1、研磨介質(zhì)的分類(lèi)
攪拌磨和砂磨機(jī)是濕法超細(xì)粉碎的主要設(shè)備,而兩者都是通過(guò)輸入功率推動(dòng)研磨介質(zhì),依靠研磨介質(zhì)沖擊和摩擦研磨來(lái)粉碎物料。
圖1 研磨介質(zhì)的分類(lèi)及應(yīng)用
研磨介質(zhì)按材料的不同可分為塑料、石英砂、玻璃珠(含鉛或不含鉛)、陶瓷珠(包括硅酸鋯珠、二氧化鋯珠,二氧化鋁珠、稀土金屬穩(wěn)定的二氧化鋯珠等)和鋼珠等。
圖2 研磨介質(zhì)的分類(lèi)
2、研磨介質(zhì)對(duì)攪拌磨和砂磨機(jī)研磨效果的影響
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,研磨介質(zhì)的物化性質(zhì)、直徑和配比等對(duì)研磨效果有著重要影響。
(1)研磨介質(zhì)的密度
在研磨初期,以研磨介質(zhì)對(duì)物料的沖擊破碎為主,顆粒粒徑減小相對(duì)較快,故當(dāng)球徑相似、填充率相同時(shí),研磨介質(zhì)的密度越大,其對(duì)物料的沖擊力越強(qiáng),初期破碎效果越好。大密度研磨介質(zhì)能夠提高研磨效果,但同時(shí)密度大,消耗的能量也大,研磨介質(zhì)間的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為大量的熱能使?jié){料溫度升高,從而加劇了微粒子的布朗運(yùn)動(dòng),容易造成已磨碎的顆粒重新凝聚,又會(huì)使研磨效率降低。
在介質(zhì)體積相同時(shí),磨礦效率是介質(zhì)密度6.0g/cm3>4.0g/cm3>2.6g/cm3,即介質(zhì)密度越大,磨礦效率越高;在介質(zhì)質(zhì)量相同時(shí),磨礦效率是介質(zhì)密度2.6g/cm3>4.0g/cm3>6.0g/cm3,即介質(zhì)密度越小,研磨效率越高。
一般物料選用理想的密度為2.5-6.0g/cm3的玻璃珠或氧化珠即可。如果粉碎黏度大的硬質(zhì)物料,可選用鋼珠(密度7.8g/cm3)。
?。?)研磨介質(zhì)的直徑
在研磨的中后期,細(xì)顆粒物料慢慢積累,此時(shí)的研磨方式以摩擦破碎為主,摩擦破碎的作用力主要作用在顆粒表面,所以研磨介質(zhì)的直徑越小,與顆粒的接觸面越大,作用在顆粒表面的摩擦作用力越大,得到的產(chǎn)品粒徑越小,同時(shí)研磨時(shí)間也相對(duì)較短。
當(dāng)然,研磨介質(zhì)的直徑也不能過(guò)小,否則它具有的動(dòng)能太小,不足以分離物料聚集體,還容易堵塞篩網(wǎng)等出料裝置。一般建議研磨介質(zhì)的最小粒徑要大于出口縫隙寬度的2.5倍。
在磨機(jī)串聯(lián)或多筒磨機(jī)生產(chǎn)工藝中,研磨介質(zhì)可采用先大后小的方案,逐臺(tái)減小粒徑,以提高研磨效果。
(3)介質(zhì)球徑配比
介質(zhì)球徑配比是指不同直徑的介質(zhì)球之間在數(shù)量上的占有比例,一般有單一規(guī)格和多種規(guī)格按比例混合兩者配比方式。
多種規(guī)格的研磨介質(zhì)按比例混合,球徑較小的球體可填充在大球體的空隙,并增多介質(zhì)間的接觸點(diǎn),提高接觸幾率和摩擦作用,故從整個(gè)研磨過(guò)程來(lái)看,混合介質(zhì)的研磨效果要優(yōu)于單一介質(zhì)。
在選擇研磨介質(zhì)球徑配比時(shí),需要考慮研磨物料的粒度組成、對(duì)產(chǎn)品的粒度要求以及已粉碎物料在研磨過(guò)程中的再團(tuán)聚現(xiàn)象等。
(4)介質(zhì)物料比
