納米碳酸鈣近年來市場需求增長較快，專家預測，未來幾年我國對納米碳酸鈣的需求將不斷增加，納米鈣生產(chǎn)線的市場前景廣闊。由于納米粉體存在的靜電團聚現(xiàn)象，粒徑在20～100nm的納米碳酸鈣團聚后的尺寸一般在1～2mm之間，需要實施抗團聚分散后才能使用，抗團聚分散的效果越好，粉體的使用性能越佳。破解靜電團聚普遍采用物理粉碎法進行處理，其原理是利用超細粉碎及其它強烈機械力作用有目的地激活粒子表面，增強它與有機物或其它無機物的反應活性，實現(xiàn)團聚粉體的粉碎、篩分和解聚。
目前，大多數(shù)的國內納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)均以渦輪式的高轉速旋風磨為核心，配套分級機等關鍵部件，組成生產(chǎn)線對塊狀的納米碳酸鈣進行粉碎和解聚，從旋風磨出來的粉碎物料經(jīng)管道輸送至分級機中對粉料進行篩分，粒徑達標的粉料進入下一步包裝工序，粒徑不達標的粉料繼續(xù)投入到旋風磨中粉碎。由于現(xiàn)有國產(chǎn)設備本身存在的缺陷，破解團聚后的產(chǎn)品最小粒徑普遍在20μm以上，且由于設備穩(wěn)定性較差，普遍存在生產(chǎn)成本高、能耗大、粉塵污染嚴重等問題。
因此，開發(fā)一款生產(chǎn)成本低、節(jié)能、無污染且產(chǎn)品粒徑小，生產(chǎn)能力大的成套生產(chǎn)線，不僅有利于企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，改善車間環(huán)境，也有利于提高粉體使用性能，進而提升下游產(chǎn)業(yè)鏈的各產(chǎn)品性能，提高企業(yè)市場競爭力。
我公司在原有的粉碎、分級等設備的基礎上，通過對旋風粉碎機關鍵部件結構、分級機關鍵部件結構、成套生產(chǎn)線組合方式創(chuàng)新改進，結合納米碳酸鈣的自身特性，通過PLC控制系統(tǒng)控制，研發(fā)了粉碎分散成套設備。生產(chǎn)線以旋風粉碎機、分級機為核心，通過高壓風機負壓輸送，通過旋風粉碎機進行粉碎，通過分級機進行篩分，使各部件運行情況實現(xiàn)有序控制，有效提高了設備生產(chǎn)效率和產(chǎn)量、降低了運行能耗、降低了設備故障率、保證了生產(chǎn)產(chǎn)品的質量和實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。生產(chǎn)線樣機實物圖見圖2，工藝流程示意圖見圖3。
圖2 本項目樣機產(chǎn)品實物圖
 本生產(chǎn)線的工作原理如下：將物料從加料裝置中投入到旋風粉碎機中，物料迅速被轉子上部的預粉碎刀片打散，散向定子四壁，進入轉子和定子組成的粉碎區(qū)。轉子超高速旋轉產(chǎn)生的大量空氣流既受機內轉動和靜止部件的影響，又受機內的恰當導向，被轉變成無數(shù)個急轉的湍流。這些在粉碎區(qū)內為數(shù)眾多的空氣湍流，把物料催動，并加速到和空氣流同樣高的速度。然而，由于運行中的物料會受到靜止部件的撞擊，造成運轉方向和速度都在極短瞬間內突然改變,其結果是各物料顆粒相互碰撞，并在高速氣流中完成較理想的破碎。
引風機產(chǎn)生的吸力將粉碎后的物料從旋風粉碎機的出料口中吸入到分級機中，物料在引風機吸力作用下由分級機入料口進入至分級區(qū)，在高速旋轉的分級渦輪產(chǎn)生的強大離心力作用下，使粗細物料分離，符合粒徑要求的細顆粒通過分級輪葉片間隙進入旋風分離器或除塵器收集，粗顆粒夾帶部分細顆粒撞壁后速度消失，沿筒壁下降至旋風粉碎機的上端進料口，使粗顆粒重新進入旋風粉碎機中繼續(xù)粉碎，為達到需要的細度和產(chǎn)量，可以增加或降低間隙墊片的高度來達到改變轉子和定子間的間隙，同時通過調節(jié)吸風閥、出風閥及回風閥的開啟度可以控制旋風粉碎機及分級機中的真空度，從而控制出料的速度和粉碎的細度。
以該成套設備主要設計思想依據(jù)已申請了8項國家專利，其中發(fā)明專利3項，實用新型5項已授權：
| 序號 |
專利號碼 |
專利名稱 |
專利類型 |
| 1 |
ZL201220578587.0 |
一種分級機 |
實用新型 |
| 2 |
ZL201220578520.7 |
一種粉碎機的粉碎總成 |
實用新型 |
| 3 |
ZL201220514897.6 |
一種納米鈣粉碎成套生產(chǎn)線 |
實用新型 |
| 4 |
ZL201220514842.5 |
一種粉碎機的加料漏斗 |
實用新型 |
| 5 |
ZL201220705939.4 |
粉碎、收集成套生產(chǎn)線 |
實用新型 |
| 6 |
201210442782.5 |
一種粉碎機的粉碎總成 |
發(fā)明 |
| 7 |
201210379555.2 |
一種納米鈣粉碎成套生產(chǎn)線 |
