超微粉碎技術

超微粉碎是近20年迅速發展起來的一項高新技術,能把原材料加工成微米甚至納米級的微粉,已經在各行各業得到了廣泛的套用。超微粉碎技術是粉體工程中的一項重要內容,包括對粉體原料的超微粉碎,高精度的分級和表面活性改變等內容。實際上,任何一種粉碎機器都不是單純的某一種粉碎機理,一般都是由兩種或兩種以上粉碎機理聯合起來進行粉碎,如氣流粉碎機是以物料的相互衝擊和碰撞進行粉碎;高速衝擊式粉碎機是衝擊和剪下起粉碎作用;振動磨,攪拌磨和球磨機的粉碎機理則主要是研磨,衝擊和剪下;而膠體磨的工作過程主要通過高速鏇轉的磨體與固定磨體的相對運動所產生的強烈剪下,摩擦,衝擊等等。

概述

超微粉碎是近20年迅速發展起來的一項高新技術,能把原材料加一成微米甚至納米級的微粉,已經在各行各業得到了廣泛的套用。鑒於粉碎是中藥生產及套用中的基本加工技術,超微粉碎已愈來愈引起人們的關注,雖然起步較晚,開發研製的品種相對較少,但已顯露出特有的優勢和廣闊的套用前景。

超微粉碎技術是粉體工程中的一項重要內容,包括對粉體原料的超微粉碎,高精度的分級和表面活性改變等內容。據原料和成品顆粒的大小或粒度,粉碎可分為粗粉碎,細粉碎,微粉碎和超微粉碎,這是一個大概的分類。值得注意的是,各國各行業由於超微粉體的用途,製備方法和技術水平的差別,對超微粉體的粒度有不同的劃分。

超微粉碎機一般為無篩式粉碎機,粉碎物料粒度由氣流速度控制,粉碎粒度要求95%通過0.15mm(100目),一般用於特種水產餌料或水產開口餌料,超微粉碎通常由超微粉碎機、氣力輸送、分級機配套來完成。原料的粉碎粒度非常細,可能顯示出意想不到的特性,但也帶來了比較多的問題,如靜電吸附,物料的流動性差,粉碎消耗的能量大,提高了生產成本,對加工操作的影響比較大,這些不利影響可以採取不同的方法加以克服(如改變飼料加工工藝)。

超微粉碎通過對物料的衝擊,碰撞,剪下,研磨,分散等手段而實現。傳統粉碎中的擠壓粉碎方法不能用於超微粉碎,否則會產生造粒效果。選擇粉碎方法時,須視粉碎物料的性質和所要求的粉碎比而定,尤其是被粉碎物料的物理和化學性能具有很大的決定作用,而其中物料的硬度和破裂性更居首要地位,對於堅硬和脆性的物料,衝擊很有效;而對中藥材用研磨和剪下方法則較好。實際上,任何一種粉碎機器都不是單純的某一種粉碎機理,一般都是由兩種或兩種以上粉碎機理聯合起來進行粉碎,如氣流粉碎機是以物料的相互衝擊和碰撞進行粉碎;高速衝擊式粉碎機是衝擊和剪下起粉碎作用;振動磨,攪拌磨和球磨機的粉碎機理則主要是研磨,衝擊和剪下;而膠體磨的工作過程主要通過高速鏇轉的磨體與固定磨體的相對運動所產生的強烈剪下,摩擦,衝擊等等。

常用設備

機械衝擊式粉碎機

機械衝擊式粉碎效率高,粉碎比大,結構簡單,運轉穩定,適合於中,軟硬度物料的粉碎這種粉碎機不僅具有衝擊和摩擦兩種粉碎作用,而且還具有氣流粉碎作用,超細粉體產品衝擊式粉碎機由於是高速運轉,要產生磨損問題,此外還有發熱問題,對熱敏性物質的粉碎要莊意採取適宜措施。浙江睞州市特種粉碎設備廠生產的系列粉碎機加大風量輸送物料,傳熱效果好,粉碎區域溫度較低,可用於某些熱敏性物料的粉碎川。

氣流粉碎機

氣流粉碎機是以壓縮空氣或過熱蒸汽通過噴嘴產生的超音速高湍流氣流作為顆粒的載體,顆粒與顆粒之間或顆粒與固定板之間發生衝擊性擠壓,摩擦和剪下等作用,從而達到粉碎的目的。與普通機械衝擊式超微粉碎機相比,氣流粉碎機可將產品粉碎得很細,粒度分布範圍更窄,即粒度更均勻;又因為氣體在噴嘴處膨脹可降溫,粉碎過程沒有伴生熱量,所以粉碎溫升很低。這一特性劉於低熔點和熱敏性物料的超微粉碎特別重要。但也存在一此問題:設備製造成本高,一次性投資大,能耗高,能量利川率只有2%左右,般認為要高出其它粉碎方法數倍,因而粉體加工成本太大,這就使得它在這一領域的使用受到了一定的限制:同時,它難以實現亞微米級產品粉碎。

普通球磨機

球磨機是用於超微粉碎的傳統設備,其特點是粉碎比大,結構簡單,機械可靠性強,磨損零件容易檢查和更換,工藝成熟,適應性強,產品粒度小。但當產品粒度要達到201μm以下時,效率低,耗能大,加工時間長。例如,將珍珠磨到幾百目,要十幾個小時。

振動磨

振動磨是用彈簧支撐磨機體,由帶有偏心塊的主軸使其振動,運轉時通過介質和物料的起振動,將物料進行粉碎,其特點是介質填充率高,單位時間內的作用次數高(衝擊次數為球磨機的4-5倍),因而其效率比普通球磨機高10-20倍,而能耗比其低數倍。通過調節振動的振幅,振動頻率,介質類型。振動磨產品的平均粒徑可達2-3μm以下,對於脆性較大的物質可比較容易的得到亞微米級產品。近年來通過實踐,振動磨日益受到重視,原因就是振動磨對某些物料產品粒度可達到亞微米級,同時有較強的機械化學效應,且結構簡單,能耗較低,磨粉效率高,易於工業規模生產。

攪拌磨

攪拌磨是在球磨機的基礎上發展起來的,同普通球磨機相比,攪拌磨採用高轉速和高介質充填率及小介質尺寸,獲得了極高的功率密度,使細物料研磨時間大大縮短,是超微粉碎機中能量利用率最高,很有發展前途的種設備。攪拌磨在加工小於20μm的物料時效率大大提高,成品的平均粒度最小可達到數微米。高功率密度(高轉速)攪拌磨機可用於最大粒度小於微米以下產品,在顏料、陶瓷、造紙、塗料、化工產品中已獲得了成功。目前高功率密度攪拌磨在工業上的大規模套用有處理最小和磨損成本高兩大難題。隨著高性能耐磨材料的出現,相信這些問題都能得到解決。

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