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四川瑞馳拓維機(jī)械制造有限公司 2010-01-10 點(diǎn)擊5494次
一：超細(xì)研磨技術(shù)發(fā)展過(guò)程中碰到的三個(gè)技術(shù)難題
傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備在加工超細(xì)，超硬，超純【三超】物料時(shí)碰到的技術(shù)難題有三個(gè)；
磨不細(xì) 是傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備最難解決的問(wèn)題之一。因?yàn)?，在介質(zhì)磨中要將物料粉碎到更小尺寸，必須在使用更小介質(zhì)的前提下來(lái)提高介質(zhì)的動(dòng)能，而小尺寸介質(zhì)的質(zhì)量也小，所以只有增大介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)提高其動(dòng)能，由于受漿料阻尼及介質(zhì)自由加速距離限制，介質(zhì)很難在密閉容器中獲得大的運(yùn)動(dòng)速度。
分不離 是傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備又一難題。一般所研磨產(chǎn)品平均細(xì)度約為所使用介質(zhì)尺寸的1/1000。如果研磨產(chǎn)品細(xì)度為100納米，應(yīng)該使用介質(zhì)的尺寸為0.1mm。 如此小尺寸介質(zhì)與納米尺寸物料的機(jī)械分離是十分困難的。
純不夠 在許多情況下純度是判斷產(chǎn)品質(zhì)量合格的重要指標(biāo)，否則，就是細(xì)度達(dá)到了，介質(zhì)與物料也分離了，但污染了的物料屬于廢品！
傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備分為干法和濕法兩種，干法研磨設(shè)備包括振動(dòng)磨，氣流磨等，而濕法超細(xì)研磨設(shè)備主要指 球磨機(jī)，攪拌磨和砂磨機(jī)，
二：濕法超細(xì)研磨設(shè)備發(fā)展概述
在高檔鈦白粉生產(chǎn)過(guò)程中超細(xì)研磨是一個(gè)不可缺少的重要工藝。砂磨機(jī)屬于超細(xì)研磨設(shè)備用于鈦白生產(chǎn)工藝中的后處理。由于立盤式砂磨機(jī)效率低，啟動(dòng)困難諸多缺點(diǎn)現(xiàn)在已很少使用，所以鈦白粉行業(yè)越來(lái)越多的使用臥盤式砂磨機(jī)。
1：球磨機(jī), 攪拌磨, 臥盤式砂磨機(jī)的特點(diǎn)
砂磨機(jī)是在球磨機(jī)(Ball Mill )的基礎(chǔ)上發(fā)展成為立式攪拌磨(Attritor)，然后再逐步發(fā)展成為砂磨機(jī)(Agitator Ball Mill )球磨機(jī)，如圖1所示。
圖-1：球磨機(jī) / 攪拌磨 / 砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)原理比較
攪拌磨和砂磨機(jī)共同點(diǎn)是利用研磨介質(zhì)之間的碰撞，擠壓，摩擦等原理破碎物料，所以三者都被稱作介質(zhì)磨，但三者又有本質(zhì)上的區(qū)別；
球磨機(jī)：筒體低速旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)無(wú)攪拌器，使用大尺寸研磨介質(zhì)，利用磨球升高而產(chǎn)生的重力勢(shì)能落下而轉(zhuǎn)換成的動(dòng)能來(lái)破碎物料。研磨細(xì)度最小可達(dá)10-30微米。
攪拌磨：筒體固定，內(nèi)置銷棒式攪拌器，使用較小研磨介質(zhì)，利用攪拌器施加給介質(zhì)的動(dòng)能破碎物料。結(jié)構(gòu)為立式，研磨細(xì)度最細(xì)可達(dá)1-3微米。
砂磨機(jī)：筒體一般（也有旋轉(zhuǎn)的筒體）固定，筒體內(nèi)布置不同型式的攪拌器，使用較小或很小的研磨介質(zhì)，利用攪拌軸施加給介質(zhì)的動(dòng)能破碎物料。根據(jù)砂磨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分為立式和臥式，盤式或銷棒式。研磨細(xì)度最細(xì)可達(dá)0.1- 0.3微米。
2：球磨機(jī), 攪拌磨，砂磨機(jī)能量密度及介質(zhì)的動(dòng)能
