今天，粉體技術(shù)網(wǎng)與大家分享9種表面改性設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、適用范圍及其選擇原則。
一、干式粉體表面改性設(shè)備
（1）結(jié)構(gòu)組成
SLG型連續(xù)式粉體表面改性機(jī)主要由溫度計(jì)、出料口、進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)管、主機(jī)、進(jìn)料口、計(jì)量泵和喂料機(jī)等組成。
其系統(tǒng)配置一般包括給料裝置、改性劑計(jì)量添加裝置、主機(jī)、旋風(fēng)集料器、布袋收塵器等。
（2）工作原理
待改性物料經(jīng)喂料機(jī)給入，經(jīng)與自動(dòng)計(jì)量和連續(xù)給入的表面改性劑接觸后，依次通過(guò)三個(gè)圓筒形的改性腔從出料排出。
在改性腔中，特殊設(shè)計(jì)的高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子與粉體物料的沖擊、剪切和摩擦作用，產(chǎn)生其表面改性所需的溫度，該溫度可通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、粉料通過(guò)的速度或給料速度以及風(fēng)門(mén)大小來(lái)調(diào)節(jié)，最高可到150℃。
同時(shí)轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制粉體物料松散并形成渦流二相流，使表面改性劑能迅速、均勻地與粉體顆粒表面作用，包覆于顆粒表面。
（3）性能特點(diǎn)
對(duì)粉體及表面改性劑的分散性好，不僅改性產(chǎn)品無(wú)團(tuán)聚顆粒，而且對(duì)原料中的團(tuán)聚體顆粒有一定的解聚作用；
連續(xù)計(jì)量匹配進(jìn)料和進(jìn)藥（改性劑），粉體與表面改性劑的作用計(jì)劃均等，粉體表面包覆均勻，產(chǎn)品包覆率高；
能耗低，以SLG-3/600型機(jī)為例，用于超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣改性的單位產(chǎn)品能耗不大于35KW·h/t；
無(wú)粉塵污染，系統(tǒng)閉路和負(fù)壓運(yùn)行且配有高效除塵裝置；
連續(xù)生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便；
運(yùn)行平穩(wěn)。
（4）適用范圍
適用于連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)各種表面有機(jī)化學(xué)包覆的無(wú)機(jī)粉體，如重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、氧化鋅、氫氧化鎂、強(qiáng)氧化鋁、絹云母、硫酸鋇、白炭黑、鈦白粉、滑石等無(wú)機(jī)活性填料或顏料。
既可以與干法制粉工藝（如超細(xì)粉碎工藝）配套，也可單獨(dú)設(shè)置用于各種超細(xì)粉體的表面改性以及納米粉體的解團(tuán)聚和表面改性。
（1）結(jié)構(gòu)組成
高速加熱式混合機(jī)主要由回轉(zhuǎn)蓋、混合鍋、折流板、攪拌裝置、排料裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、機(jī)座等組成。
（2）工作原理
當(dāng)混合機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對(duì)物料的推力使物料沿葉輪切向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于離心力的作用，物料被拋向混合室內(nèi)壁，并沿壁面上升到一定高度后因重力作用又回到葉輪中心，接著又被拋起。這種上升運(yùn)動(dòng)與切向運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，使物料實(shí)際上處于連續(xù)的螺旋狀上、下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
由于轉(zhuǎn)輪速度很高，物料運(yùn)動(dòng)速度也很快。快速運(yùn)動(dòng)著的顆粒之間相互碰撞、摩擦，使得團(tuán)塊破碎，物料溫度相應(yīng)升高，同時(shí)迅速地進(jìn)行交叉混合。這些作用促進(jìn)了物料的分散和對(duì)液體添加劑（如表面改性劑）的均勻吸附。
混合室內(nèi)的折流板進(jìn)一步攪亂物料流態(tài)，使物料形成無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)，并在折流板附近形成很強(qiáng)的渦流。對(duì)于高位安裝的葉輪，物料在葉輪上下形成了連續(xù)交叉流動(dòng)，使混合更快、更均勻?；旌辖Y(jié)束后，夾套內(nèi)通冷卻介質(zhì)，冷卻后物料在葉輪作用下由排料口排出。
（3）適用范圍
高速加熱混合機(jī)是一種間歇式的批量粉體表面改性設(shè)備，它的處理時(shí)間可長(zhǎng)可短，適合中、小批量粉體的表面化學(xué)包覆改性和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改性劑配方試驗(yàn)研究。
（1）結(jié)構(gòu)組成
