《4t5z-装备技术》第26卷第1期2005年27超细气流粉碎设备的现状及发展趋势李痢。 陈文梅褚良银陈海焱李碧仙(四川大学化机系)周先桃摘要综述了国内外超细气流粉碎设备的现状、进展,基于现存问题对其主要发/>展趋势进行了展望。
从工作原理、优缺点、应用范围、进展状况等方面详细介绍了 超细气流粉碎的典型设备。 等气体时,可进 行特殊场合下惰性气氛中的粉碎[3]。 气流粉碎 可在元菌状态下操作;生产过程连续,生产能 力大,自控、自动化程度高。 但是,机械冲击 式粉碎机、振动磨、搅拌磨等粉碎设备的生产 周期往往较长,从而使生产效率低;物料粉碎 时会产生大量的热,致使热敏性物料变质;而 且设备的磨损会污染产品。
因此这些机械式粉超细粉体技术是~门新技术,其基本概念 至今尚无严格的定义。 我国通常根据粉体加工 技术的深度和粉体物料物理化学性质和应用性 能的变化,一般将粒径小于lopm的粉体称为 超细粉体。
现代工程技术的发展需要许多呈粉 体状态的原料和制品。 例如:在军事、航空、航 天和电子领域,利用超细粉体可制造隐身材料; 在化工领域,催化剂超细化后可使石油裂解速 度提高1~5倍;药物经超细粉碎后,药品的表 面能得到极大的增加,提高了药效的发挥,方 便了人体的吸收等等u]。 2国内外超细气流粉碎设备发展现状 超细粉碎设备按不同的粉碎方式可分为:碎机已不能完全满足人们对超细粉体物料越来 越高的要求,气流粉碎设备在生产超细粉体方 面有取代机械式粉碎机的趋势r4]。
但气流磨也 存在一些不足之处:设备制造成本高,能耗大, 加工成本也较大;单机处理能力较差(产量均小 于2t/h),不适合大规模生产;产品粒度难以达 到亚微米级,在10弘m以下时产量大幅度下降, 加工成本急剧增加r5]。 气流粉碎机自20世纪机械冲击式粉碎机、振动磨、气流粉碎机(又称 气流磨)、搅拌磨等。 气流粉碎机,与其它粉碎 机不同,它是在高速气流作用下,物料通过本 身颗粒之间的撞击,气流对物料冲击剪切作用 以及物料与其它部件的冲击、摩擦、剪切而使 物料粉碎[1]。 因此,经气流粉碎后的物料平均粒*李王旬,女,1 978年生,硕士研究生。 万 方数据28超细气流粉碎设备的现状及发展趋势 流高速旋转获得很大的离心力,又受到气流向 粉碎室中心排出的向心力,两个力的方向相反, 颗粒在这两个力的作用下分级。 因此,在圆盘 式气流粉碎机内,粉碎和分级是同时进行的∞]。
与其他气流粉碎机相比,圆盘式气流粉碎 机结构简单,操作方便,而且自身具有自动分 级功能。 其缺点是,当被粉碎的物料(如氧化硅、 碳化硅等)硬度较高时,物料随气流高速运动会 与磨腔内壁产生剧烈的冲击、摩擦、剪切,导 致磨腔磨损,并且对产品造成一定的污染。 此 类粉碎机多用于较软、较脆的物料[1],如国外无 机颜料TiO。
的气流粉碎,几乎都采用扁平式气 流粉碎机[9]。
2.1扁平(圆盘)式气流粉碎机 扁平(圆盘)式气流粉碎机(Micro—Jet Mill)是由美国Fluid Energy公司1934年研制 成功的。 图1为早期圆盘式气流粉碎机示意图【=6]。 目前国外的生产厂家有美国Fluid Energy公司、日本清 新企业,国内主要有上海化工机械三厂研制的 QON75、QONl00及宜兴清新粉体机械有限公 司开发的joM系列[5]。
JOM型循环式气流磨(如图2所示)是目 前应用最广泛的气流磨口…。
底部的高压气体经 喷嘴加速后高速射入管道,挟带粉碎后的颗粒 沿上行管向上运动进入分级区。 该机的优点是 0型结构既能加速颗粒运动,又能增强离心力 场的作用,从而提高了粉碎和分级效率;分级 区的弯曲管壁设计,使磨损大大减轻。
但是,与 其它气流粉碎机相比,气流及物料对管道内壁 的冲刷、磨损太严重,不适用于硬度较高的材 料的超细化。 常用于热敏性化学品、纤维、金 属、药物、食品、颜料、填料等的粉碎,其粉 碎细度可达3~O.2pm。 被粉碎粒子随旋转8年l 0月7日公开的实用新型万 方数据《化工装备技术》第26卷第1期2005年29物料随气流经出口排出,进入后序的分级器中。
活动靶式气流磨中的靶呈圆柱形,且缓慢转动, 因此,物料冲击倾斜的圆柱形靶而得到粉碎。 靶 式气流磨常用于处理较粗的粒子,冲击力很大, 冲蚀非常严重。 因此,靶式气流磨的工业化应 用受到一定的限制。
邢东海研制出一种塔靶式气流粉碎机[12|,其结构紧凑,能使粉体经多次冲靶粉碎。 在此基础上,林业部林产工业设计院临安化工制剂排水厂进行了改进,设计了球靶式气流粉碎机[1引, 其靶呈半球形,使靶面磨损减小,物料不易沉 积,冲击力强,提高了粉碎效率和粉碎的颗粒 细度,广泛应用于石灰石、方解石、石英砂、云 母等的超细加工。
结合靶式气流粉碎机和扁平 式气流粉碎机各自的优点,设计出了旋喷式气 流磨[141和SSTJ型超细粉碎机(日本清新企业 研制),但两者还是有很大的不同,后者的靶是 一个高速旋转的靶,而且靶面设计特别,使冲 击力更大。 可将莫氏硬度≤8的干燥、脆 性物料深加工超细粉碎至小于5~2p.m,尤其 适用于非金属矿物的深加工。 2.3冲击式气流磨 冲击式气流磨的粉碎动力源主要是颗粒与 冲击部件(如冲击板、冲击环等)的冲击力,目 前,常见的有靶式气流磨、超音速冲击板式气 流粉碎机、冲击环式气流粉碎机等。 2.3.1靶式气流磨 靶式气流磨是最早发明的气流磨之一,其 靶子结构有固定和活动的两种形式。 固定靶式 气流磨如图3所示,其原理是高速气流挟带物 料冲击到前方的靶上进行冲击粉碎,粉碎后的1年开发成功[1]。