和砂磨機匹配的磨珠.doc

砂磨機的種類和匹配的磨珠傳統(tǒng)的臥式滾動球磨機和立式攪拌球磨機：為砂磨機的最初原型，現(xiàn)代的砂磨機都是在此基礎發(fā)展起來的。球磨機因在物料處理量大和最終粒徑均勻度高的特點而在某些領域被繼續(xù)使用。缺點是能耗高和噪音大；經(jīng)典優(yōu)點是處理的初始物料的粒徑范圍寬，在某些領域粗磨和細磨都可勝用。通常使用直徑為3-100mm研磨球（如陶瓷球NanorAl, 氧化鋯球NanorZr-95, 瑪瑙球NanorAg等）。 敞開立式砂磨機：從立式攪拌式球磨機改進而來，采用底部進料和頂部敞開出料的方式實現(xiàn)了大流量的連續(xù)生產(chǎn)，被廣泛用在涂料和非礦等工業(yè)的研磨。容積可達5000L，研磨珠通常使用大小為2.0-3.0mm。對珠子抗壓強度較低，推薦使用耐諾玻璃珠(Nanorsi) 、耐諾硅酸鋯珠(CZS-64)和耐諾復合鋯珠(NanorZr-30)等。 密閉立式砂磨機：把敞開立式砂磨機頂部的出料口限流而成，帶壓工作，可處理粘度相對較高的物料，攪拌器采用分散盤或棒銷，機型相對較小，0.6-3mm的研磨珠是通常使用尺寸?？膳渲觅愔Z硅酸鋯珠(CZS-64)和耐諾復合鋯珠(NanorZr-76)。 傳統(tǒng)的臥式砂磨機：可認為將密閉立式砂磨機的研磨缸橫臥后而成，增加了珠子的填充量，可提高研磨效率。另方面，要解決珠子在出口處的積壓問題，對軸封要求高。軸小、盤深和直桶，通常采用外缸冷卻的方式，可處理中低粘度的漿料，使用珠子的尺寸1.0-3.0mm。推薦使用耐諾玻璃珠(NanorSi)和賽諾硅酸鋯珠(CZS-64)。棒銷臥式砂磨機：為傳統(tǒng)臥式砂磨機改版之一，將分散盤改成棒銷。如要增加珠子的剪切能量，可加大軸的直徑，從而減小研磨腔的深度。同時可另加一套軸的冷卻系統(tǒng)，更好控制物料的溫度而提高漿料的處理量。適合處理高粘度的物料，但對珠子質量要求高。通常使用0.6-2.0mm的粒徑珠子。對珠子的強度要求較高，建議使用賽諾氧化鋯珠(CZC-80和CZY-95)。渦輪臥式砂磨機：為傳統(tǒng)臥式砂磨機改版之一，將片狀的分散盤改成帶內(nèi)腔的厚渦輪。通過轉動的渦輪產(chǎn)生珠子內(nèi)循環(huán)來減少珠子的在研磨缸的堆積形象，從而提高研磨效率。實現(xiàn)了大流量打循環(huán)的方式生產(chǎn)。0.4-2.0mm的研磨珠是通常使用的尺寸。建議使用賽諾硅酸鋯珠(CZS-64)和賽諾氧化鋯珠(CZC-80, CZY-95)。異形缸砂磨機：通常有錐形臥式和八角形立式兩種，通過改變珠子和漿料的流量梯度和方向來提高珠子有用功比率。在某些特殊行業(yè)有用場，使用珠子的尺寸通常為1.0-2.0mm?？墒褂觅愔Z硅酸鋯珠(CZS-64)和耐諾復合鋯珠(NanorZr-30)。 異形分散盤砂磨機：通過使用不同形狀的分散器，如齒輪形、偏心輪和塔形等來改變傳遞能量的方式，最終目的是改變珠子的運動方向和回流率，借此減少珠子的堆積和分層的產(chǎn)生?？捎?.6.0-2.5mm直徑的珠子。根據(jù)剪切力的不同可選擇賽諾硅酸鋯珠(CZS-64)和賽諾氧化鋯珠(CZY-95)。環(huán)式砂磨機：利用轉子(軸)和靜子(特殊結構的研磨缸)組成”W”研磨通道，一方面通過增長研磨通道來增加物料在研磨缸內(nèi)的停留時間，另一方面增加冷卻系統(tǒng)的面積來提高研磨效率。轉子和靜子可根據(jù)研磨漿料的粘度鑲上棒銷。0.4-1.5mm的研磨珠是通常使用尺寸。推薦使用賽諾氧化鋯珠(CZC-80和CZY-95)。離心式砂磨機：高速轉動的研磨缸和低速從轉的軸產(chǎn)生徑向的離心力迫使物料在遠離軸心分離器的剪切區(qū)完成分散和研磨，這樣密度較大的珠子接觸分離器的機會等于零而達到可使用直徑很小的研磨珠?？商幚沓毜驼扯鹊奈锪?，珠子的粒徑可在0.05-0.80mm。