日本制造的HYB型高速?zèng)_擊式粉體表面改性機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)主要由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、定子、循環(huán)回路、翼片、夾套、給料和排料裝置等部分組成。
整套系統(tǒng)由混合機(jī)、計(jì)量給料裝置、HYB主機(jī)、產(chǎn)品收集裝置、控制裝置等組成。
（2）工作原理
投入機(jī)內(nèi)的物料在轉(zhuǎn)子、定子等部件的作用下被迅速分散，同時(shí)不斷受到以沖擊力為主的包括顆粒相互間的壓縮、摩擦和剪切力等諸多力的作用，在較短時(shí)間內(nèi)即可完成表面包覆、成膜或球形化處理。
（3）適用范圍
該系統(tǒng)不僅可用于粉體的表面化學(xué)包覆、膠囊化、機(jī)械化學(xué)改性和粒子球形化處理，還可用于“微米/微米”和“納米/微米”粉體的復(fù)合。物料可以是無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、金屬等，適用范圍較廣，而且是短時(shí)間干式處理。
（1）結(jié)構(gòu)組成
PSC型粉體表面改性機(jī)是一種連續(xù)干式粉體表面改性機(jī)。其結(jié)構(gòu)主要由給料機(jī)、加熱螺旋輸送機(jī)、主軸、攪拌棒、沖擊錘、排料口等組成。
PSC型粉體表面改性機(jī)整套工藝系統(tǒng)由給料裝置、（導(dǎo)熱油）加熱裝置、給藥（表面改性劑）裝置、改性主機(jī)、集料裝置、收塵裝置等組成。
（2）工作原理
工作時(shí)，粉體原料經(jīng)給料輸送機(jī)被送至主機(jī)上方的預(yù)混室，在輸送過(guò)程中由給料輸送機(jī)特設(shè)的加熱裝置將粉體物料加熱并干燥，同時(shí)固體狀的表面改性劑也在專用加熱容器內(nèi)加熱熔化至液態(tài)后經(jīng)輸送管道送至預(yù)混室。
預(yù)混室內(nèi)設(shè)有兩組噴嘴，均通入由給風(fēng)系統(tǒng)送來(lái)的熱壓力氣流。其中一組有4只噴嘴按不同位置分布于預(yù)混室內(nèi)壁，其作用是將由給料輸送系統(tǒng)送來(lái)的粉體物料吹散，另一組只有1只噴嘴與改性劑輸送管道相通，將液態(tài)表面改性劑吹散霧化。粉體原料和表面改性劑在預(yù)混室內(nèi)預(yù)混后隨即進(jìn)入主機(jī)，在主機(jī)內(nèi)攪拌棒的高速攪拌下，受到?jīng)_擊、摩擦、剪切等多種力的作用，使粉體物料與表面改性劑得到更加充分的接觸、混合，以完成表面包覆改性。主機(jī)夾層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的高溫導(dǎo)熱油使機(jī)內(nèi)始終保持著穩(wěn)定的工作溫度。主機(jī)出口處高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的沖擊錘將表面包覆改性后的粉體物料進(jìn)一步分散和解聚以避免改性后粉體顆粒的團(tuán)聚。
表面包覆改性后的物料輸送至成品收集倉(cāng)。在氣流輸送過(guò)程中，利用輸送氣流將物料中過(guò)高的熱量吸收，并經(jīng)布袋除塵器除塵后排出室外，成品進(jìn)入收集倉(cāng)后即可降至可存儲(chǔ)的溫度。
（1）結(jié)構(gòu)組成
臥式槳葉混合機(jī)是一種以臥式筒體和單軸多槳為結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的間歇式粉體表面改性機(jī)，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸、筒體、端蓋等組成。
（2）工作原理
這種間歇式表面改性機(jī)的工作原理是：無(wú)機(jī)粉體，如重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣和表面改性劑在槳葉的作用下，一方面沿內(nèi)筒體內(nèi)壁作徑向滾動(dòng)，另一方面物料又沿槳葉兩側(cè)面與主軸帶有15°傾斜角的法線方向飛濺，在內(nèi)筒體整個(gè)空間使物料不斷地對(duì)流、擴(kuò)散，從而使表面改性劑包覆于粉體顆粒表面。
（3）適用范圍
這種表面改性機(jī)是針對(duì)輕質(zhì)和重質(zhì)碳酸鈣的表面改性設(shè)計(jì)的，它分為A、B兩種機(jī)型，其中A型加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，B型加熱介質(zhì)為水蒸氣。
其特點(diǎn)是：漿葉有傾角，混合較均勻，表面改性劑不產(chǎn)生偏析；混合同時(shí)具有烘干作用，混合改性時(shí)間約為每次40-50min。
圖為用于表面涂敷改性的Wurster流態(tài)化床。這種流態(tài)化床的底部有兩相噴嘴以使表面改性劑溶液霧化后涂敷于顆粒表面。
Wurster流化床可用于各種無(wú)機(jī)粉體顆粒的有機(jī)包覆或涂敷改性。
二、兼具粉碎或干燥功能的表面改性機(jī)
（1）結(jié)構(gòu)組成
渦輪（旋）磨主要由機(jī)座，驅(qū)動(dòng)部分，粉碎腔，間隙調(diào)節(jié)和進(jìn)、出料口組成。
（2）工作原理
工作時(shí)，物料從設(shè)備頂部進(jìn)入，逐級(jí)通過(guò)各個(gè)研磨區(qū)，受到機(jī)械力和氣動(dòng)力產(chǎn)生的沖擊、剪切和互磨等復(fù)合作用。
（3）適用范圍
