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【原創(chuàng)】粉體加工技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢


來源:中國粉體網(wǎng)   昧光

[導(dǎo)讀]  2024年10月29日在上?鐕少彆怪行模杀本┓垠w技術(shù)協(xié)會與中國粉體網(wǎng)聯(lián)合主辦“中國粉體工業(yè)發(fā)展年會”。

中國粉體網(wǎng)訊 粉體工業(yè)由于它的實用性、前沿性、廣泛性,當(dāng)前在整個國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位越來越突出。因此超細粉體加工技術(shù)和裝備的研發(fā)與優(yōu)化將對各行各業(yè)的進步起到促進作用。

 

1、超細粉體概述

 

超細粉體尚無統(tǒng)一定義,國外一般視粒徑小于3μm的為超細粉體,國內(nèi)普遍視粒徑小于30μm的為超細粉體,并進一步細分為微米級(1~30μm)、亞微米級(1~0.1μm)和納米級(0.001~0.1μm)。

 

超細粉體在光學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)和力學(xué)等性質(zhì)與常態(tài)有很大差異,因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、電子、能源和建筑裝修等領(lǐng)域。這些性質(zhì)上的差異可歸結(jié)為兩個方面:一方面是由于顆粒體積變小而引起的體積效應(yīng);另一方面是由于顆粒表面原子數(shù)目的比例增加而引起的表面效應(yīng)。

 

超細粉體制備從原理上主要分為化學(xué)合成法和物理粉碎法2種,其中物理粉碎法是目前主要的制備方法,具有工藝簡單、產(chǎn)量大、成本低等優(yōu)點。相關(guān)設(shè)備主要有攪拌球磨機、振動球磨機、行星式球磨機、雷蒙磨、膠體磨、氣流粉碎機等。

 

2、超細粉體加工技術(shù)與裝備介紹

 

1攪拌磨

 

攪拌磨機中攪拌裝置主要有螺旋式、棒式、盤式3種。螺旋式、棒式攪拌磨機主要為立式,盤式攪拌磨機有立式和臥式2種。

 

普通臥式球磨機筒體旋轉(zhuǎn)消耗能量大,磨礦效率低的問題較突出,而攪拌磨機的筒體靜止,能量利用率高,同時研磨介質(zhì)直徑更小,產(chǎn)品粒度更細,攪拌線速度高,單位容積能量密度高,當(dāng)待磨物料粒度小于100μm時,細磨效率遠高于普通球磨機,相同處理量下其規(guī)格更小,且更節(jié)能。

 

2高速機械沖擊磨

 

高速機械沖擊磨利用繞軸高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子向物料傳輸動量,使物料與襯體激烈碰撞而得到超微粉,此過程中產(chǎn)生的研磨、剪切、渦流效應(yīng)可促進粉體新表面的生成。粉碎后的物料在主氣流的帶動下進入分級區(qū),達到細度要求的微粉顆粒隨氣流通過分級轉(zhuǎn)子排出機外,由收集裝置捕集;不合格粗粉顆粒在離心力作用下被轉(zhuǎn)子葉片打回筒壁,并返回粉碎區(qū)再繼續(xù)粉碎。

 

高速機械沖擊磨

 

 

高速機械沖擊磨組的工藝流程

 

 

此設(shè)備進料便捷、占地面積小、粉碎效率高、粉碎粒度可調(diào),被廣泛應(yīng)用于中、低硬度的方解石、大理石、白堊、滑石等材料;但粉碎過程中具有熱效應(yīng),不適用于熱敏性及低熔點的材料。

 

此設(shè)備主要依靠零件高速運轉(zhuǎn)進行粉碎,會造成零件嚴(yán)重磨損,對材料的污染是不可避免的,因此開發(fā)高耐磨材料是促進此類設(shè)備發(fā)展的重要途徑。高速機械沖擊磨通常以配套機組運行,將中藥粗粉碎、細粉碎、篩分三道工序整合到一套設(shè)備中,可提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度;整個系統(tǒng)還配有收塵裝置,既能改善工作環(huán)境,又避免了物料浪費。

 

3氣流粉碎機

 

氣流粉碎機的原理是利用高速氣流使物料與沖擊部件發(fā)生碰撞、沖擊、剪切等作用而粉碎。根據(jù)結(jié)構(gòu)或工作方式的不同,氣流粉碎機可劃分為:扁平式、循環(huán)管式、對撞式、靶式、流化床式。

 

氣流粉碎產(chǎn)品粒度細、分布窄,顆粒表面整潔光滑、粒形規(guī)整、分散性好、活性高。氣流粉碎機廣泛用于加工硬度不大的非金屬礦物,如化工原料、食品、藥材等。

 

氣流磨結(jié)構(gòu)圖

 

 

4振動磨機

 

振動磨是以球或棒為介質(zhì)的超微粉碎設(shè)備,包括研磨介質(zhì)、研磨缽體及偏心激振裝置。振動磨所加工的產(chǎn)品細度可至幾微米,廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、陶瓷、玻璃、耐火材料和非金屬礦等行業(yè)的超細粉體加工。

