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無機(jī)非金屬礦物粉體材料必須進(jìn)行表面改性后才能廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、膠粘劑等現(xiàn)代高分子新材料行業(yè)、高聚合物基復(fù)合功能性材料及涂料等工業(yè)中，這樣不僅可降低高分子材料的生產(chǎn)成本，同時可賦予產(chǎn)品某些特殊的物化性能。          

但改性機(jī)裝備技術(shù)的落后已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展，如果能夠?qū)崿F(xiàn)集研磨解聚、復(fù)合改性和分散處理等多種功能于一體，那么對簡化粉體改性流程、提高粉體改性質(zhì)量、降低粉體改性成本等方面都是至關(guān)重要的。

復(fù)合改性機(jī)-蜂巢磨最大的特點(diǎn)是集干燥、復(fù)合改性和分散處理等三種功能于一體，是一種真正高度連續(xù)化的粉體復(fù)合改性機(jī)，而且還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、操作簡便、運(yùn)行平穩(wěn)、勞動強(qiáng)度低、噪聲小等特點(diǎn)。

長沙萬榮粉體設(shè)備科技有限公司研制并生產(chǎn)的蜂巢磨（簡稱CM），其主機(jī)由解聚輪、出料門、進(jìn)風(fēng)口、分級機(jī)、進(jìn)料口、多路表面分散劑入口和喂料機(jī)組成（圖1)。

解聚輪為核心關(guān)鍵部件，由風(fēng)量干燥腔、粉碎解聚腔和混合改性腔組成，其主體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)因形似于蜂巢（圖2)，又具有研磨解聚和改性分散的功能，故名蜂巢磨（CM）連續(xù)式粉體復(fù)合改性機(jī)。

復(fù)合改性機(jī)-蜂巢磨最大的特點(diǎn)是集粉體干燥、研磨解聚、復(fù)合改性和分散處理等多種功能于一體，是一種真正高度連續(xù)化的粉體復(fù)合改性機(jī)，還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪音小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。

• 2.1極高的深度干燥能力
  

超細(xì)粉體和110～130℃的熱風(fēng)經(jīng)物料入口送入風(fēng)量干燥腔，在腔中轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)形成劇烈的湍流，達(dá)到快速負(fù)壓閃蒸干燥的效果，數(shù)秒鐘之內(nèi)就能實現(xiàn)粉體中0.5%左右的殘余水分幾乎完全蒸發(fā)和分離，使產(chǎn)品含水量降至0.05%的深度干燥水平。深度干燥的粉體為后續(xù)復(fù)合改性和分散處理打下了良好的基礎(chǔ)。

• 2.2獨(dú)特而先進(jìn)的研磨解聚理念

深度干燥后的微粉進(jìn)入粉碎解聚腔，粉碎解聚腔中解聚輪以160m/s的線速度高速轉(zhuǎn)動，再加上引風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓效果，驅(qū)動粉體物料高速螺旋狀上升，形成巨大的離心力。圓柱狀筒體內(nèi)壁靜態(tài)的鋸齒（定子）和快速旋轉(zhuǎn)的解聚輪葉片（轉(zhuǎn)子）之間最短距離僅為約3mm，因此，粉體物料在高速螺旋上升過程中，不斷地與定子和轉(zhuǎn)子碰撞、摩擦和剪切。當(dāng)離心力、碰撞力、摩擦力和剪切力所組成的合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超細(xì)粉體顆粒軟團(tuán)聚的表面能時，粉體顆粒在極短的時間（3-5s）內(nèi)就會被充分打散和完全解聚。

整個解聚和打散過程中完全不同于傳統(tǒng)的攪拌磨或重力錘，是一種全新的解聚打散理念。整個主機(jī)中只有解聚輪是運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，可長周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，加上筒體內(nèi)壁和解聚輪都采用了特殊的滲碳處理技術(shù)，大大提高了設(shè)備的耐磨性和使用壽命。

• 2.3高度連續(xù)化的三級復(fù)合改性和分散處理技術(shù)

完全解聚后的超細(xì)粉體以劇烈的湍流形態(tài)進(jìn)入混合改性腔，同時液化后的三種改性劑（根據(jù)實際需要選擇1～3種）和分散劑通過壓縮空氣分別從圖1所示的7、8、9、10四個入口噴嘴，以霧化形式被連續(xù)、穩(wěn)定、均勻且?guī)缀跬瑫r地注入混合改性腔，依次進(jìn)行三級復(fù)合改性和分散處理；由于三種改性劑和分散劑注入時存在空間位置差距（10～20cm，型號不同差距不同），因此，改性劑和分散劑與粉體接觸的時間也存在微小的差距，非常有利于依次進(jìn)行三級復(fù)合改性和分散處理。

整個混合改性腔是一個圓柱體結(jié)構(gòu)，沒有任何死角。當(dāng)改性劑用量為改性粉體量的0.8%～1.2%時，活化率可達(dá)99%以上。通過形成化學(xué)鍵或物理纏繞，表面改性劑和分散劑與超細(xì)粉體之間形成牢固的化學(xué)鍵耦合或機(jī)械物理纏繞；通過精準(zhǔn)計算改性劑的用量和過剩系數(shù)，最終可基本上形成單分子包覆膜。

一般的通用設(shè)備處理時間需15～30min，物料與改性劑間才能分散良好并接觸充分，形成改性劑在粉體顆粒表面的均勻包覆。而本機(jī)的改性劑采用了霧化處理，粉體物料又處于一種劇烈的湍流狀態(tài)，物料與改性劑得到充分混合，只需3～5s就能完成混合改性過程，從而縮短了在混合改性腔中的處理時間，并提高了包覆率。整個流程中，從微粉進(jìn)料到改性粉體從CM主機(jī)出料并進(jìn)入分離包裝系統(tǒng)，只需30～50s。