建議使用賽諾氧化鋯珠(CZC-80和CZY-95)?；@式砂磨機：帶攪拌器的研磨籃浸入封閉式的拉缸中，高速轉動的渦槳產(chǎn)生渦流作用使物料不斷的經(jīng)過籃內(nèi)運動的研磨珠來得到研磨。此系統(tǒng)換色方便，但可處理物料粘度有限，珠子的粒徑可在1.0-3.0mm之間選擇。可選用賽諾硅酸鋯珠(CZS-64)、賽諾氧化鋯珠(CZC-80和CZY-95)。納米級砂磨機：通過改進設備里面的結構使珠子在研磨腔內(nèi)作均勻分布，能量使用率得到充分的提高，同時改進珠子的分離裝置而可使用0.3mm以下的氧化鋯珠，從而達到對物料納米級細度的研磨的現(xiàn)代砂磨機的統(tǒng)稱。理想選擇是賽諾氧化鋯珠(CZC-80和CZY-95)。砂磨機研磨珠的選擇一、研磨珠的選擇： 1、化學組成研磨介質按材料的不同可分為玻璃珠，陶瓷珠（包括硅酸鋯珠、二氧化鋯珠，二氧化鋁珠，稀土金屬穩(wěn)定的二氧化鋯珠等）、鋼珠等。由于化學組成及制造工藝的差異決定了研磨珠的晶體結構，致密的晶體結構保證了珠子的高強度，高耐磨性和低吸油等。各種成份的百分比含量的不同決定了研磨珠的比重，高比重為研磨高效率提供了保證；研磨珠的化學組成在研磨過程中的自然磨損對漿料的性能會有一定的影響，所以除了考慮低磨損率外，化學元素也是要考慮的因素。如研磨磁帶粉或其他電子元件漿料，金屬Fe、Cu 等元素應避免，含有Fe2O3或CuSO4等成份的研磨珠就不在選擇之列，故選擇鋯珠往往是此行業(yè)的普遍選擇；如研磨農(nóng)藥、醫(yī)藥和生化方面，重金屬為顧忌元素，而PbO為最常見的成分。珠子的化學組成所決定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗對漿料的污染情況是選擇研磨介質要考慮的因素。2、物理性能：2.1研磨珠的密度密度在通常的文件中是以比重（真比重）和散重（假比重）來表示，各種氧化物的分子量和百分組成決定了研磨的密度，常用的研磨的密度如下表所示。 類 型玻璃珠硅酸鋯珠純鋯珠氧化鋁珠鋼珠稀土鋯珠比重2.54.35.55.77.86.1散重1.52.53.23.44.3.7通常情況下，比重越大的研磨珠，沖量越大，研磨效率越高，而對砂磨機的接觸件（內(nèi)缸、分散盤等）磨損相對比較大，所以漿料的粘度和流量的配合成為關健。低密度研磨珠適合低粘度的漿料，高密度的研磨珠適合高粘度的漿料。2.2 研磨珠的硬度莫氏硬度（Mohs）為常用的指標，硬度越大的研磨珠，珠子的磨損率理論上越低。如從研磨珠對砂磨機的接觸件（分散碟、棒銷和內(nèi)缸等）磨損情況來看，硬度大的研磨珠對接觸件的磨耗性雖大些，但可通過調(diào)節(jié)珠的填充量，漿料的粘度、流量等參數(shù)以達最佳優(yōu)化點。2.3 研磨珠的粒徑研磨珠的大小決定了研磨珠和物料的接觸點的多少，粒徑小的珠子在相同的容積下接觸點越多，理論上研磨效率也越高；另一方面，在研磨初試顆粒比較大的物料時，例如對于100微米的漿料，D=1mm的珠子未必勝用，原因是小珠子的沖量達不到充分研磨分散的能量，此時應采用粒徑較大的珠子。3、首次使用研磨介質的注意事項3.1.依物料的粘度高低選擇鋯珠或玻璃珠 3.2.依原料顆粒大小和產(chǎn)品所要求的細度選擇合適尺寸的珠子。3.3.檢查研磨機的分離器或篩網(wǎng)孔徑是否設定選擇合適，間隙應為最小珠子直徑的三分之一。例如：使用1.21.4 mm 的珠，間隙應為0.4 mm 。 3.4.盡量避免在干態(tài)下開啟研磨機，造成珠子和配件的不必要損耗。 3.5.不同品牌珠子不可混合使用。 3.6.盡量避免大小珠子的混合使用。4、如何確定鋯珠的粒徑：4.1.研磨設備的要求：1）篩網(wǎng)分離：珠子的最小直徑=篩網(wǎng)的縫隙*1.5；2）環(huán)式分離：珠子的最小直徑=環(huán)的縫隙*3；4.2.