關鍵詞：超（chāo）細重質碳酸（suān）鈣 球磨機 分級機
1 前言（yán）[1~5]
重質碳（tàn）酸鈣粉（以（yǐ）下簡（jiǎn）稱（chēng）重（chóng）鈣粉）是以天然方解石、大理石、白雲石或白（bái）堊（è）為原料，經（jīng）機械設備（bèi）粉磨和（hé）分（fèn）級後達到一定細（xì）度的產品。一（yī）般將400目以下的產品歸為粗（cū）粉，400－600目稱為普通粉（fěn），600－800目稱為細粉，800－1250目稱為（wéi）超細粉（fěn），1250目（mù）以上稱為超細微粉。我們（men）所說的超細重鈣是指經過英國Malvern公司或美國Coulter公（gōng）司激光粒度分析儀（yí）檢測，D97≤17um（800目以上）的重鈣（gài）粉。
目前，國內2500目以下的產品以幹法生產為主，2500～6500目以濕法生產為主。2000年，上已出現了幹（gàn）法生產2500～6500目的重鈣粉（fěn）的分級機設備，我國在2003年已有引（yǐn）進。
目前重鈣幹法（fǎ）加工設備主要由研磨和分級設備組成。成熟的研磨設備（bèi）主要有雷（léi）蒙磨、衝擊式粉碎機、幹式攪拌（bàn）磨、氣流磨、立式輥輪磨、振動磨和（hé）球磨（mó）機等；分級設備主要是采用強製渦流原理製造的葉輪式超細分級機。研磨設備與分級機配合，組成超細加工係統，即可實現超細重鈣微粉的生產。統觀各種加工工藝及設備，一般都可以達到一定的超細效果。但是采用哪種（zhǒng）生產工藝和設備加科學合理呢？
重鈣的生（shēng）產原則上要達到：技術成熟，設備運行可靠；噸產品投資少，產品能耗（hào）低；投資相（xiàng）同時產量越（yuè）大越好。
2、常用設備的係統性（xìng）能比較分析[3~6]
以生產1250目重鈣為例，我們分別從生（shēng）產不同設備生產性能的角度，對不同（tóng）幹法加工設（shè）備係統的實際（jì）運行參數進行比較，比較（jiào）結果如表1所示：
表1 常用重鈣加工工藝（yì）的設備比較
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設備類（lèi）型
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給料粒度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目噸產品單機
生產規模，t/h
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4R雷（léi）蒙磨（自帶分析機）機）
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< 20
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100－400
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碾壓與衝擊
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200
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0.2－0.4
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衝擊磨（配分級機（jī））
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< 8
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600－1000
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高速衝擊
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280
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0.2－0.3
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立式磨（自帶分級（jí）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（jí）機）
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< 100目（mù）
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1250－6000
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衝擊與研磨（mó）
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160
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0.5－1.0
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幹式攪（jiǎo）拌磨（mó）（配分級機）
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< 325目
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1250－6000
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低（dī）速研磨
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150
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0.3－0.6
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球磨機（配分（fèn）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（cháng）用（yòng）設備生產性能的評（píng）價如下：
從（cóng）佳生產細度（dù）範圍（D97目數）角度來說，依次（cì）為：球磨機、振動磨、幹式攪（jiǎo）拌磨、立式磨、衝擊磨、雷蒙磨；
從1250目噸產品電耗角度來說，依次為：幹式攪拌磨、立式（shì）磨、球磨機（jī）、振動磨、雷蒙磨、衝擊磨；
從1250目噸產品單機生產規模角度來說，依次（cì）為（wéi）：球磨機、立式磨、振動磨、幹式攪拌磨、雷蒙（méng）磨、衝擊磨（mó）。
根據（jù）上述生產性能對比，結（jié）合（hé）重鈣生產（chǎn）實際，對不同設備的（de）運行情況（kuàng）進行進一步的具體（tǐ）分（fèn）析。
（1）雷蒙磨
在重鈣的加工中，雷蒙磨的應用為廣泛。從（cóng）粉（fěn）磨機理來講，雷蒙磨屬（shǔ）於碾壓粉碎，主要靠磨輥施壓後，物料自身在低速（sù）狀態下相互（hù）擠壓、摩擦和剪（jiǎn）切粉碎，伴有間斷衝擊粉碎作用。生產400目（mù）以（yǐ）下的產品，無論在投資還是能耗方麵，雷蒙磨都有對優勢。但是，碾壓粉碎原理決定了（le）雷蒙磨（mó）產生的微粉量相對（duì）較少（shǎo），例（lì）如（rú），在400目的細粉中，10微米以（yǐ）下的微粉隻（zhī）占到35％左右，而5微米以下的微粉僅占5％左右（yòu），遠遠低於其它設備研磨出的微粉含量。
將傳統的雷蒙磨進行改造（zào），或外加（jiā）超細分級係統，也（yě）可以（yǐ）生產600~1250目的微（wēi）細產品。但是，因為微粉含量低，用雷蒙磨生產超細粉就麵臨生產能力小，電（diàn）耗高的問題，而這些問題又是由設備本身性能決定（dìng）的，難（nán）以得到根（gēn）本解決。所以，我們認為采用改造的方式，或外配分級機係統的方式，利用雷蒙磨（mó）來生產600目（mù）以上超細重鈣粉，是不經濟的。
（2）振動磨
振動磨從分（fèn）類上可以稱為振動球磨機，它是利用高頻小振幅（fú）機械振動並旋轉，使研磨介質與物料（liào）之間產生強烈衝擊與研磨，從而粉碎物料。將振（zhèn）動磨用於重鈣類礦物的（de）粉碎研磨，其優（yōu）缺點比較如下：