隨著被破碎物料顆粒尺寸的減小，將其破碎所需要的動(dòng)能(E=1/2 x MV2)急劇增加。為達(dá)到所需細(xì)度還必須使用小尺寸的研磨介質(zhì)，而小尺寸介質(zhì)的動(dòng)能相應(yīng)減小，所以必須通過(guò)提高介質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度（砂磨機(jī)攪拌器轉(zhuǎn)速）來(lái)提高其動(dòng)能，另外，能量密度也是影響研磨效率的一個(gè)重要因素，能量密度定義為單位筒體容積的裝機(jī)功率。砂磨機(jī)能量密度最高，攪拌磨次之，球磨機(jī)最低（圖-2）。
圖-2：球磨機(jī)/攪拌磨/砂磨機(jī)介質(zhì)尺寸與產(chǎn)品細(xì)度, 能量密度比較
3: 臥盤式砂磨機(jī)研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)比較
研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)是砂磨機(jī)的重要組成部分，其作用是將研磨過(guò)的物料與研磨介質(zhì)分開。常用的介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)如 圖-3 所示,結(jié)構(gòu)1-3為靜態(tài)分離結(jié)構(gòu), 在使用小研磨介質(zhì)時(shí)容易出現(xiàn)堵塞，結(jié)構(gòu)4屬于動(dòng)態(tài)離心分離原理，可使用很小的介質(zhì), 研磨效率高，砂磨機(jī)出口不堵塞。
圖-3：研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
4：研磨介質(zhì)對(duì)研磨效果的影響分析
研磨介質(zhì)是破碎過(guò)程中能量的中介體，所有【介質(zhì)磨】研磨效率及產(chǎn)品質(zhì)量都與介質(zhì)的種類，尺寸，比重，填充率有關(guān)。
介質(zhì)的尺寸 砂磨機(jī)一般使用球型介質(zhì)。直徑越小，單位體積中裝填的數(shù)目越多，磨球之間接觸點(diǎn)越多，在相同研磨時(shí)間產(chǎn)品細(xì)度愈好(如圖- 4所示)。過(guò)小的研磨介質(zhì)往往引起設(shè)備出口分離器的堵塞。分離器縫隙寬度決定研磨介質(zhì)尺寸大小，一般情況下研磨介質(zhì)直徑為砂磨機(jī)分離器縫隙寬度的2 -3倍。
介質(zhì)裝填率 設(shè)備近似最佳研磨效果時(shí)介質(zhì)填加量，臥式砂磨機(jī)的裝填率一般為80-90%。立式研磨設(shè)備裝填率一般75-80%。研磨介質(zhì)裝填率過(guò)高，容易引起砂磨機(jī)溫升高或出口堵塞。裝填率過(guò)低，研磨效率低，磨損加劇，研磨時(shí)間延長(zhǎng)。
研磨介質(zhì)比重 介質(zhì)比重越大，動(dòng)能越大，研磨效率越高。
圖-4: 研磨介質(zhì)尺寸與產(chǎn)品細(xì)度的關(guān)系（相同研磨時(shí)間）
三：國(guó)外進(jìn)口砂磨機(jī)在鈦白生產(chǎn)中存在的問(wèn)題分析
國(guó)內(nèi)鈦白企業(yè)從2001年開始引進(jìn)了40多臺(tái)德國(guó)產(chǎn)砂磨機(jī)，筒體容積有500和1000升。設(shè)備經(jīng)過(guò)8年多的運(yùn)行逐步進(jìn)入備件更換及故障頻發(fā)期。
1： 部件材質(zhì)選錯(cuò)（見圖-5）
機(jī)械密封 機(jī)械密封是砂磨機(jī)最重要也是最貴部件，其可靠性，使用壽命直接影響生產(chǎn)線的運(yùn)行。早起進(jìn)口砂磨機(jī)機(jī)械密封進(jìn)料側(cè)法蘭未作耐磨包覆，磨損嚴(yán)重。
內(nèi)襯材質(zhì) 進(jìn)口砂磨機(jī)筒體內(nèi)襯材質(zhì)有離心澆注耐磨鑄鐵(GX280CrMo24)和特耐磨鑄鋼（1.4571或 316Ti）壁厚15-30毫米，使用壽命約3-4萬(wàn)小時(shí)，更換一個(gè)原裝進(jìn)口內(nèi)襯價(jià)格在30萬(wàn)人民幣，另外，內(nèi)筒磨損會(huì)引起物料中鐵污染。
進(jìn)料法蘭 初期進(jìn)口砂磨機(jī)進(jìn)料法蘭與軸承座設(shè)計(jì)成一體結(jié)構(gòu)，未作聚氨酯包覆。磨損后必須與軸承座一起更換。
研磨盤 由于選用了不合適的PU原料及制造工藝，磨盤隨著時(shí)間慢慢發(fā)生水解和化學(xué)腐蝕，最終剝落至解體。
排料口 排料口金屬篩網(wǎng)受介質(zhì)和物料沖刷磨損，一般壽命僅為 6個(gè)月左右。
