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超微粉加工機械發展趨勢

作者:凱奧機械 時間:2017-07-20 21:52:13 來源:http://www.dnzhmr.icu

  超微粉加工機械發展趨勢

  粉末是一種重要的基礎工業原料形式,粉末的制備技術在冶金、化工、醫藥、食品、建筑、電子、農業等許多領域中被廣泛應用,被粉碎的材料種類也多種多樣。自20世紀60年代提出超細粉末的概念,粉末粒度小于0.1μm(即在1~100nm之間)的稱之為超細粉末,又稱作納米粉末。

  許多國家將粒度微細化?粒度分布均勻化或顆粒形狀特定化?品質高純化?表面處理功能化的超細粉末稱之為超微粉,并將其作為發展的重點。目前,世界各國對超微粉的研究主要集中在制備?微觀結構?宏觀物性及應用四個領域,其中超微粉的制備技術是關鍵,因為制備工藝對超微粉的微觀結構和宏觀性能具有重要的影響。

  1 超微粉的制備方法

  制備超微粉的途徑大致有兩種:一是機械法,即通過機械作用將粗顆粒物質逐步粉碎;另一種造粉法,即利用原子?離子或分子形核和長大兩個階段合成,包括物理和化學兩種方式.本文重點介紹超微粉的機械制備方法及典型設備.

  1.1 機械法特點

  盡管利用機械法制備超微粉的設備類型繁多,但其開發的出發點主要圍繞發下幾點:

  (1)原理上考慮提高有效粉碎能,大多是利用沖擊?剪切?摩擦等力的綜合作用進行超細粉碎.

  (2)結構上采用超細粉碎-分級組合型式,利用高效氣流分級裝置不但可提高微細化粒度,而且藉以實現粒度分布均勻化或特定化。

  (3)材質上采用高耐磨材料作襯材,不僅可減少襯材磨損對粉體成分或色澤的污染,而且可以提高設備的使用壽命。

  (4)超細粉碎與顆粒表面改性一體化的實施。

  (5)特殊需求的粉碎,例如低溫粉碎等.

  1.2 主要制備超微粉的設備

  按照機械力的不同將其分為機械沖擊式粉碎機?氣流磨粉碎機?球磨機和射流粉碎機等.

  1.2.1 高速機械沖擊式粉碎機

  它是利用高速回轉轉子上的錘?葉片?棒體等對物料進行撞擊,并使其在轉子與定子間?物料顆粒與顆粒間產生高頻度的相互強力沖擊?剪切作用而粉碎的設備.沖擊式粉碎機可為渦輪式?氣流渦旋式?內分級式粉碎機等.圖1為較為典型的?由日本細川公司生產的ACM 立式高速機械沖擊微粉碎機.此類設備有如下特點:

  (1)可以通過不同轉子錘與定子襯的組合,能獲得最佳的沖擊速度和沖擊能量,并利用內設的高效分級裝置及時分離出合格產品,避免過度粉碎.

  (2)特別適用于方解石?滑石?云母?大理石?石墨等硬度較低礦物的超細顆粒的制備.

  (3)機蓋為可掀式,便于清掃,粉碎對象變更時不致于被污染。

  (4)機內氣流的流動可起到降溫的作用,適用于涂料、合成樹脂食品、醫藥等弱熱型物質(軟化點較低的)的粉碎加工.亦可采用惰性氣體進行循環粉碎。

  (5)可用于具有潛在粉塵爆炸危險的防爆粉碎系統。

  1.2.2 氣流粉碎機

  氣流粉碎機又稱流能磨機或噴射磨機,利用高速氣流或過熱蒸氣的能量,使顆粒相互碰撞?剪切?摩擦而實現超細粉碎的設備.其產品純度高?分散性好,粒度細且分布較窄,顆粒表面光滑,廣泛用于化工?材料?電子?冶金?農藥?食品?生物?醫藥?軍工和航天等領域.目前工業上應用的氣流粉碎機可以分為:扁平式氣流磨;循環管式氣流磨;靶式氣流磨;流化床對噴式氣流磨等幾種.使用最早?應用最廣泛的扁平式氣流粉碎機如圖2所示,它主要由扁平圓盤空腔工作室?噴嘴?進料器?成品出口?氣室和工作室內襯組成.其特點:

  (1)結構簡單,沒有動部件,拆卸?維修?清洗簡便,操作方便;

  (2)主機體積小,能連續生產并有自動分級功能;

  (3)產量較大.

