1 粉碎的目的和方法
雖然碳酸鈣結(jié)晶反應(yīng)時(shí)的原生粒徑很小，納米鈣的原生粒徑為≤100nm，輕鈣的原生粒徑為0.5-5µm，但是由于輕鈣和納米碳酸鈣在碳化、陳化、壓濾、干燥等工序都會(huì)有團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生，特別是壓濾機(jī)脫水時(shí)的擠壓，和干燥時(shí)由于水分的揮發(fā)，粉體收縮，其顆粒發(fā)生團(tuán)聚，從干燥設(shè)備中出來(lái)的宏觀粒徑遠(yuǎn)大于原始粒徑（一次粒徑），雖然可以在合成過(guò)程中加入分散劑和表面改性劑，可以減少團(tuán)聚，但是仍避免不了團(tuán)聚，特別是納米碳酸鈣由于表面能高，更容易發(fā)生團(tuán)聚，造成二次團(tuán)聚，這也是納米材料制造過(guò)程中關(guān)鍵難題。
干燥工藝及設(shè)備不同，其團(tuán)聚情況不同。采用箱式干燥、帶式干燥、盤(pán)式干燥、漿葉干燥、回轉(zhuǎn)式干燥等干燥形式，其產(chǎn)品出來(lái)為塊狀或顆粒狀，需粉碎分級(jí)才能使用。強(qiáng)力閃蒸干燥，由于設(shè)備配套了內(nèi)置式的粉碎盤(pán)，從旋風(fēng)分離器、除塵器中分離出來(lái)的產(chǎn)品是粉狀，由于納米碳酸鈣的容易團(tuán)聚，強(qiáng)力閃蒸干燥的粉碎能力不是很強(qiáng)，仍有分粗粒子和雜質(zhì)產(chǎn)生。
所以必須配有粉碎研磨機(jī)解聚，分級(jí)、過(guò)篩，得到細(xì)度好、純度高的產(chǎn)品。
目前浙江省嵊州市眾威粉碎設(shè)備有限公司生產(chǎn)的粉碎研磨機(jī)主要有：萬(wàn)能式的粉碎機(jī)、微粉磨、旋風(fēng)磨等，其中旋風(fēng)磨是采用德國(guó)技術(shù)生產(chǎn)的，具有粉碎能力大，設(shè)備能耗低、產(chǎn)量大、噪聲小，吸油值低、細(xì)度、分散性、振實(shí)密度好的優(yōu)點(diǎn),是進(jìn)行納米碳酸鈣活化、分散、粉碎處理的理想設(shè)備。
2 旋風(fēng)磨粉碎系統(tǒng)
2.1 概況
ZWV旋風(fēng)磨是本公司在已有的超微粉碎技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)研制的新一代超微粉碎設(shè)備，其技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，整機(jī)及其耐磨裝置已獲國(guó)家專利。該機(jī)的研發(fā)成功為我國(guó)粉體工程行業(yè)提供了高效節(jié)能的超微粉碎設(shè)備，并已出口十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
ZWV旋風(fēng)磨原理先進(jìn)，擁有獨(dú)特的不拆機(jī)可調(diào)間隙的功能，粉碎區(qū)產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流有著驚人的粉碎效果，并且有良好的物料分散作用。本機(jī)與其他粉碎機(jī)相比結(jié)果顯示：物料從ZWV旋風(fēng)磨進(jìn)口到出口經(jīng)過(guò)的路線最短，所以其粉碎能耗也最低，乃是對(duì)特殊物料加工的高檔微粉設(shè)備。其卓越的技術(shù)性能甚至超過(guò)了國(guó)外同類(lèi)設(shè)備，完全可替代進(jìn)口，是目前性能好、體積小、能耗低、噪聲小的環(huán)保節(jié)能型理想微粉設(shè)備。
2.2 用途和特點(diǎn)
ZWV旋風(fēng)磨是一種適合無(wú)機(jī)物、有機(jī)物粉碎的通用超微粉碎機(jī)，廣泛適用于化工、染料、塑料、非金屬礦、醫(yī)藥、飼料、食品等行業(yè)的低到中等硬度物料的超微粉碎，對(duì)聚乙烯醇、PVC、PE、纖維性物料等幾乎所有熱敏性物料均能進(jìn)行超細(xì)粉碎，產(chǎn)品粒產(chǎn)最細(xì)可達(dá)2-5um。特別適應(yīng)于納米鈣的粒碎分散，效果十分理想。
該機(jī)的特點(diǎn)如下：
1、采用錐形的轉(zhuǎn)子與定子，通過(guò)升降上箱體（定子）即可調(diào)整轉(zhuǎn)子與定子的間隙來(lái)控制產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量，間隙調(diào)整范圍為0-5mm。