從粉碎細度來看，因振動磨的研磨效率高（gāo）、研磨時間長，所以振動磨的出（chū）磨粉體中細粉含量較高，適（shì）合研磨生產1250目（mù）以上的超微方解石細粉產品；
從適應物（wù）料來說，振動磨適用於硬質物料（莫氏（shì）硬度大於5）的粉碎（suì），用於方解石類礦物（莫氏（shì）硬度小（xiǎo）於3.5）的粉碎，其粉碎能（néng）力不能得以充分發揮；
從振動磨（mó）結構來看，振動磨的長徑比大，研磨低（dī）硬度的方解石，將導致過研磨現（xiàn）象嚴重，使係統能耗顯著增加；
從生產運行的操作性能看，振動磨生產過程中運行噪音大，對物料的濕度較（jiào）敏感；從超細產品的單機生產規模（mó）看，振動磨的單機生產能力不大（dà）。
由上可見，振動磨用於重鈣生產並不是很好的選擇。
（3）衝擊磨
衝擊磨的工作原理是，利用錘頭的高速旋轉，打擊方解石物料，產生細粉。因為主要是衝擊粉碎，所以在單位時間內（nèi）產生的細粉很少。從目前的使（shǐ）用情況看，衝擊磨生產方（fāng）解石粉，能（néng）耗較高、設備磨損大；單機生產能力較小。
（4）幹式攪拌磨（mó）
幹式（shì）攪拌磨也稱為攪拌式球磨機，其（qí）研磨效率較高，與分級機配套使（shǐ）用，所生產的產品粒度一般都較細，比（bǐ）較適（shì）合（hé）進行1250目以上的超細（xì）重鈣的生（shēng）產；其主要的缺點是，單機生產能力較（jiào）小。
（5）立式磨
立式輥輪磨機（簡稱立式磨）的粉磨機理與雷蒙磨類似，都屬（shǔ）於碾壓粉碎，這就注定它在單位時間內產（chǎn）生的細粉量（liàng）也偏（piān）少。由於磨輥的施壓是采用液壓（yā）方（fāng）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（jié）構，主要用於生產400目以下的粗粉。
為提高單位（wèi）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（shàn），但一（yī）般仍以生（shēng）產（chǎn）1000目以下的產品為主。後來有人對上部（bù）的分級（jí）機進行了改（gǎi）造，可直接生產1250目以下的微粉。利（lì）用出磨的600目－1000目產品，另配超細分級機進行二次分級，也（yě）可以生產（chǎn）1250目以上的產品。同時該（gāi）設備係統投資成本過高。
（6）球磨機
球磨機，也稱為回轉式球磨機，其粉碎原理是，物料與研磨（mó）介質一起，在球磨機的回轉過程中相互衝擊（jī）和研磨，從（cóng）而產生細粉，其細粉含量低於幹式攪拌磨和振動（dòng）磨，但高於其它的粉碎設備。在經過磨內（nèi）改造（zào）後（hòu），因而其研磨能力得到大大改善，就成（chéng）為高細球磨（mó）機，其（qí）細粉含量接近振動磨，而過研磨現象（xiàng）又大大（dà）低於（yú）振動（dòng）磨（mó）。
高細球磨機配分級機工藝是當今世界粉體技術公司強力推薦、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、重晶（jīng）石、滑石及高嶺土等非礦產（chǎn）品的加工。以生產重鈣微粉為例，可以生產600～6000目之間的任一（yī）品（pǐn）種（zhǒng），特別適宜於800～2500目之間的產品，單機生產規模可以從1萬噸/年到（dào）10萬噸/年。這一生產工藝完全符合生產重（chóng）鈣類低附加值的產品，要求投資少、技術成熟、工藝設備簡單、能耗低而產量則越大越好的原則。該方案的（de）優越性，已經得到實踐證明。
綜上所述，球磨機（jī）、立式磨設備（bèi）與分級機合理配置，較為適宜於超細重鈣粉體（tǐ）的（de）加工。那麽哪種設備配置係統為適宜於超細重鈣粉體的生產加工呢？
3、球（qiú）磨機與立式磨係統工藝對（duì）比分析[3] [6]
下麵結合重鈣實際（jì）生產，分別從兩種工藝係統的性能和加工產品的品質角度，進一步分析球磨機與立式磨的加工係統。兩種工藝係統在重鈣生產的應用比較如表2所示（shì）。
表（biǎo）2 立式磨與球磨（mó）機係（xì）統比較
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球（qiú）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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不合適（shì）
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合適（shì）
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325－600目生產
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合（hé）適
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很合適
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產品比表麵積（jī）高
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電耗低
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600－1000目（mù）生產
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合適
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很合適
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產品比表麵積高
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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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需二次分級
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產品質量穩定，比表麵（miàn）積高
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二次分級下的粉體（tǐ）（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（mù）以下低
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1250目（mù）以（yǐ）上持（chí）平
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1250目以上持平
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產品適用範圍（wéi）
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適合造紙和塗（tú）料行業
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適合塑料行業
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係統投資
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低（dī）
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高
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運行與維護
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簡單
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較複雜（zá）
