超粉碎設(shè)備在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀
自20世紀(jì)70年代至今，粉碎工藝不斷改進(jìn)，新型設(shè)備不斷問世，而且在硬件及軟件方面都取得了突破性進(jìn)展。一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域—超細(xì)粉體技術(shù)領(lǐng)域逐漸形成并趨于完善。
人們對超細(xì)粉體研究最初注重超細(xì)粉體的制備，重點(diǎn)集中在粉碎技術(shù)及設(shè)備的研究開發(fā)上。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)往往需要粉體粒徑細(xì)至10hen;以下，甚至達(dá)亞微米或納米，用傳統(tǒng)粉碎技術(shù)設(shè)備是無法實(shí)現(xiàn)的。20年來，世界各國研究出了10多種類型的粉碎設(shè)備和與之配套的分級技術(shù)。用粉碎方法制備超細(xì)粉體是超細(xì)粉體制備技術(shù)中最常用的方法之一。這種方法廣泛應(yīng)用于金屬、非金屬、有機(jī)物料、無機(jī)物料、藥品、食品、化妝品、農(nóng)藥、化工、新型材料、電子、軍工、航空及航天等行業(yè)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,按照不同種類不同要求物料粉碎的需求,不同類型的新型粉碎設(shè)備不斷開發(fā)出來。最有代表性的有高速旋轉(zhuǎn)式磨機(jī)、球磨機(jī)、介質(zhì)攪等。
1 高速旋轉(zhuǎn)磨機(jī)
高速旋轉(zhuǎn)磨機(jī)的原理如圖la所示。在裝有滾子的回轉(zhuǎn)裝置與裝有襯板的容器之間,原料受剪斷、壓縮磨碎力的作用而被粉碎。近來被稱為微粉碎機(jī)械的結(jié)構(gòu)如圖lb所示為豎式磨機(jī)。它的微粉作業(yè)是靠回轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行。
但是該機(jī)在進(jìn)行干式粉碎作業(yè)時(shí),由于粉料種類不同,使一些粉料停留在機(jī)器內(nèi)部的低處,有時(shí)出會出現(xiàn)粉碎原料不均勻現(xiàn)象。因此,將其設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)為圖Ic所示的臥式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)稱為機(jī)械式微粉碎設(shè)備。它的回轉(zhuǎn)裝置與容器可以單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。其容器轉(zhuǎn)速為300r/mill(0.4kw),回轉(zhuǎn)裝置最高轉(zhuǎn)速為2500r/而n(l.5kW)。容器回轉(zhuǎn)方向可以按順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。其內(nèi)部的軸承部分采用了氣體密封裝置,因此,原料是在壓縮空氣、氫氣、氮等的包圍下被粉碎。圖ld是螺旋式磨機(jī),它采用的也是豎型結(jié)構(gòu),靠滾子旋轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎。
為獲得微粉碎,以滑石(中間直徑為Dso=27.2二l,)為原料對滾動球磨機(jī)、行星磨機(jī)(機(jī)內(nèi)充填不銹鋼粉碎介質(zhì)直徑為2,朋,,其充填率30%)、機(jī)械式微粉碎裝置進(jìn)行超微粉碎比較試驗(yàn),結(jié)果如圖2所示。很明顯,行星磨機(jī)、微粉碎磨機(jī)比滾動球磨機(jī)的微粉碎效果好,尤其是回轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)方向與容器旋轉(zhuǎn)方向不同使粉料顆粒直徑能達(dá)到5戶m以下。
2 旋風(fēng)式粉碎磨
旋風(fēng)式粉碎磨根據(jù)容器驅(qū)動介質(zhì)磨機(jī)的運(yùn)動形式可大致分為滾動磨機(jī)、振動磨機(jī)和行星磨機(jī)。另外,根據(jù)介質(zhì)的形狀可以致分為球磨機(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)等等。