2、轉(zhuǎn)子采用特殊的從歐洲進(jìn)口的高強(qiáng)度鋼材和高硬度耐磨鑄件，轉(zhuǎn)子最外端線速度達(dá)125米/秒以上，同時(shí)具有使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
3、運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的箱體出料更流暢，噪音更加小，在處理粘性及凝聚性物料時(shí)，極大地減少了微粉的粘壁現(xiàn)象。
4、處理風(fēng)量特大，粉碎時(shí)溫升低，特別適用于熱塑性和纖維物料，產(chǎn)品粒度均勻。
5、在轉(zhuǎn)子下面可選配風(fēng)葉來(lái)加大空氣流量。
6、維修、操作和清洗方便。
2.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理
本機(jī)是一種渦輪式超微粉碎機(jī)。它由機(jī)架、機(jī)體、粉碎裝置、加料斗、傳動(dòng)裝置和電機(jī)等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。配套由主機(jī)、分級(jí)機(jī)、高壓離心風(fēng)機(jī)、關(guān)風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)集料器和電控柜等組成整套超微粉碎機(jī)線。
圖1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ZWV的主要工作原理如下：料物由上箱體的頂部加入后，迅速被轉(zhuǎn)子上部的預(yù)粉碎刀片打散，散向定子四壁，進(jìn)入轉(zhuǎn)子和定子組成的粉碎區(qū)。轉(zhuǎn)子超高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的大量空氣流既受機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止部件的影響，又受風(fēng)機(jī)的恰當(dāng)導(dǎo)向，被轉(zhuǎn)變成無(wú)數(shù)個(gè)急轉(zhuǎn)的湍流。這些在粉碎區(qū)內(nèi)為數(shù)眾多的空氣湍流，把物料催動(dòng)，并加速到和空氣流同樣高的速度。然而，這些物料的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度卻都在瞬間突然改變，其結(jié)果，也是本粉碎機(jī)的原理所在，各物料顆粒相互碰撞，并在高速氣流中完成較理想的裂解。僅一小部分顆粒是通過(guò)機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)和靜止部件的撞擊而細(xì)化的。物料顆粒在ZWV旋風(fēng)磨機(jī)內(nèi)的整個(gè)逗留期間，總受空氣流環(huán)圍，因此，在超細(xì)粉磨過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的熱量也被作為粉磨介質(zhì)的空氣流帶走。大流量的空氣及其急轉(zhuǎn)的湍流確保其溫升最小。上述超高速粉碎原理，使本不帶篩選裝置的ZWV旋風(fēng)磨特別適用于為粉磨連同干燥操作在內(nèi)的課題提供技術(shù)上安全、經(jīng)濟(jì)上獲益的解決方法。
為達(dá)到需要的細(xì)度和產(chǎn)量，可以增加或降低間隙墊片的高度來(lái)達(dá)到改變轉(zhuǎn)子和定子間的間隙，從而來(lái)控制其產(chǎn)量和細(xì)度。
2.4 產(chǎn)品型號(hào)與主要技術(shù)參數(shù)
ZWV旋風(fēng)磨的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表
|
名稱
型號(hào)
|
ZWV50 |
ZWV500 |
ZWV750 |
ZWV1000 |
ZWV1250 |
| 生產(chǎn)率比值 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
| 轉(zhuǎn)子直徑(mm) |
250 |
500 |
750 |
1000 |
1250 |
| 轉(zhuǎn)子速度(r/min) |
9550 |
4775 |
3183 |
2387 |
1910 |
| 粉碎粒度(um) |
2-250 |
| 最大處理風(fēng)量(m3/h) |
1200 |
2100 |
3300 |
