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| 氣流粉碎設(shè)備特點(diǎn)介紹及選型指南 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-03-11 10:45:43 瀏覽次數(shù)： |
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1 前言
（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）超細(xì)粉體技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)。它是指制備與使用超細(xì)粉體及其相關(guān)的技術(shù)。所謂超細(xì)粉體至今還沒(méi)有嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為平均粒徑小于1 0μm 的粉體為超細(xì)粉體。氣流粉碎機(jī)又稱(chēng)氣流磨，是指利用高速氣流(300～500m/s)或過(guò)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(lèi)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?；钚愿?，分散性好。⑤生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)，生產(chǎn)能力大，自動(dòng)化程度高。
2 氣流粉碎機(jī)的分類(lèi)及評(píng)價(jià)
氣流粉碎機(jī)的種類(lèi)很多，目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。按照顆粒被粉碎的方式可分為單氣流作用式和多氣流作用式，按照流體介質(zhì)種類(lèi)可分為高速氣流式和熱蒸汽流式等 。按原化工部制訂的ZBG90005-87專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-超細(xì)粉碎機(jī)械名詞術(shù)語(yǔ)，將目前的氣流粉碎機(jī)分為5 種，即：扁平式氣流粉碎機(jī)、O氣流粉碎機(jī)(循環(huán)式)、靶式氣流粉碎機(jī)、對(duì)沖式氣流粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)。
2.1 扁平式氣流粉碎機(jī)
扁平(圓盤(pán))式氣流粉碎機(jī)(Micro-Jet-Mill)是一種早期開(kāi)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(gè)圓盤(pán)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(gè)(6～24個(gè))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(jiǎn)單，操作方便，而且具有自分級(jí)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(duì)產(chǎn)品構(gòu)成一定污染，極限粒徑比較高。南京化工大學(xué)的錢(qián)海燕等通過(guò)對(duì)Al2O3和SiO2的粉碎實(shí)驗(yàn)表明，Al2O3的極限粒徑為4.8μm，SiO2的極限粒徑為3.5μm。
長(zhǎng)沙礦山研究院的李關(guān)昌等通過(guò)在中心區(qū)設(shè)分級(jí)葉輪來(lái)降低粉碎粒徑并取得一定成功，據(jù)報(bào)道，所生產(chǎn)的超細(xì)鋯英粉平均粒徑可達(dá)0.4～3μm。目前這種機(jī)型的生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的Sturterant Mill公司、Jet Pulverizer公司、英國(guó)的Apex Construction公司、日本的清新企業(yè)(STJ型)、中國(guó)的上?；瘷C(jī)三廠(QS型)、南京理工大學(xué)江蘇省超細(xì)粉體工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)基地(STJ型和GQF型)等。
2.2 循環(huán)式氣流粉碎機(jī)
JOM循環(huán)式氣流粉碎機(jī)(Jet-O-Mizer)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(guò)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(duì)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。
目前的主要生產(chǎn)廠家有美國(guó)Reduction公司、Aljet Engineering公司(PJ型)、日本清新企業(yè)、上?；瘷C(jī)三廠(QSB型，QON系列)等。據(jù)報(bào)道，Jet-OMizer型氣流磨獲得粉碎粒度可達(dá)3～0.2μm。
2.3 靶式氣流粉碎機(jī)
靶式氣流粉碎機(jī)是靠物料粒子高速撞擊沖擊部件(沖擊靶、沖擊環(huán)等)而使物料粉碎的一種氣流粉碎機(jī)。
固定靶式氣流粉碎機(jī)是最早出現(xiàn)的一種氣流粉碎機(jī)，它由高速氣流夾帶物料顆粒高速撞擊固定靶板而使物料粉碎。另外還有一種活動(dòng)靶式氣流粉碎機(jī)，它的靶呈圓柱形并且緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使靶的磨損比較均勻。由于氣流夾帶物料對(duì)靶板的沖擊十分強(qiáng)烈，一般會(huì)使靶板的沖蝕非常嚴(yán)重，對(duì)產(chǎn)品造成一定的污染。
南京理工大學(xué)的工程技術(shù)人員曾采用碳化硅、碳化鎢、滲氮處理材料及剛玉等制作靶板進(jìn)行粉碎試驗(yàn)，連續(xù)噴射石英10h后，靶上都沖蝕出了一個(gè)3～10mm深的射流孔。因此，沖擊靶式氣流粉碎機(jī)的工業(yè)化應(yīng)用受到一定限制。一般只用來(lái)處理較粗的粒子，而且應(yīng)用比較少，已經(jīng)趨于淘汰。