2.1滾動球磨機(jī)
把球介質(zhì)充填到筒狀容器中，將它提升到高處之后，使其自由降落，物料受到相互撞擊和隨同球介質(zhì)一起滾動的剪碎作用而被粉碎。通常，間歇式磨機(jī)容器直徑與容器長度的比率比i大。但連續(xù)式磨機(jī)的容器直徑與容器長度比1小，容器長度長。而且，從橫向方向看，該機(jī)有單室和多室。
圖是被稱為間隔式的多腔式磨機(jī)。通常，將大鋼球介質(zhì)投人到磨機(jī)人料口附近的隔倉里，然后再將大量的小鋼球介質(zhì)投人到物料的出料端，塊狀物料被粉碎后而漸漸地被粉碎成小顆粒。
按與此基本相似的原理制成的錐磨機(jī)，是為使大小介質(zhì)分離、分散在容器中，而將其容器的形狀制成錐形(如圖4所示)，從而省去了隔倉板。
球磨機(jī)的充填量用%表示。間歇式磨機(jī)的介質(zhì)充填率一般為30%一40，連續(xù)式磨機(jī)充填率低于30 % o振動磨一般由磨筒振動裝置、支承彈簧、電機(jī)等組成。連續(xù)式振動磨機(jī)常見的有兩筒和三筒,圖5是一種兩筒式連續(xù)振動磨。磨機(jī)容器設(shè)置在弓單簧3上,粉料及介質(zhì)喂入磨機(jī)容器1里，這樣使兩磨筒一上一下相互串聯(lián)，各自有傳動主軸和支承彈簧，連接處的管道口有篩板。工作時(shí)物料在上磨筒里粗研磨，磨碎后，通過篩板經(jīng)上、下筒體連接管被吸人下筒體，在下筒體中被細(xì)研磨，再通過下筒體出口處的篩板分離研磨介質(zhì)與物料，將細(xì)粒排出成為成品。此外，該磨機(jī)中的介質(zhì)充填率為80%一90%，與滾動磨機(jī)比顯得極大。
2.2 介質(zhì)攪拌磨
介質(zhì)攪拌磨主要由一個(gè)靜置的內(nèi)填小直徑研磨介質(zhì)的研磨筒和一個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌器(攪拌裝置)構(gòu)成。首先將球介質(zhì)投人到磨筒中，然后再借助于裝在磨筒內(nèi)的攪拌器攪拌以實(shí)現(xiàn)研磨作業(yè)。攪拌器是攪拌磨最重要的部件，有多種結(jié)構(gòu)形式，如軸棒式、圓盤式、穿孔圓盤式、圓環(huán)式等等。因此，研磨筒內(nèi)的攪拌器給予介質(zhì)高!
速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使介質(zhì)相互間產(chǎn)生碰撞來咬碎物料顆、粒。粉碎能力受下列因素影響:m使用介質(zhì)的材質(zhì)(密‘度、楊式模量、泊松比等機(jī)械性質(zhì));cz)介質(zhì)在容器里通過攪拌器攪動研磨產(chǎn)生沖擊、摩擦和剪切等作用使物料粉碎。在攪拌磨中，研磨介質(zhì)不是作整體運(yùn)動而是作不規(guī)則運(yùn)動。這樣不規(guī)則運(yùn)動對物料施加三種作用力:c1>研磨介質(zhì)之間的互相沖擊產(chǎn)生的沖擊力研:
磨介質(zhì)的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦和剪切力;(3)研磨介質(zhì)填人攪拌棒(臂)或圓盤所留下的空間而產(chǎn)生的沖擊力。
一般研磨介質(zhì)的大小視原料粒度和要求的產(chǎn)品細(xì);度而定。為了提高物料的粉碎速度，采用:(1)密度大的硬料作介質(zhì);(2)為使介質(zhì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，選擇振動方式;(3)采用微小直徑介質(zhì)。研磨介質(zhì)的密度對研磨效率亦起重要作用，介質(zhì)密度愈大，研磨時(shí)間愈短，所以在選用研磨介質(zhì)時(shí)，一‘定要考慮到它的密度。
常用的研磨介質(zhì)有天然砂、玻璃珠、氧化錯(cuò)或剛玉珠、鋼球、鉻球等。i目前日本某公司開發(fā)了1 ma，左右的微小介質(zhì)，{填充到研磨機(jī)中，通過高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行超微粒作業(yè)，使;被粉碎的物料能達(dá)到超微粒的納米級范圍。{攪拌磨可以間歇生產(chǎn)，也可連續(xù)生產(chǎn)。該磨機(jī)廣泛應(yīng)用于顏料、高級陶瓷原料以及高嶺土、滑石、云田、碳酸鈣、硅石灰、錯(cuò)砂等非金屬礦物的超微細(xì)粉加工。
攪拌磨的機(jī)型很多，這里列舉代表性的攪拌磨有螺旋塔式磨、攪拌槽式磨機(jī)和雙錐環(huán)隙攪拌磨。
