廣泛使用
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使用
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廣泛使用
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可生產產品品種多、較大規模
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立式磨
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很少使用
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廣泛使用
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使用
（台商）
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1500目以（yǐ）下產品、大規模
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雷蒙磨、衝擊磨、振動磨等
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使用
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生產規模小
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5、結論
綜上所述，在生產超細重鈣的（de）常用（yòng）設備中，球磨機係統（tǒng）表現出高的優越性和普遍性。這也是由球磨機本身（shēn）具有較高的研磨能力決定的[6]。
（1）從粉體的重要技術指標——比表麵積的角度來說，球磨機具有高的優越性。因為球磨（mó）機具有較高的研磨能力，生產實踐（jiàn）證實其出磨細粉含量D50≈10um。因（yīn）此（cǐ）球（qiú）磨機的高效研磨能力是產品比表麵積的重要保證。
（2）從生產規（guī）模來（lái）說，球磨機係統的生產（chǎn）規模遠大於其（qí）它設備。而且其生產產品的品種可以（yǐ）在（zài）600～6500目任意調整。在重鈣生產中，球磨機的高粉磨效率也是實現規模化主要因素之一，在確保較高的分級效率條件下，也可以使係統能耗（hào）大為降低（dī）。同時（shí），規模化有利於運行成本的攤薄，顯著降低了企業的運行成本，企業的競爭力大大（dà）增（zēng）強
（3）從係統設備配置的角度來說，球磨機是超細重鈣加工的關鍵前提之一。
（4）球磨機配分級機的重鈣生（shēng）產路線也是一條（tiáo）符合我國國情的工藝路線（xiàn）。工藝（yì）流程簡單、操作方便、維護量少。