國(guó)內(nèi)的呂烘燦等人研制了一種新型板式氣流粉碎機(jī)(中國(guó)實(shí)用專(zhuān)利CN2300452)，機(jī)內(nèi)設(shè)置了內(nèi)襯反射板，并設(shè)計(jì)了循環(huán)冷卻水套，粉體不堆積，廣泛應(yīng)用于鎂鋁合金和橡膠等的粉碎。
2.4 對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)
對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)是一種利用兩股高速射流相互對(duì)撞來(lái)使其中固體顆粒被粉碎的裝置，成功解決了高速氣流對(duì)沖擊部件的嚴(yán)重磨損問(wèn)題，以美國(guó)Majac公司研制的馬亞克型氣流粉碎機(jī)(Majac JetPulverizer)為代表。
這種機(jī)型生產(chǎn)能力大，沖擊強(qiáng)度大，可以粉碎莫氏硬度9.5以下的硬質(zhì)、脆性、韌性的各種物料。由于避免了高速射流對(duì)固定沖擊部件的磨損，因此可生產(chǎn)較高純度的產(chǎn)品。用該機(jī)型生產(chǎn)云母粉細(xì)度可達(dá)325目以下。目前的主要型號(hào)有日本的TJ系列、國(guó)產(chǎn)的Q L M 型等。
2.5 流化床式氣流粉碎機(jī)
流化床式氣流粉碎機(jī)(Fluidized Bed Opposed JetMill)于1981年由德國(guó)的Apline公司首先研制成功(AFG型)，是目前氣流粉碎機(jī)的主導(dǎo)機(jī)型，應(yīng)用廣泛，型號(hào)比較多。
流化床式氣流粉碎機(jī)按照給料方式可以分為重力給料式和螺桿給料式兩種。它的工作原理是，物料利用二維或三維設(shè)置的數(shù)個(gè)噴嘴(3～7個(gè))噴匯的氣流沖擊能，及其氣流膨脹呈流化床懸浮翻騰而產(chǎn)生的碰撞、摩擦進(jìn)行粉碎，并在負(fù)壓氣流帶動(dòng)下通過(guò)頂部設(shè)置的渦輪式分級(jí)裝置，細(xì)粉排出機(jī)外由旋風(fēng)分離器及袋式收集器捕集，粗粉受重力沉降返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。
它的突出優(yōu)點(diǎn)是，噪音低，占地小，產(chǎn)品細(xì)度高(d97可達(dá)3～10μm)，粒度分布窄，能耗低，與扁平式氣流粉碎機(jī)相比約可節(jié)能30%～40%，粉碎效率高，采用Al2O3、SiC等材料做易磨損件，
因而可生產(chǎn)莫氏硬度大于10的產(chǎn)品和高純度產(chǎn)品。
然而這種機(jī)型雖然涵蓋了多噴管、流場(chǎng)多元化、料層流態(tài)化、臥式分級(jí)化等技術(shù)，也并非沒(méi)有缺點(diǎn)，它的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：①粉碎室底部為卸料方便,多設(shè)計(jì)成圓錐形狀，但是對(duì)于二維流場(chǎng)的機(jī)型來(lái)說(shuō)，由進(jìn)料裝置輸送的物料一旦進(jìn)入這個(gè)盲區(qū)，則無(wú)法粉碎；②粉碎腔內(nèi)的流場(chǎng)只能部分實(shí)現(xiàn)流態(tài)化，噴嘴上部及粉碎腔邊緣則不能形成流態(tài)化；③由于物料在粉碎腔內(nèi)流態(tài)化后才能被氣流束縛撞擊粉碎，因此對(duì)于進(jìn)料粒度上限有一定要求。對(duì)于密度大、纖維狀、片狀的物料更難于粉碎。生產(chǎn)廠家也比較多，主要有德國(guó)的Apline 公司(AFG型) ，Natzsch-Condux公司(CGS型)，上海化機(jī)三廠，昆山市超微粉碎機(jī)廠(QYF型)等。
以上介紹了幾種常用的氣流粉碎機(jī)，各自有優(yōu)缺點(diǎn)，相比較而言，流化床式氣流粉碎機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，代表了氣流粉碎設(shè)備發(fā)展的主流方向。
3 氣流粉碎設(shè)備展望
目前，我國(guó)超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的研制和生產(chǎn)得到了很大發(fā)展，為我國(guó)粉體工業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)，但 是和發(fā)達(dá)國(guó)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，多數(shù)廠家還停留在仿制國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的階段；大型化、專(zhuān)業(yè)化、能生產(chǎn)高純度、高細(xì)度的產(chǎn)品少。因此，我國(guó)超細(xì)氣流粉碎設(shè)備的發(fā)展應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：
(1) 加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，以指導(dǎo)設(shè)備的自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)。
(2) 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(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)的粉體，可以有針對(duì)性的研制專(zhuān)用機(jī)型。
(3) 加強(qiáng)與粉體機(jī)械配套的自動(dòng)控制和在線檢測(cè)設(shè)備及相關(guān)軟件的研制開(kāi)發(fā)，以便提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，降低能耗。
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