  其主要缺點為產品易受到襯壁磨損材料的污染,尤其是在粉碎高硬度物料時,磨損嚴重.真空吸料機|真空上料機

  圖3為另一種典型的氣流粉碎機-流化床對噴式氣流粉碎機的結構原理圖.它也被稱為流化床對撞式氣流粉碎機,由德圖Alpine公司于1981年研發成功,由料倉?螺桿?或重力加料裝置?粉碎室?高壓進氣噴嘴?分級機和出料口等組成.其特點為:

  (1)結構緊湊.

  (2)磨損小,對產品的污染小.

  (3)能耗低.

  (4)產品粒度均勻,粒徑分布較窄.

  (5)拆洗?清理較方便,生產過程自動化程度高,工作噪聲小.

  1.2.3 球磨機

  球磨機是無機非金屬材料加工中廣泛使用的一種粉碎機械,主要工作部件為圓形筒體,內裝載粉碎介質(球狀?棒狀等),筒體回轉時在介質的沖擊和磨剝作用下使物料粉碎.

  隨著材料科學與技術的發展,在傳統球磨機的基礎上研發出了離心式球磨機?振動球磨機?行星輪球磨機?攪拌式球磨機等超微粉加工設備.圖4為離心式球磨機結構圖.主要依靠筒體高速旋轉的離心力與空氣的擾動,使粉碎介質及物料間產生強烈的沖擊與磨剝,達到粉碎物料的目的.真空吸料機|真空上料機

  該球磨機粉碎效率高、能耗低,而且兼具表面改性與表面處理的功能,同時對由多種成分構成的物料具有良好的均質作用.目前這種機型已用于礦物質、金屬、非金屬材料、化學制品、纖維類物質的超細粉碎.

  攪拌磨機是另外一種高效的球磨機,是現代超細粉碎設備重要裝備之一,在各種超微磨方法中能量利用率較高,產品粒度較細,設備成本較低.其特點:

  (1)產品粒度分布均勻且容易調節,容易獲得所需產品細度;

  (2)機械振動小,噪聲低;

  (3)結構簡單,操作容易;

  (4)能量利用率高,較普通球磨機節能50%以上;

  (5)比普通球磨機,節約鋼球耗20%~30%.

  德國Gustav eirich機械公司發明的MAXX球磨機是一種可以進行干式或濕式連續作業的立式攪拌球磨機,基本結構由桶體、盤式攪拌器、帶進料管的固定導向器、電動機和皮帶傳動裝置等組成,其結構如圖5所示.

  1.2.4 射流粉碎機

  射流粉碎機是利用高壓液體通過噴射器加速,形成高速射流,帶動其中的固體顆粒作高速運動,然后與靶板(超硬材料,如金剛石或寶石)或相反方向的另一股射流形成高速碰撞.由于強烈撞擊及金剛石產生的超聲振動,使其中的固體物料被粉碎.射流粉碎機有兩種類型,即靶板式和對撞式.射流粉碎機的特點:可以制備各種超細有機物的漿液及乳化液,經過多次次循環粉碎后,某些材料可達亞微米或納米級,并可制得懸浮性?分散性及均勻性極好的乳液.真空吸料機|真空上料機

  1.2.5 其他粉碎設備

  (1)超聲粉碎機

  利用超聲波振蕩的動能,使固體物料粉碎的一種設備.此設備多用于對分散系進行分散和乳化處理.應用領域涉及醫藥?食品?化工和生物制品等.

  (2)高壓膨脹粉碎機

  利用高壓技術將物料加壓后再突然泄壓而使物料超細粉碎的設備.此設備應用于大分子蛋白質與高分子纖維混合物的超細粉碎,且不破壞活性有效效成分.在食品?農副產品深加工行業有廣泛的應用.

  (3)低溫粉碎機

  將物料預冷至低溫(或是設備內部溫度為低溫)進行粉碎的設備.一般采用液氮為冷卻介質.該裝置主要適用于在常溫下無法粉碎的物料以及對中藥?西藥?農藥?化工塑料?橡膠等的低溫超微粉碎.

  (4)電能破碎機

  利用高壓脈沖,使浸于液態電介質中物料爆裂而粉碎的設備.主要用于冶金行業.能獲得高精礦和高回收率,同時還能減少礦物顆粒過度粉碎.

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