• 2.4型號及主要技術(shù)參數(shù)

表1  蜂巢磨技術(shù)參數(shù)表

CM型連續(xù)式粉體復(fù)合改性機(jī)的氣體流量、主機(jī)功率、生產(chǎn)能力等工藝條件都可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。整套裝置的生產(chǎn)能力可通過變頻調(diào)速調(diào)節(jié)主機(jī)功率、鼓風(fēng)機(jī)功率和引風(fēng)機(jī)功率來調(diào)整，以此達(dá)到降低功耗的目的。

CM型連續(xù)式粉體復(fù)合改性工藝如圖3所示。

改性工藝流程整套系統(tǒng)由給藥（改性劑）系統(tǒng)，CM型連續(xù)解聚改性主機(jī)和成品收集與除塵收集系統(tǒng)組成（圖3）。計量給料系統(tǒng)由原料倉、給料螺旋輸送機(jī)、計量螺旋輸送機(jī)和稱重傳感器組成；熱風(fēng)發(fā)生器是一個天然氣燃燒室或者采用電加熱器結(jié)合鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生熱風(fēng)的裝置；給藥(改性劑)系統(tǒng)由改性劑料斗、計量裝置、液化器和壓縮空氣入口組成。

第一步要開啟引風(fēng)機(jī)，使系統(tǒng)形成負(fù)壓，然后再開啟熱風(fēng)發(fā)生器。熱風(fēng)發(fā)生器熱風(fēng)溫度一般控制在110~130℃之間，熱風(fēng)依次進(jìn)入CM主機(jī)和分離包裝系統(tǒng)，對整個系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。系統(tǒng)預(yù)熱后，超細(xì)粉體由原料倉依次進(jìn)入計量器、螺旋給料輸送機(jī)，在物料入口管中與壓縮熱風(fēng)匯合送入風(fēng)量室干燥腔。在干燥腔中轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，微粉物料形成劇烈的氣旋，達(dá)到快速負(fù)壓閃蒸干燥的效果，數(shù)秒鐘之內(nèi)就能實現(xiàn)殘余水分幾乎完全蒸發(fā)和分離，使產(chǎn)品中最終含水量達(dá)到0.05%的深度干燥水平。

深度干燥后的微粉進(jìn)入粉碎腔，微粉在高速螺旋上升過程中，不斷地與筒體內(nèi)壁定子和解聚輪轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生巨大的碰撞力、摩擦力和剪切力，粉體顆粒將在極短的時間（3-5s）內(nèi)就被充分打散和完全解聚。

完全解聚后的超細(xì)粉體以劇烈的湍流形態(tài)進(jìn)入混合改性腔，液化后的改性劑（1～3種改性劑可選）和分散劑通過壓縮空氣分別從四個噴嘴噴霧進(jìn)入，以霧化形式被連續(xù)均勻地、幾乎同時地注入混合改性腔，依次進(jìn)行三級復(fù)合改性和分散處理。

混合改性腔內(nèi)，粉體物料運(yùn)動形態(tài)又處于一種劇烈的湍流狀態(tài)，從而使物料與改性劑得到充分混合，3～5s之內(nèi)就完成了混合改性過程，在改性劑用量僅為0.8%～1.2%的條件下，就能確保活化率達(dá)到99%以上，最終基本上形成單分子包覆膜。

不同物料、不同用途有著不同的改性工藝要求。CM主機(jī)中定子、轉(zhuǎn)子之間的強(qiáng)烈摩擦都會產(chǎn)生熱量，如何維持系統(tǒng)的熱量平衡？除了調(diào)節(jié)燃?xì)鉁囟戎?，還可通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變空間速度大小和停留時間來調(diào)節(jié)CM主機(jī)內(nèi)溫度。物料出CM主機(jī)后經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入布袋除塵分離器得到產(chǎn)品并包裝，熱風(fēng)經(jīng)引風(fēng)機(jī)排空（熱風(fēng)余熱可用于預(yù)熱和液化改性劑）。

整個CM型連續(xù)解聚改性工藝過程在負(fù)壓下操作，連續(xù)化程度高、改性劑預(yù)先液化并霧化給料、給料自動計量、系統(tǒng)溫度可調(diào)、給料速度可控、成品氣流輸送、無粉塵污染，可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，且操作簡便、運(yùn)行平穩(wěn)、勞動強(qiáng)度低。同時，可根據(jù)改性劑的性質(zhì)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)、改性溫度和停留時間，確保對超細(xì)粉體良好的改性效果和分散效果。

CM型連續(xù)式粉體復(fù)合改性機(jī)現(xiàn)已申請國家發(fā)明專利——《一種蜂巢磨》（專利號為：ZL201430222902.0）和六個緊密相關(guān)的實用新型專利，堪稱我國超細(xì)粉體連續(xù)式復(fù)合改性和分散處理技術(shù)的重大突破。蜂巢磨被譽(yù)為技術(shù)、科技、 自主、工藝、新材料的革命里程碑。

CM型連續(xù)式粉體復(fù)合改性機(jī)特別適用于硬脂酸類、各種偶聯(lián)劑、透氣薄膜專用碳酸鈣、碳纖維、碳素纖維、硫酸鋇（重晶石）、氧化鋁、氫氧化鋁（鎂）、滑石、新能源電池磷酸鐵等需要干燥、解聚、表面包覆改性的行業(yè)。其改性和解聚效果、工藝性能都明顯強(qiáng)于國內(nèi)現(xiàn)有粉體改性設(shè)備。

? 聯(lián)系人劉暢，聯(lián)系方式：13487573856

部分圖文來自新材料在線