圖-5: 進(jìn)口砂磨機(jī)選錯(cuò)材質(zhì)舉例(下)
2： 介質(zhì)分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理（見圖-6）
A: 德國(guó)PM600 SuperTex 砂磨機(jī)最初采用靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)（見圖3-3），結(jié)構(gòu)為彈夾式陶瓷過(guò)濾筒，生產(chǎn)中出口經(jīng)常堵塞引起停機(jī)，后來(lái)改造成動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)才正常運(yùn)行。
B： 美國(guó)PMH1000TEX/ RF砂磨機(jī)最初也是采用靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)（見圖3-3），雖然經(jīng)常堵塞但還能勉強(qiáng)運(yùn)行！后來(lái)采用錐形散射轉(zhuǎn)子+ 動(dòng)態(tài)縫隙環(huán)結(jié)構(gòu)后堵塞嚴(yán)重根本不能運(yùn)行！ 后由北京瑞馳拓維科技有限公司改造成 動(dòng)態(tài)渦輪分離系統(tǒng)(DTS) 如今正常運(yùn)行。
C： 德國(guó)LME500/1000K砂磨機(jī)介質(zhì)分離系統(tǒng)為動(dòng)態(tài)離心分離原理（見圖3-4），結(jié)構(gòu)為一個(gè)組合式徑向空心轉(zhuǎn)子，雖然出口不易堵塞，但轉(zhuǎn)子外周圍是分離區(qū)而不產(chǎn)生研磨作用，但卻消耗約20%的功率。另外，該轉(zhuǎn)子的橫梁布置為徑向散射結(jié)構(gòu)，與渦輪轉(zhuǎn)子理論磨損軌跡不一致，所以，當(dāng)磨損到一定程度是會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡引起振動(dòng)。
圖-6: 三種典型研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)比較
四：瑞馳HDM臥盤式砂磨機(jī)特點(diǎn)及在鈦白生產(chǎn)中應(yīng)用。
總結(jié)了目前鈦白行業(yè)砂磨機(jī)使用中存在的問(wèn)題，北京瑞馳拓維科技有限公司開發(fā)的HDM系列砂磨機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)；
1： 重要部件采用特耐磨材料
A -設(shè)備磨損件耐磨保護(hù) 進(jìn)口設(shè)備出現(xiàn)的故障主要是機(jī)械密封，進(jìn)出法蘭，排料篩網(wǎng)，研磨內(nèi)筒磨損。所以，HDM砂磨機(jī)對(duì)以上薄弱點(diǎn)均做了特殊聚氨酯(PU)包覆措施，徹底解決了與物料接觸部件的磨損難題，大大延長(zhǎng)了磨損件的使用壽命，降低了設(shè)備運(yùn)行成本。
B-新型介質(zhì)分離系統(tǒng) 不論是靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)出現(xiàn)的堵塞停機(jī)故障還是動(dòng)態(tài)分離系統(tǒng)磨損后出現(xiàn)的振動(dòng)均屬于分離系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)缺陷，必須從理論上分析其原因后才能找出正確解決方案。瑞馳公司新開發(fā)的動(dòng)態(tài)渦輪介質(zhì)分離系統(tǒng)(Dynamic Turbo Separation)為整體結(jié)構(gòu)，周邊外緣葉片切向分布。與進(jìn)口設(shè)備分離系統(tǒng)比較，重量減輕30%，能耗降低20%左右。
圖-7: 瑞馳砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)及材質(zhì)選擇
2： HDM砂磨機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)
HDM系列砂磨機(jī)已規(guī)?；?，系列化并出口印度，伊朗等國(guó)家。國(guó)內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)廠家，如 四川龍蟒，山東魯北化工，淮安飛揚(yáng)等已經(jīng)使用運(yùn)行。其主要技術(shù)參數(shù)見圖表-8.
圖-8：HDM系列砂磨機(jī)研磨鈦白粉產(chǎn)量明細(xì)表