 

振動磨原理示意圖

 

 

振動磨按操作方式不同可分為間歇式和連續(xù)式,按磨筒數(shù)量不同分為單筒式和多筒式,按振動特點不同分為有慣性式和偏旋式。

 

振動磨機工作原理是:利用研磨介質(zhì)在作高頻振動的筒體內(nèi)對物料進行沖擊、研磨、剪切等作用,使物料在短時間內(nèi)被粉碎。

 

振動磨具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、操作簡單、維修方便、能耗低、產(chǎn)量高、產(chǎn)品粒度均勻等優(yōu)點,缺點是噪音大,大規(guī)格振動磨對彈簧、軸承等機器零件的技術(shù)要求高。

 

5雷蒙磨機

 

雷蒙磨機具有占地面積小、低耗能、資金投入少等優(yōu)點,在磨粉設(shè)備中占有重要地位。雷蒙磨的工作原理為:受離心力影響,磨輥牢牢壓在磨環(huán)上,鏟刀鏟起物料送至磨環(huán)與磨輥間隙,通過碾壓物料形成粉末,然后經(jīng)風(fēng)機將粉末吹起進入分析機,符合細度要求的物料進入旋風(fēng)分離器分離收集,不合格的則落回磨腔接著研磨。

 

雷蒙磨粉機(4R型)結(jié)構(gòu)圖

 

 

隨著非金屬礦物在超細粉體的普遍應(yīng)用,對于非金屬礦物產(chǎn)出細度的控制愈發(fā)嚴(yán)格。在此背景下,傳統(tǒng)雷蒙磨粉機的不足對相關(guān)的設(shè)備制造廠家及礦業(yè)產(chǎn)品企業(yè)造成困擾。例如產(chǎn)品細度低、機械故障率高、排污量大、成品粉末的收集與分離無法達到預(yù)期等。

 

6膠體磨

 

膠體磨是一種流體超微粉碎機械,同時還具有粉碎、分散、乳化、均質(zhì)、攪拌等功能。膠體磨一般分為立式、臥式、管道式等。

 

膠體磨工作原理為:轉(zhuǎn)齒(轉(zhuǎn)子)與定齒(定子)相對高速旋轉(zhuǎn),物料向下透過兩齒時受到強大的剪切、摩擦、振動等作用,從而達到超細粉碎效果。膠體磨主要用于食品、涂料、化妝品、醫(yī)藥、日用化工等行業(yè)。

 

膠體磨主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、保養(yǎng)維修方便,適用于較高粘度、較大顆粒的物料粉碎,但其中不允許混有石英砂、碎玻璃、金屬屑等硬物質(zhì),所加工的產(chǎn)品粒徑可達幾微米甚至1μm以下。膠體磨主要缺點是作離心運動的流量不恒定,且隨物料粘性變化顯著;轉(zhuǎn)、定子和物料間的高速摩擦產(chǎn)生的較大熱量使物料變性,表面較易磨損,導(dǎo)致細化效果顯著下降。

 

2024年10月29日在上?鐕少彆怪行,由北京粉體技術(shù)協(xié)會與中國粉體網(wǎng)聯(lián)合主辦“中國粉體工業(yè)發(fā)展年會”。屆時鹽城工學(xué)院張長森教授《粉體加工技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢》報告,為參會嘉賓分享粉碎以及分級技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀。

 

專家介紹

 

 

張長森,教授,研究生導(dǎo)師,鹽城工學(xué)院教學(xué)名師,1982年畢業(yè)于武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院無機非金屬材料專業(yè),主要從事無機非金屬材料的科學(xué)研究和材料科學(xué)與工程專業(yè)教育教學(xué)改革研究;先后主持和參加國家自然科學(xué)基金項目3項、江蘇省科研項目10余項,與企業(yè)合作橫向技術(shù)服務(wù)10余項,取得了良好的社會的效率和經(jīng)濟效率,其成果獲省部科技進步獎3項;在國內(nèi)外刊物科研論文70多篇,其中被SCI、EI等收錄20余篇;長期從事粉體工程和固體廢棄物綜合利用的研究工作,獲授權(quán)發(fā)明專利20余件。主編出版“粉體技術(shù)及設(shè)備”等教材3部,“煤矸石資源再生利用技術(shù)”等專著2部。

 

參考來源:

汪光輝,超細粉體加工設(shè)備研究現(xiàn)狀,中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司

李兆軍,中國科學(xué)院過程工程研究所,粉體材料質(zhì)量一致性初探

胡桂玉,4R型雷蒙磨粉機磨粉系統(tǒng)的零部件設(shè)計探討,福建船政交通職業(yè)學(xué)院

吳祖璇,超細粉體制備技術(shù)研究,江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司

李蕊汐,超微粉碎技術(shù)在中藥制備領(lǐng)域的應(yīng)用與研究進展,天津中醫(yī)藥大學(xué)


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