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「氣流粉碎機(jī)」超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望
閱讀:1117 發(fā)布時間:2019-4-31、氣流粉碎機(jī)簡介
氣流粉碎機(jī)又稱氣流磨,是指利用高速氣流(300~500m/s)或過熱蒸汽(300~400℃)的能量,使顆粒相互沖擊、碰撞、摩擦而實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉碎的設(shè)備。與其他類型的粉碎機(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
①產(chǎn)品粒度好。物料的平均粒度(d50)一般在5μm以下,且粒度分布窄。②產(chǎn)品純度高,特別適用于藥品等不允許被污染的物料的粉碎。③可粉碎低熔點(diǎn)和熱敏性物料。④產(chǎn)品顆粒活性高。⑤生產(chǎn)過程連續(xù),生產(chǎn)能力較大。
氣流磨也存在一些不足之處,如:設(shè)備制造成本高,能耗大,加工成本也較大;單機(jī)處理能力較差,不適合大規(guī)模生產(chǎn);產(chǎn)品粒度難以達(dá)到亞微米級,在10μm以下時產(chǎn)量大幅度下降,加工成本急劇增加。
2、超細(xì)粉體及設(shè)備簡介
超細(xì)粉體技術(shù)是一門新興的技術(shù),其基本概念至今尚無明確的定義。依據(jù)粉體加工技術(shù)的深度和粉體物化性質(zhì)和應(yīng)用性能的變化,國內(nèi)通常將粒徑小于10μm的粉體稱為超細(xì)粉體。
現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展需要許多呈粉體狀態(tài)的原料及制品。例如在軍事、航空、航天和電子領(lǐng)域,利用超細(xì)粉體可制造隱身材料;在化工領(lǐng)域,催化劑超細(xì)化后可使石油裂解速度提高1~5倍;藥物經(jīng)超細(xì)粉碎后,藥品的表面能得到極大的增加,提高了藥效的發(fā)揮,有利于人體的吸收。
超細(xì)粉碎設(shè)備按不同的粉碎方式可分為:機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)、振動磨、氣流粉碎機(jī)、攪拌磨等。
3、影響氣流粉碎設(shè)備工藝性能的參數(shù)
氣流粉碎機(jī)工藝性能的影響因素包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)是指機(jī)器自身的各種參數(shù),包括噴嘴的結(jié)構(gòu)、分級設(shè)備的選型等。工藝參數(shù)指由于生產(chǎn)操作而影響設(shè)備工藝性能的各種參數(shù),包括入料粒度的控制、進(jìn)料速度的控制、高壓工質(zhì)的選擇、粒度極限等。
(1)入料粒度的控制
多數(shù)氣流粉碎機(jī)對于入料粒度有一定的上限要求。以流化床式氣流粉碎機(jī)為例,物料進(jìn)入粉碎腔后得到充分加速后才能與其他粒子碰撞而粉碎。大粒子進(jìn)入粉碎腔后難以得到充分加速,會使其在機(jī)內(nèi)停留時間過長,造成能耗過高。所以,在大規(guī)模生產(chǎn)超細(xì)粉體時,對于粒徑過大的原料進(jìn)行預(yù)粉碎是節(jié)能降耗的一個行之有效的辦法。
(2)工作介質(zhì)
目前氣流粉碎機(jī)的工作介質(zhì)(簡稱工質(zhì))主要有壓縮空氣、過熱蒸氣、惰性氣體等。工質(zhì)的選擇對于粉碎效果和經(jīng)濟(jì)性有一定的影響。過熱蒸氣在流動性、臨界速度等方面優(yōu)于空氣,能獲得較高的氣流速度和均勻的流場。但是,采用過熱蒸氣作工質(zhì)必須保證其在進(jìn)入產(chǎn)品捕集裝置以前仍處于過熱狀態(tài),否則會引起物料的凝結(jié)。
(3)進(jìn)料速度
進(jìn)料速度是反映氣流粉碎機(jī)生產(chǎn)能力的重要參數(shù)。粉碎過程中合理選擇進(jìn)氣流量和進(jìn)料速度之間的zuijia比例是提高粉碎效率的關(guān)鍵。一般在進(jìn)氣流量一定的條件下,進(jìn)料速度和產(chǎn)品粒度成正比。但進(jìn)料速度過快,會使粉碎區(qū)顆粒密度加大,顆粒間相互干擾,不利于顆粒的加速,難以實(shí)現(xiàn)顆粒間充分有效的碰撞而影響粉碎效果;進(jìn)料速度過慢,雖然可使顆粒在粉碎區(qū)停留時間延長,但是這會使顆粒密度減小,碰撞幾率也會減小,從而導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降,單位產(chǎn)量的能耗增加。
(4)粒度極限
粉碎過程中,隨著物料粒度的減小,被粉碎物料的結(jié)晶均勻性增加,顆粒強(qiáng)度增大,達(dá)到一定程度后,物料的粒度不再減小或者減小的速度非常慢,也就是達(dá)到了物料的粉碎極限。此時,還可能由于物料表面積的增大,顆粒表面的活性能增高,顆粒間的相互團(tuán)聚與粉碎處于動平衡狀態(tài),這樣即使延長粉碎時間,也難以使物料粒度進(jìn)一步減小。
4、目前幾種超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀
(1)對撞式氣流粉碎機(jī)
這種氣流粉碎設(shè)備也常被稱之為是對噴式氣流粉碎機(jī)。其采用兩股高速氣流裹挾要粉碎的顆粒物互相碰撞來達(dá)到粉碎效果,具備較高的能量利用率,能夠有效防止氣流粉碎機(jī)由于高速沖擊而導(dǎo)致部件受損,可促使被粉碎顆粒污染的問題得以解決。
此設(shè)備的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:粉碎速度快,撞擊力強(qiáng),能耗低等方面。