4500 |
5100 |
| 產(chǎn)量(kg/h) |
30-800 |
80-2000 |
100-3000 |
200-4500 |
300-6000 |
| 動(dòng)力(kw) |
11-18.5 |
30-45 |
45-75 |
55-110 |
75-132 |
| 外形尺寸L×B×J(mm) |
1285×600×720 |
1690×880×930 |
2210×1100×1550 |
2510×1330×1640 |
2800×1580×770 |
| 主機(jī)重量（kg） |
500 |
1100 |
2300 |
3000 |
3600 |
注：生產(chǎn)率及粉碎粒度視物料不同及配套裝置選用匹配有所變化而確定。
3 分級(jí)機(jī)
3.1 概述
ZFH系列高效渦輪超微分級(jí)機(jī)是我公司引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)技術(shù)，適合低到中等硬度超微粉體材料分組的超微分級(jí)設(shè)備，使用特殊材料的轉(zhuǎn)子可分級(jí)高硬度物料，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際同類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)。本機(jī)帶二次進(jìn)風(fēng)和高精度渦輪，切割粒徑可達(dá)3µm。
ZFH高效渦輪超微分級(jí)機(jī)適用于化工、醫(yī)藥、食品、非金屬礦等行業(yè)粉體加工中的分粒、除鐵、除纖維、精選。例如：非金屬礦中石膏粉、碳酸鈣等的精選，長(zhǎng)石、石英、重晶石的除鐵加工和分粒。很容易形成沉淀物的物料，如：顏料、染料、殺蟲(chóng)劑、樹(shù)脂、水泥和非晶體的石灰石、白堊、E-PVC及填料中無(wú)機(jī)粉末的分級(jí)，同時(shí)可對(duì)不同密度物料如再生橡膠等分離纖維雜質(zhì)，特種工業(yè)超細(xì)粉末的提取，如磁粉等，用途極為廣泛。
該機(jī)的特點(diǎn)如下：
本機(jī)為干式物料空氣分級(jí)機(jī)，具有當(dāng)今國(guó)際上最先進(jìn)的渦輪分級(jí)原理：帶有二次進(jìn)風(fēng)和無(wú)級(jí)變速的分級(jí)渦輪，分級(jí)渦輪與之相聯(lián)接的配合屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)氣流密封裝置，分級(jí)精度高，分級(jí)范圍廣，能在3-150µm之間調(diào)整成品粒度。一般情況下，能獲得小于5µm、含量達(dá)97% 以上的超微細(xì)粉；
本機(jī)占有空間少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；操作方便，易損件少，費(fèi)用低。振動(dòng)小，噪聲低，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，維修、清洗方便，自動(dòng)化程度高。
3.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理
ZFH系列高效渦輪超微分級(jí)機(jī)由上部帶分散導(dǎo)向葉片的進(jìn)料渦殼和高速后向多葉片式分級(jí)葉輪組成，分級(jí)輪與出口采用動(dòng)態(tài)氣流密封；下部為帶有二次進(jìn)風(fēng)裝置的二次分選裝置。其主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
本機(jī)主要利用渦輪分級(jí)輪的分篩理論；旋轉(zhuǎn)渦輪產(chǎn)生的離心力與空氣所形成的向心力之間的平衡。其主要工作原理是：待分級(jí)的物料通過(guò)加料機(jī)被高壓負(fù)壓吸風(fēng)系統(tǒng)吸入分級(jí)室，在這里首先被分散導(dǎo)向葉片分散，在渦殼與分級(jí)渦輪附近受強(qiáng)而有力的離心力場(chǎng)的作用，符合要求的微粉吸出分級(jí)葉輪后被收集裝置收集，粗料則落入下箱體，在這里由于受到二次進(jìn)風(fēng)的影響而被再次分散，夾雜在粗粉中的細(xì)粉再次隨氣流進(jìn)入分級(jí)區(qū)，粗料則沿內(nèi)壁下落通過(guò)關(guān)風(fēng)機(jī)被收集。由于渦輪與上箱體采用特殊的密封機(jī)構(gòu)，使得密封效果十分優(yōu)越，出料粒度更均勻。通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及二次進(jìn)風(fēng)量的大小，可得到最佳的分級(jí)效果。