配合加熱和給藥設(shè)備，HWV渦輪磨可組成粉體表面改性系統(tǒng)，目前這一系統(tǒng)主要用于與超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線配套進(jìn)行表面改性，很少單獨(dú)用于粉體的表面改性。
干燥式粉碎及表面改性機(jī)為一種兼具加熱、粉碎和表面改性的多功能設(shè)備，英國(guó)Atritor公司的商品名稱為Dryer Pulveriser。
這是一種連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的溫度和停留時(shí)間等可以調(diào)節(jié)。這種設(shè)備具有快速干燥功能，物料中的水分和加入其中的表面改性劑的溶劑組分能迅速地被氣化，留下的活性組分吸附在顆粒表面。
圖為國(guó)內(nèi)用于超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣漿料干燥與表面改性的QGS型多功能強(qiáng)力干燥機(jī)的外形圖，該機(jī)在對(duì)高固含量漿料進(jìn)行干燥的同時(shí)，在干燥機(jī)的適當(dāng)位置增加表面改性劑滴加或噴加裝置，成功地在物料干燥過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的表面改性。
三、濕法表面改性設(shè)備
對(duì)于濕法表面改性要使用濕法設(shè)備。目前濕法表面改性設(shè)備主要采用可控溫?cái)嚢璺磻?yīng)釜或反應(yīng)罐。這種設(shè)備的筒體一般做成帶夾套的內(nèi)外兩層，夾套內(nèi)通加熱介質(zhì)，如蒸汽、導(dǎo)熱油等。一些較簡(jiǎn)單的表面改性罐也可采用電加熱。
粉體表面化學(xué)包覆改性和沉淀包膜改性用的反應(yīng)釜或反應(yīng)罐，一般對(duì)壓力沒(méi)有要求，只要滿足溫度和料漿分散以及耐酸或耐堿腐蝕即可，因此，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。
一般夾套式攪拌反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)，主要由夾套式筒體、傳熱裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置和各種接管組成。
釜體的筒體一般為鋼制圓筒。常用的傳熱裝置有夾套結(jié)構(gòu)的壁外傳熱和釜內(nèi)裝設(shè)換熱管傳熱兩種形式。應(yīng)用最多的是夾套傳熱。夾套是攪拌反應(yīng)釜或反應(yīng)罐最常用的傳熱結(jié)構(gòu)，由圓柱形殼體和底封頭組成。
攪拌裝置是反應(yīng)釜的關(guān)鍵部件。筒體內(nèi)的物料借助攪拌器的攪拌，達(dá)到充分混合和反應(yīng)。攪拌裝置通常包括攪拌器、攪拌軸、支承結(jié)構(gòu)以及擋板、導(dǎo)流筒等部件。
我國(guó)對(duì)攪拌裝置的主要零部件已實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。攪拌器主要有推進(jìn)式、槳式、渦輪式、錨式、框式及螺旋式等類型。具體選用時(shí)要考慮流動(dòng)狀態(tài)、攪拌目的、攪拌容量、轉(zhuǎn)速范圍及漿料最高黏度等因素。
四、表面改性設(shè)備的選擇原則
1、對(duì)粉體及表面改性劑的分散性好。只有分散性好，才能使粉體與表面改性劑有較均等的作用機(jī)會(huì)和作用效果，也才能減少表面改性劑的用量。
2、改性溫度和停留時(shí)間在一定范圍內(nèi)可調(diào)。
3、單位產(chǎn)品能耗低、磨耗小。除了改性劑外，表面改性的主要成本是能耗，低能耗的改性設(shè)備可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力；低磨耗不僅可以避免改性物料被污染，同時(shí)也可以提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低運(yùn)行成本。
4、粉塵污染少。改性過(guò)程中的粉塵外逸不僅污染生產(chǎn)環(huán)境，而且損失物料，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，一定要考察設(shè)備的粉塵污染情況。
5、連續(xù)生產(chǎn)，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度小。
6、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。
7、自動(dòng)控制水平高，能根據(jù)物料性質(zhì)和表面改性劑的性質(zhì)自動(dòng)調(diào)節(jié)處理量、改性劑添加量以及改性溫度和停留時(shí)間等因素。
8、設(shè)備的生產(chǎn)能力要與設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模加大時(shí)，要盡量選用大型設(shè)備，減少設(shè)備的臺(tái)數(shù)，以減少占地面積、生產(chǎn)成本和便于管理。
選購(gòu)表面改性設(shè)備，就來(lái)2018年中國(guó)非金屬礦產(chǎn)業(yè)技術(shù)高峰論壇！
咨詢電話：18701083278
來(lái)源：《非金屬礦加工與應(yīng)用手冊(cè)》，冶金工業(yè)出版社
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