(2)扁平式氣流粉碎機(jī)
一種早期開發(fā)的氣流粉碎機(jī),是一種利用顆粒間及顆粒與粉碎腔的內(nèi)壁的碰撞、剪切、摩擦而實(shí)現(xiàn)粉碎的設(shè)備。它的主要部件是一個圓盤粉碎腔,布置在噴射環(huán)上與粉碎腔平面成一定角度的若干個(6~24個)高壓工質(zhì)噴嘴,噴射式加料器、成品捕集器等。
這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,而且具有自分級功能,特別適用于脆性軟質(zhì)物料的粉碎。突出的缺點(diǎn)是粉碎腔磨損嚴(yán)重,對產(chǎn)品構(gòu)成一定污染,極限粒徑比較高。
(3)流化床氣流粉碎機(jī)
此種粉碎設(shè)備的工作原理為:將物料添加到粉碎設(shè)備當(dāng)中采用二維設(shè)置多個噴嘴噴匯沖擊能量,和氣流膨脹之后所產(chǎn)生出的懸浮翻騰碰撞、摩擦并由此達(dá)到粉碎效果,并且于交匯點(diǎn)附近上部氣流,于負(fù)壓氣流影響之下由頂端所設(shè)置出的分級裝置來進(jìn)行等級劃分,并將細(xì)粉排出,粗粉將會受到重力影響而回歸粉碎區(qū)域內(nèi)再次進(jìn)行粉碎。
此設(shè)備的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在分散效果較好、產(chǎn)品粒度可利用分級機(jī)予以調(diào)整且磨損、能耗均相對偏小,比較適合應(yīng)用在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)方面。
(4)沖擊環(huán)式氣流粉碎機(jī)
將固定沖擊部件更換為可旋轉(zhuǎn)的沖擊環(huán),能夠規(guī)避此前兩類氣流粉碎機(jī)當(dāng)中高速氣流亦或是氣固流對于某固定位置在持續(xù)沖擊影響下而導(dǎo)致的局部磨損,促使整體環(huán)面各位置輪流充當(dāng)被沖擊面,整體環(huán)面將會受到較為接近的沖擊磨損,由此能夠促使沖擊環(huán)的壽命盡可能的得到延長。
此設(shè)備的優(yōu)勢主要為:其沖擊環(huán)旋的運(yùn)動方向和噴射氣流相反,因而相對速度便可提升,有助于增強(qiáng)粉碎效果。
(5)循環(huán)式氣流粉碎機(jī)
JOM循環(huán)式氣流粉碎機(jī)主要由O型循環(huán)管、高壓工質(zhì)噴嘴、文丘里管及加料噴射器等幾部分構(gòu)成。物料進(jìn)入循環(huán)管后,通過顆粒和管壁的摩擦碰撞等實(shí)現(xiàn)物料的粉碎。
這種機(jī)型雖然體積小、生產(chǎn)能力大,但是對管道壁的磨損嚴(yán)重,不適合高硬度和高純度要求的物料的粉碎,通常需要使用超硬、高耐磨材料(剛玉、超硬合金等)作襯里。
5、未來超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的發(fā)展趨勢
目前,我國超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的研發(fā)和制造得到了很大發(fā)展,為我國粉體工業(yè)做出了重要貢獻(xiàn),但是和發(fā)達(dá)國家相比還存在不小的差距,主要表現(xiàn)在:自主創(chuàng)新的機(jī)型偏少,很多廠家還停留在仿制國外同類產(chǎn)品的階段;大型化、專業(yè)化、能生產(chǎn)高純、超細(xì)的產(chǎn)品較少。
(1)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究,優(yōu)化工藝流程
加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究,以指導(dǎo)設(shè)備的自主創(chuàng)新開發(fā),并在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,大力發(fā)展工藝優(yōu)化方面的研究,優(yōu)化工藝流程。對于大規(guī)模生產(chǎn)的粉體,可以有針對性地研制機(jī)型。
(2)提高單機(jī)產(chǎn)量,減小單位產(chǎn)品能耗
隨著市場對于超細(xì)粉體產(chǎn)品需求量的日益增多,尤其是大規(guī)模用量用戶的增多及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性要求的不斷升高,對于大型設(shè)備的市場需求持續(xù)升高。大型設(shè)備能夠更為有效地適應(yīng)超細(xì)粉體加工逐步擴(kuò)大規(guī)模的發(fā)展趨勢,同時還具備單位產(chǎn)品能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性優(yōu)異以及管理便捷等眾多優(yōu)勢。
(3)提升產(chǎn)品細(xì)度,加強(qiáng)設(shè)備粉碎機(jī)極限
當(dāng)前市場上對于粒徑在1μm以下的超微粉體加工設(shè)備與技術(shù)需求性越來越強(qiáng)。超微粉體將是未來在超細(xì)粉體領(lǐng)域非常重要的一個發(fā)展趨勢。這主要是由于目前大量的*與新型材料的研發(fā)生產(chǎn)均需要應(yīng)用到超微粉體,例如在環(huán)保建材的制造、生物醫(yī)藥材料的制造、航空航天材料的研發(fā)等方面。
(4)產(chǎn)品細(xì)度與粒度分布的在線調(diào)控
這一方面的發(fā)展是超細(xì)粉碎生產(chǎn)線能夠達(dá)到智能化控制極為關(guān)鍵的一項(xiàng)前提要求。加強(qiáng)與粉體設(shè)備配套的自動控制和在線檢測設(shè)備及相關(guān)軟件的研制開發(fā),以便提高設(shè)備的自動化水平,降低能耗。
「氣流粉碎機(jī)」大型氣流粉碎機(jī)粉碎過程不流暢是什么原因