超细粉碎技术概述,abstract6-9

为利用这些特殊性能,现代化工、电子、生物技术,对其所用物料的细度提出了更高的要求,超细粉碎技术正是适应这种要求而发展起来的一项新型的粉碎工艺技术。 该技术包括对粉体原料的超细粉碎,高精度的分级和表面活性改变等内容。 工程上一般将制备粒径在10vm以下细度的粉体的粉碎,称为超细粉碎或超微粉碎。 尽管超细粉碎技术是在传统粉碎技术的基础上发展起来的,但在理论与实践方面又有新的特点。 例如为获得超细的粉体颗粒,在超细粉碎前,物料的颗粒要求通常在O.1～0.5ram,甚至更细。 2超细粉碎的主要机理 超细粉碎通过对物料的冲击,碰撞,剪切,研磨,分散等手段而实现。 现已成为最重要的工矿物及其他原材料深加工技术之一，对现代高新技术产业的发展具有重要的意义。

具有特殊功能的高科技陶瓷是近20年迅速发展的新型材料，被称之为继金属材料和高分子材料后的第三大材料。 在制备高性能陶瓷材料时，原料越纯，粒度约细，材料烧成温度约低，强度和韧性越高，一般要求原料的粒度小于1μm甚至0.1μm。 伴随着超细粉体材料在现代工业中的广泛应用,20 年来超细粉碎和精细分级技术已发展成为重要的非金属矿及其它原材料深加工技术之一。

超细粉碎

近5年来,超细粉碎和精细分级技术在微电子、高级陶瓷、高聚物基复合材料、新型建材、高级纸张、高档油漆涂料、精细化工、药品和保健品等应用领域的需求驱动下又有了新的进展。 这一进展主要体现在设备结构的创新、单机处理能力、耐磨性、工艺配套、自动控制以及单位产品能耗等性能的改进。 在中国,从1995 年至今,超细粉碎与精细分级技术及设备也取得了明显的进展,具有自主知识产权或发明的超细粉碎技术和设备的数量较前10年显著增加。 1 超细粉碎 目前,国内外超细粉碎设备的主要类型有气流磨、机械冲击式超细磨机、搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、塔式磨、旋风自磨机、离心磨、高压射流粉碎机等。 其中气流磨、机械冲击式超细磨机、旋风自磨机等为干式超细粉碎设备;高压射流粉碎机、搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、塔式磨等既可以用于干式也可以用于湿式超细粉碎〔1〕。 111 气流磨 目前工业上应用的气流磨机主要有扁平(圆盘)式、循环管式、靶式、对喷式、流化床逆向喷射式等几种机型,几十种规格。 这些气流磨广泛用于滑石、石墨、硅灰石、锆英石、高岭土、重晶石等非金属矿物以及磨料(碳化硅、氮化硼、石榴子石、刚玉等)、化工原料、粉剂农药、颜料、保健药品、稀土等的超细粉碎加工。

1995 年以来国产气流磨在仿制和消化吸收国外设备的基础上有所创新,尤其是在靶式气流磨、流化床式气流磨以及提高气流磨的耐磨性等方面。 在国产塔靶式气流磨基础上改进的球靶式气流磨克服了现有靶式气流磨的不足,使靶面磨损减轻、不易积料,提高了粉碎效率和粉碎细度。

超细粉碎

这种改进后的球靶式气流磨的主要技术参数为工作压力016MPa ;耗气量10～20m3/ min ;压缩机功率75kW;辅助功率10kW;给料粒度≤150μm ;产品细度(d97)3～20μm ;产量80～160kg/ h。

这种气流磨用于重质碳酸钙的超细粉碎加工, 产品平均粒径()015μm , d95= 2μm ; d97= 3μm ;粒径9μm〔2〕。 图1 所示是在AL PINE 流化床式气流磨基础上改进的新式流化床式气流磨。 其中图1所示的改进型对撞式流化床气流磨的特点是增大了现有对撞式流化床气流磨传输区Ⅱ的长度,使其长度L / 达到3～10 ,在分级区Ⅰ和粉碎区Ⅲ之间增加足够高的磨体。

江苏昆山市超微粉碎机厂首次在引进德国630AFG机型的基础上开发成功了Q YF - 720 型流化床气流粉碎机,提高了国产流化床气流粉碎机的单机处理能力。 这些超细粉碎机广泛应用于煤系高岭土、方解石、大理石、白垩、滑石、叶腊石等中等硬度以下非金属矿物以及化工原料、农药等的超细粉碎加工,产品细度一般可达到d97= 10μm ,配以高性能的精细分级机后可以生产d97= 5～10μm的超细粉体产品。 旋风或飓风自磨机是我国自主研制开发的一种新型干式细粉碎和超细粉碎设备。 它利用特殊设计的高速回转装置产生高频脉动旋转气流场,使加入粉碎机内的颗粒物料互相冲击、摩擦、剪切或切削实现粉碎。 表1 所示是四川成都微纳实业有限公司等厂家生产的J FM旋风或飓风自磨机的主要技术参数。 这种粉碎机已用于石灰石、方解石、大理岩、滑石、硅灰石、高岭石、重晶石、长石、炉渣等物料的粉碎加工,给料粒度≤40mm ,产品细度可在d97= 10～40μm (400～1250之间不停机地进行调节。 外置精细分级机后这种设备可生产d97= 6～7μm左右的超细粉体产品。 用J FM800对石灰石进行的试生产结果如下产品细度d97= 16～22μm(600～800 ,产量1400～1800kg/ h ,单位产品能耗70～90kW·h/ t。 这种超细自磨机可用于加工针状硅灰石粉,图3所示为用J FM800 生产的针状硅灰石粉体样品的电镜照片,颗粒的长径比平均达12以上,平均粒径6～15μm ,产量1200～1500kg/ h ,单位产品能耗100～140kW·h/ t。

图4 所示是爱益工程技术有限公司的新型机械冲击式超细粉磨机。 这种粉磨机借助转子高速旋转产生高频激波,其核心部分是由一组按顺序排列的具有特定几何形状的转子组成的。

粉碎技术

当转子以高速旋转时产生高频激波,粉磨时,物料在高频激波的作用下经较短时间的膨胀,物料因其中的裂纹、脆弱部位、晶界或异质界面等处受到拉应力的作用而被粉碎或撕裂。 113 介质超细研磨机 介质超细研磨机有搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机和研磨剥片机、塔式磨、砂磨机等几种类型。 国产搅拌球磨机在磨机结构和搅拌机构等方面有所改进,如棒盘搅拌超细湿磨机中国实用新型CN2249636Y,1997。 近3年来开发的300 型大型研磨剥片机在原80型的基础上做了较大的改进,不仅提高了单机产量,而且降低了能耗、简化了超细研磨工艺,图5所示为2种不同外形的500 型超细研磨剥片机。