磨礦介質(zhì)與裝入物料量(干基)的重量比稱為介質(zhì)物料比。介質(zhì)物料比對(duì)研磨效果的影響實(shí)際是介質(zhì)之間接觸機(jī)會(huì)并與物料有效作用程度的反映,若包括物料和磨礦介質(zhì)在內(nèi)的載荷能夠被攪拌裝置有效驅(qū)動(dòng),則研磨效果與效率與介質(zhì)物料比成正比。介質(zhì)物料比小,介質(zhì)間撞擊、研磨并作用于物料的機(jī)會(huì)就少,磨礦效果差;反之介質(zhì)物料比大,磨礦效果好。但當(dāng)介質(zhì)物料比增大到因介質(zhì)量過(guò)多,同體積磨礦體系的負(fù)荷不足以被攪拌器有效驅(qū)動(dòng)時(shí),介質(zhì)間有效接觸機(jī)會(huì)也會(huì)下降,并由此導(dǎo)致磨礦效率降低。
因此磨礦實(shí)踐中,介質(zhì)物料比的選擇應(yīng)同時(shí)考慮磨機(jī)容積、物料漿體流態(tài)、攪拌速度及輸入電機(jī)功率等因素,并依據(jù)試驗(yàn)確定。徐榮聲等采用砂磨機(jī)研磨煅燒高嶺土,其氧化鋁陶瓷介質(zhì)與高嶺土的最佳介質(zhì)物料比為5:1。
?。?)研磨介質(zhì)的填充率
研磨介質(zhì)的填充率與物料的黏度、分散盤(pán)(或棒銷(xiāo))的圓周速度及機(jī)器結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。研磨介質(zhì)的填充率計(jì)算方法有容積計(jì)量法和質(zhì)量計(jì)量法兩種。實(shí)踐表明:研磨介質(zhì)在分散器內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),介質(zhì)的空隙率不應(yīng)小于40%。一般的經(jīng)驗(yàn)是物料黏度高,分散盤(pán)(或棒銷(xiāo))的圓周速度高,填充率應(yīng)稍低,反之則取較高值。
通常立式開(kāi)啟式砂磨機(jī)的填充率可取65%-75%;立式密閉式砂磨機(jī)因沒(méi)有“冒頂”問(wèn)題,裝填率可取80%-85%;臥式砂磨機(jī)啟動(dòng)容易,裝填率可比立式砂磨機(jī)大些,一般可取80%-85%。
一般情況下低速攪拌磨的填充率在70%,高速攪拌磨的填充率僅50%左右,研磨介質(zhì)粒徑大裝填量也大。對(duì)于敞開(kāi)式攪拌磨裝填量為研磨容器有效容積的50-60%;對(duì)于密閉型攪拌磨(包括雙冷式、雙軸式)為研磨容器有效容積的70-90%。
?。?)研磨介質(zhì)的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性
耐磨性是衡量研磨介質(zhì)質(zhì)量的重要條件。不耐磨的介質(zhì)因磨耗而需經(jīng)常進(jìn)行補(bǔ)充,不僅增加成本,而且影響正常生產(chǎn)。另外,磨耗的介質(zhì)材料進(jìn)入漿料后,則會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,這是生產(chǎn)者所不希望的。如研磨磁帶粉或其他電子元件漿料,金屬Fe、Cu等元素應(yīng)避免,含有Fe2O3 或CuSO4等成份的研磨珠就不在選擇之列,故選擇鋯珠往往是此行業(yè)的普遍選擇;如研磨農(nóng)藥、醫(yī)藥和生化方面,重金屬為顧忌元素,而PbO為最常見(jiàn)的成分。
研磨介質(zhì)對(duì)物料要有一定的化學(xué)穩(wěn)定性,防止研磨過(guò)程中介質(zhì)與物料間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成產(chǎn)品污染和加速介質(zhì)磨損,一般非金屬介質(zhì)優(yōu)于金屬介質(zhì)。研磨介質(zhì)的pH值應(yīng)盡可能接近中性。
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