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氣流粉碎機行業的現狀

2019-05-17
        1 前言
        氣流粉碎機又稱氣流磨,是指利用高速氣流(300~500m/s)或過熱蒸汽(300~400℃)的能量,使顆粒相互沖擊、碰撞、摩擦而實現超細粉碎的設備。與其他類型的粉碎機相比具有以下優點:①產品粒度好。物料的平均粒度(D50)一般在5μm以下,且粒度分布窄。②產品純度高,特別適用于藥品等不允許被污染的物料的粉碎。③可粉碎低熔點和熱敏性物料。④產品顆粒活性高,分散性好。⑤生產過程連續,生產能力大,自動化程度高。

        2 氣流粉碎機的分類及評價
氣流粉碎機的種類很多,目前尚沒有統一的分類標準。按照顆粒被粉碎的方式可分為單氣流作用式和多氣流作用式,按照流體介質種類可分為高速氣流式和熱蒸汽流式等。按原化工部制訂的ZBG90005-87專業標準-超細粉碎機械名詞術語,將目前的氣流粉碎機分為5 種,即:扁平式氣流粉碎機、O氣流粉碎機(循環式)、靶式氣流粉碎機、對沖式氣流粉碎機、流化床式氣流粉碎機。

        2.1 扁平式氣流粉碎機
        扁平(圓盤)式氣流粉碎機(Micro-Jet-Mill)是一種早期開發的氣流粉碎機,是一種利用顆粒間及顆粒與粉碎腔的內壁的碰撞、剪切、摩擦而實現粉碎的設備。它的主要部件是一個圓盤粉碎腔,布置在噴射環上與粉碎腔平面成一定角度的若干個(6~24個)高壓工質噴嘴,噴射式加料器、成品捕集器等。這種機型結構簡單,操作方便,而且具有自分級功能,特別適用于脆性軟質物料的粉碎。

        突出的缺點是粉碎腔磨損嚴重,對產品構成一定污染,極限粒徑比較高。南京化工大學的錢海燕等通過對Al2O3和SiO2的粉碎實驗表明,Al2O3的極限粒徑為4.8μm,SiO2的極限粒徑為3.5μm。長沙礦山研究院的李關昌等通過在中心區設分級葉輪來降低粉碎粒徑并取得一定成功,據報道,所生產的超細鋯英粉平均粒徑可達0.4~3μm。

        2.2 循環式氣流粉碎機
        JOM循環式氣流粉碎機(Jet-O-Mizer)主要由O型循環管、高壓工質噴嘴、文丘里管及加料噴射器等幾部分構成。物料進入循環管后,通過顆粒和管壁的摩擦碰撞等實現物料的粉碎。

        2.3 靶式氣流粉碎機
        靶式氣流粉碎機是靠物料粒子高速撞擊沖擊部件(沖擊靶、沖擊環等)而使物料粉碎的一種氣流粉碎機。

        固定靶式氣流粉碎機是最早出現的一種氣流粉碎機,它由高速氣流夾帶物料顆粒高速撞擊固定靶板而使物料粉碎。另外還有一種活動靶式氣流粉碎機,它的靶呈圓柱形并且緩慢轉動,從而使靶的磨損比較均勻。由于氣流夾帶物料對靶板的沖擊十分強烈,一般會使靶板的沖蝕非常嚴重,對產品造成一定的污染。南京理工大學的工程技術人員曾采用碳化硅、碳化鎢、滲氮處理材料及剛玉等制作靶板進行粉碎試驗,連續噴射石英10h后,靶上都沖蝕出了一個3 ~10mm深的射流孔。因此,沖擊靶式氣流粉碎機的工業化應用受到一定限制。一般只用來處理較粗的粒子,而且應用比較少,已經趨于淘汰。

        2.4 對撞式氣流粉碎機
        對撞式氣流粉碎機是一種利用兩股高速射流相互對撞來使其中固體顆粒被粉碎的裝置,成功解決了高速氣流對沖擊部件的嚴重磨損問題,以美國Majac公司研制的馬亞克型氣流粉碎機(Majac JetPulverizer)為代表。

        這種機型生產能力大,沖擊強度大,可以粉碎莫氏硬度9.5以下的硬質、脆性、韌性的各種物料。由于避免了高速射流對固定沖擊部件的磨損,因此可生產較高純度的產品。用該機型生產云母粉細度可達325目以下。

        2.5 流化床式氣流粉碎機
        流化床式氣流粉碎機(Fluidized Bed Opposed JetMill)是目前氣流粉碎機的主導機型,應用廣泛,型號比較多。

        流化床式氣流粉碎機按照給料方式可以分為重力給料式和螺桿給料式兩種。它的工作原理是,物料利用二維或三維設置的數個噴嘴(3~7個)噴匯的氣流沖擊能,及其氣流膨脹呈流化床懸浮翻騰而產生的碰撞、摩擦進行粉碎,并在負壓氣流帶動下通過頂部設置的渦輪式分級裝置,細粉排出機外由旋風分離器及袋式收集器捕集,粗粉受重力沉降返回粉碎區繼續粉碎。
        它的突出優點是,噪音低,占地小,產品細度高(d97可達3~10μm),粒度分布窄,能耗低,與扁平式氣流粉碎機相比約可節能30%~40%,粉碎效率高,采用Al2O3、SiC等材料做易磨損件,因而可生產莫氏硬度大于10的產品和高純度產品。
氣流粉碎機

        然而這種機型雖然涵蓋了多噴管、流場多元化、料層流態化、臥式分級化等技術,也并非沒有缺點,它的缺點主要表現在:①粉碎室底部為卸料方便,多設計成圓錐形狀,但是對于二維流場的機型來說,由進料裝置輸送的物料一旦進入這個盲區,則無法粉碎;②粉碎腔內的流場只能部分實現流態化,噴嘴上部及粉碎腔邊緣則不能形成流態化;③由于物料在粉碎腔內流態化后才能被氣流束縛撞擊粉碎,因此對于進料粒度上限有一定要求。對于密度大、纖維狀、片狀的物料更難于粉碎。
        以上介紹了幾種常用的氣流粉碎機,各自有優缺點,相比較而言,流化床式氣流粉碎機具有明顯的優勢,代表了氣流粉碎設備發展的主流方向。
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