發(fā)明 |
| 8 |
201210553905.2 |
粉碎、收集成套生產(chǎn)線 |
發(fā)明 |
重點研究內容：
一、目前納米碳酸鈣的粉碎設備普遍采用常規(guī)粉碎設備，未針對納米碳酸鈣特性進行改進，項目對生產(chǎn)線各單體設備關鍵部件進行優(yōu)化設計，提高了設備的適用性和設備性能，進而提高了粉碎效率。
A 旋風粉碎機
旋風粉碎機物料進出示意圖
創(chuàng)新設計了旋風粉碎機，轉子采用錐形結構并增設預粉碎，從而提高了粉碎細度和效率，降低了能耗；對分級機進料出料箱體優(yōu)化流道設計，提高分級精度和效率；在旋風粉碎機及分級機的固定件和活動件中設計了氣腔，并設置了氣密封原位清掃裝置，減少了機械故障的發(fā)生，提高了設備穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)成本。
通過改進粉碎機轉子結構，調整刀片布局并增設預粉碎、分級機等關鍵部件的結構和設置氣密封原位清掃裝置，提高了設備的粉碎效果，提高了設備的穩(wěn)定性，使粉碎、解聚后的納米碳酸鈣的最小粒徑可以達到2μm，遠遠低于現(xiàn)有同類型粉碎生產(chǎn)線的最小粒徑，大大提高了產(chǎn)品的使用性能。
①轉子采用錐形結構，并增設預粉碎刀組。
②粉碎總成設計氣密封裝置。
B 分級機的關鍵技術改進
對分級機進料以及出料的流道進行了優(yōu)化設計，進料采用切向蝸殼式進料，使物料均勻進入分級輪的旋轉氣流，提高分級效率；出料采用反向蝸殼引流，使出料順暢，減少不規(guī)則湍流對出料的影響。
同時，現(xiàn)有的分級機存在一個缺陷，即容易將粉碎的物料帶入到電機中，造成電機卡死甚至燒毀。針對現(xiàn)有的分級機的缺陷，我司自主研發(fā)了一種分級機，級機中法蘭是固定件，軸承是活動件，兩者之間存在空隙，但由于此空隙與氣腔是相通的，因此當氣腔中存在壓縮空氣時，會對空隙進行一個持續(xù)的吹掃工作，因此能有效的防止粉料進入其中，并進一步的防止粉料進入到電機中，對電機起到了一個保護作用，從而保證分級機的持續(xù)正常的工作，對提高生產(chǎn)效率起到了極大的作用。
二、優(yōu)化集成了用于納米碳酸鈣生產(chǎn)領域的粉碎成套生產(chǎn)線，大大減少了粉碎車間的無組織粉塵排放，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了粉料超細粉碎的連續(xù)、高效、節(jié)能、清潔生產(chǎn)。
生產(chǎn)線整合了粉碎系統(tǒng)和分級系統(tǒng)，使粉碎和分級串聯(lián)共用一套集料、除塵、引風系統(tǒng)。采用PLC控制，通過自動調節(jié)分級機上配套的風量調節(jié)器，調整引風機產(chǎn)生的真空度，進而調節(jié)分級機的篩分效果，實現(xiàn)一臺分級機上可達到不同的篩分效果；同時，通過優(yōu)化分級機和粉碎機的部件結構，將分級機出料口與粉碎機通過卸料閥直接連接在一起，使分級機出來的不合格物料可以直接重新回到粉碎機進行粉碎。使得生產(chǎn)線僅需配套一套粉碎+分級裝置即可完成產(chǎn)品生產(chǎn)的需要，整個過程可處于密封階段，無粉塵污染，且提高了生產(chǎn)效率，大大簡化了設備組成，降低了設備能耗，提高了設備運行的穩(wěn)定性。
 三、開發(fā)了全自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，以主機電流大小為考核指標，用PLC測控主負荷，用變頻器控制加料頻率和分級機風量調節(jié)器，實現(xiàn)對粉碎機高效粉碎，分級機精確篩分的精準控制，使粉碎機新加物料和再粉碎物料實現(xiàn)動態(tài)平衡，大大提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，節(jié)約了設備的能耗。
本產(chǎn)品根據(jù)系統(tǒng)的需要，通過設定的PLC程序，實現(xiàn)了自動化變頻控制，提高了工作效率，節(jié)約了設備能耗。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能：（1）動態(tài)顯示設備運行狀態(tài)，實時顯示主要電機的電流情況，整套設備的運行電流。（2）實現(xiàn)所有電機設備的運行/停止。（3）對工藝參數(shù)的遠方修改。（4）顯示電機報警并指示位置。（5）所有設備的工作/檢修狀態(tài)設定。（6）重要參數(shù)歷史記錄和顯示。（7）顯示連鎖控制圖，提示當前工作步序將要動作的機構、動作條件。（8）故障報警的歷史記錄。
作者：浙江力普粉碎設備有限公司，王春峰
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