圖2 結(jié)構(gòu)及分級(jí)原理1出料閥；2機(jī)殼； 3兩次進(jìn)風(fēng)可調(diào)裝置；4分級(jí)輪；5出料口，6進(jìn)料口；7軸承座；8聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)裝置；9電動(dòng)機(jī)
3.3 主要技術(shù)參數(shù)
|
型號(hào)
名稱
|
轉(zhuǎn)子直徑（mm） |
轉(zhuǎn)速
（r/min） |
電機(jī)功率（KW） |
最大風(fēng)量（m3/h） |
處理量
（kg/h） |
分級(jí)范圍
（µm） |
| ZFH-132 |
132 |
1100-11000 |
4 |
500 |
15-300 |
3-150 |
| ZEH-250 |
250 |
700-7000 |
5.5-7.5 |
2000 |
30-800 |
| ZFH-315 |
315 |
500-5000 |
7.5-11 |
3200 |
50-1500 |
| ZFH-400 |
400 |
450-4500 |
11-15 |
5000 |
100-3000 |
| ZFH-500 |
500 |
350-3500 |
22-30 |
7000 |
200-4500 |
| ZFH-630 |
630 |
250-2500 |
30-37 |
9000 |
300-6000 |
| ZFH-800 |
800 |
150-1500 |
37-45 |
12500 |
400-8000 |
注：生產(chǎn)率及粉碎粒度視物料不同配套裝置選用匹配有所變化而確定。
4 納米碳酸鈣常用配套工藝流程
目前大型的納米碳酸鈣項(xiàng)目粉碎采用如下流程：ZWV -1000型分碎機(jī)，配和ZFH-630分級(jí)機(jī)，流程如下圖3。
5 目前市場(chǎng)上常用的粉碎機(jī)對(duì)比
目前市場(chǎng)上常用粉碎的粉碎機(jī)有萬(wàn)能式粉碎機(jī)，微粉氣流磨，旋風(fēng)磨，下面就各個(gè)設(shè)備用于納米碳酸鈣的性能對(duì)比：
| 項(xiàng) 目 |
1 |
2 |
3 |
| 粉碎機(jī)主機(jī) |
萬(wàn)能式粉碎機(jī) |
ACM微粉氣流磨 |
ZWV旋風(fēng)磨旋風(fēng)磨 |
| 分級(jí)機(jī) |
氣流分級(jí) |
內(nèi)置分級(jí)機(jī) |
ZFH高效渦輪分級(jí)機(jī) |
| 生產(chǎn)能力噸/小時(shí) |
1-1.5噸 |
0.5-1 |
1-3噸 |
| 耗電量kw/噸 |
40-80 |
100-150 |
40-80 |
| 粉碎強(qiáng)度 |
較差，容易產(chǎn)生粗粒。 |
分散性好 |
分散性好 |
| 粒度分布 |
不均勻 |
均勻 |
均勻 |
浙江省嵊州市眾威粉碎設(shè)備有限公司采用目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)——德國(guó)工藝技術(shù)，經(jīng)國(guó)內(nèi)外多家使用證明，效果卓越，性能理想，在國(guó)內(nèi)絕對(duì)處領(lǐng)先水平。
將烘干后的碳酸鈣物料，通過(guò)輸送機(jī)送入ZWV旋風(fēng)磨充分粉碎研磨后，分散后成為氣固二項(xiàng)流體，進(jìn)入ZFH高效渦輪分級(jí)機(jī)，對(duì)粉碎后的物料進(jìn)分級(jí)，粗粉回到物料重新粉碎，保證物料細(xì)度的均勻性。細(xì)粉中的氣固二項(xiàng)流體，通過(guò)旋風(fēng)集料器、脈沖除塵器的收集將成品收集下來(lái)進(jìn)入料倉(cāng)，潔凈空氣通過(guò)配套高壓離心風(fēng)機(jī)排出，物料采用自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行包裝。整套系統(tǒng)采用負(fù)壓操作，保證了車(chē)間的無(wú)粉塵操作，具有產(chǎn)量大，細(xì)度好，設(shè)備耐磨性能好，清潔生產(chǎn)等特點(diǎn)。
作者：劉亞雄1，何渠偉2（1福建省鴻豐納米科技有限公司，2嵊州市眾威粉碎設(shè)備有限公司，浙江 嵊州）
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