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縱觀球（qiú）磨機和立式磨（mó）在重鈣中（zhōng）的使用，二者各有優缺點。但是（shì）目前還是使用球磨機的比較多，為什麽？在（zài）此，我們就（jiù）立式磨的（de）加工（gōng）再次深入討論一個問題，即為（wéi）什麽二次分級下的粉體（下（xià）品）質量（細度）存在波動？
我們知道（dào），在立式磨生產重鈣（gài）的過程中，出立（lì）式磨的產品細度一般在1000目以下，如果想生產（chǎn）1250目以上的產品（pǐn），就必須用立式磨出來的粉進行二次分級（jí），分選出的細粉為1250目以上產品，分級下的粉體稱為下品，請看下麵的試驗（yàn）舉例，同樣用立式磨出品的800目粉進行二次分級（jí）：
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圖1 1250目（mù）產（chǎn）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（fèn）級母（mǔ）料都是（shì）立式磨出品（pǐn）的800目粉，因要求生產的超細產品不同，導致下品1和下品2的粒度分布肯定不一樣，這樣下品的質（zhì）量（liàng）就很難界定。
再（zài）者我們結合粉體的比表麵積、中位徑（D50）、粒度平均值（zhí）、大切割粒徑（D100）四個（gè）主要性能（néng）指（zhǐ）標，對兩種設備（bèi）生產出（chū）的同一1250目產品品質進行檢測（cè）分析對比，以美國Coulter粒度分析儀（yí）為檢測手段，結果如（rú）表3所示。
表3 兩種工藝的1250目產品品質（zhì）對比
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球（qiú）磨機工藝
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立式磨工藝
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中位徑（D50），um
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1.898～2.090
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2.305～2.972
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大切割粒徑（D100），um
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17～18
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18～20
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產品比表（biǎo）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，球磨機工藝生產的產（chǎn）品，其中位徑、粒度平均值明顯小於（yú）立式磨工藝，由此反映出球磨機工藝生產出的粉體（tǐ）比表麵積（jī）明顯好於立（lì）式磨工（gōng）藝。再者球磨（mó）機配超細（xì）分級（jí）機工藝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用情（qíng）況
目前，歐（ōu）洲、美國及（jí）由他們提供技術（shù）和設（shè）備的其它（tā）和（hé）地區，基本上（shàng）都（dōu）是球磨機配大型分級機的（de）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（jī）的工藝，但也有球磨配分級機的工藝。國內外重（chóng）鈣幹法（fǎ）工藝係統的應用情（qíng）況總結如表4所示（shì）[5~7]。
表4 國內外重鈣幹法工藝係統應用情況表（biǎo）
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係統名稱
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歐美等
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日（rì）本及台灣等
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國內
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特點
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球磨+分級機
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廣（guǎng）泛使（shǐ）用
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使用（yòng）
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廣泛（fàn）使用
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可生產產（chǎn）品品種多、較大（dà）規模
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立式磨
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很少使用
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廣泛使（shǐ）用
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使用
（台（tái）商）
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1500目以下產品、大規模（mó）
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雷蒙磨、衝擊磨、振動磨（mó）等
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使（shǐ）用（yòng）
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生產規模小
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5、結論
綜上所述，在生產超細重鈣的常用設備中，球磨（mó）機係統表現出高的優（yōu）越（yuè）性和普遍（biàn）性。這也是由球磨機本身具有較高的研磨能力決定的[6]。
（1）從粉體的重要（yào）技術指標——比（bǐ）表麵積的角度來說，球（qiú）磨機（jī）具有高的優越性。因為球磨機（jī）具有較高（gāo）的（de）研磨能力（lì），生產實踐證實其出磨細粉含（hán）量D50≈10um。因此球磨機的高效研磨能力是產品比（bǐ）表麵積的（de）重要保證。
（2）從生產（chǎn）規（guī）模來說，球（qiú）磨機係統的生產規（guī）模遠大於其它設備。而且其生（shēng）產（chǎn）產品的品種可以在（zài）600～6500目任意調整。在重（chóng）鈣生產中，球磨機的高粉（fěn）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（yě）可以使係統能耗大為降低。同時，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（běn），企業的競爭力（lì）大大增強
（3）從係統設備配（pèi）置的角度來說，球磨機是超（chāo）細重鈣加工的關鍵前提之一。
（4）球磨機配分級機的（de）重鈣生產路線也是一條符合（hé）我（wǒ）國國（guó）情的工藝路線。工藝流程簡單、操作方便、維護量少。