工藝要求：1）物料的初始直徑：珠子的最小直徑=物料初始直徑*3050；2）物料的最終直徑=珠子的直徑。4.3.珠子直徑1.5mm是較佳的選擇。二、研磨珠的破碎1、碎珠產(chǎn)生的原因市場上現(xiàn)流行的玻璃珠、硅酸鋯珠和純鋯珠，就生產(chǎn)工藝來說，基本上為電熔法和燒結法兩種。珠子在熱空氣、冷空氣或電解液中成型，如在某一關健技術參數(shù)沒控制好，就會產(chǎn)生如下的易碎珠：1.1、氣泡珠1.2、雪人珠1.3、尾巴珠1.4、扁平（橢圓）珠2、珠子的正常磨耗和破碎的判斷工作一段時間的研磨珠變小，表面圓滑而不帶棱角，這應是正常珠子的磨耗；如珠子當中出現(xiàn)帶棱角、片狀異形珠時這應是產(chǎn)生了碎珠。3、碎珠產(chǎn)生原因一方面是珠子的質量問題，另一方面或者是此種材料的珠子強度不能勝用某種型號的砂磨機。如瑞士的Dyno-mill ECM臥式砂磨機和德國Drais的DCP立式砂磨機，因輸入的能量密度比較高，通常建議使用純鋯珠。研磨珠在砂磨機正常工作下，以受到大約1公斤的壓力，相對玻璃珠能承受約5000公斤力和硅酸鋯珠9000公斤而言，研磨珠在砂磨機中的受力是微不足道的，所以碎珠的原因應集中在設備上和工藝上，而采取相應的解決辦法。4、碎珠解決途徑A. 設備方面1）. 分散盤：分散盤裝反、松動或裂損。2）. 分離裝置：動態(tài)篩圈有缺口，篩網(wǎng)破損。3）. 進料泵：齒輪泵突然關掉后，砂磨機內(nèi)壓力將珠子反壓到泵內(nèi)?？梢酝ㄟ^加裝單向閥盡量避免，同時保持定期清洗進料泵。4）. 內(nèi)缸：內(nèi)缸有缺陷點。B. 生產(chǎn)操作方面：1）. 大小珠子混合使用：此種情況剛開始有提高研磨效率的跡象，但隨著研磨時間的加長，產(chǎn)生了大珠磨小珠的情形，最后加快小珠的變形以至破碎。解決方法是盡量使用粒徑均一的珠子。2）. 不同品牌珠子的混合使用：因各種珠子的硬度、密度等不一致，容易產(chǎn)生硬珠子吃軟珠子的情形，故應杜絕此種形式。3）. 漿料的粘度過稀或過稠：相對一定密度的研磨珠而言，如此容易造成珠子的堆積和直接接觸砂磨機的磨損件而加快珠子的磨損和破碎。4）. 物料的流量過快：這樣會造成珠子積壓在物料出口處，而加快此處的珠子與砂磨機配件的磨損。解決方法是先采用間歇開機的方法將積壓研磨珠弄松，并重新分布均勻，再調(diào)節(jié)物料的流量。5、如何解決研磨珠的破碎如果顆粒較為圓滑，而不是象碎玻璃片那樣有尖棱角的，這其實是自然磨損的珠子。這些珠子可能會被磨成各種形狀如盤狀，橢圓形，或者是變小的球形。這種情況可稱作磨耗，只是磨損程度不同而已。從受力角度來看，分散盤傳遞能量給珠子時，如果液體粘度很低，例如當用溶劑或水清洗砂磨機時，物料的推力不夠大，而珠子便有可能接觸到分散盤而產(chǎn)生破碎。這便是我們建議盡量縮短清洗時間的一重要原因。如果是用低粘度液體清洗機器的話，珠子也會磨損別的珠子或砂磨機的接觸部件。為使研磨珠、砂磨機獲得最長的使用壽命，最好使用樹脂進行清洗并在生產(chǎn)過程中維持足夠的物料粘度。許多人碰到倒掉舊珠子裝入新珠試車后碎珠。下面就這個問題進行分析并探討解決辦法。1）. 砂磨機內(nèi)部接觸件安裝不正確：分散盤松動或分散盤邊緣有尖角，砂磨機內(nèi)部有異物，閥門內(nèi)部松動等，這些情況都可能造成研磨珠破碎。2）. 砂磨機接觸件磨損或未正確安裝：動態(tài)分離器或篩網(wǎng)可能已磨損、篩網(wǎng)可能破開了或裝反了，如果因此研磨介質通過了分離器而進入送料泵內(nèi)，泵在被堵死或停機之前便會將珠子壓碎。3）. 背壓：當送料泵關掉時，砂磨機內(nèi)的殘余壓力將珠子壓入泵內(nèi)，這樣當泵再次啟動時，它便會壓碎這些珠子。單向閥不一定可靠且有時允許珠子在閥門關閉之前通過。4）. 研磨珠積壓：如果研磨珠堆積在砂磨機底部或工作泵過快的轉速導致研磨珠都被集中到臥式砂磨機的出口處，便會導致這種情況。解決辦法是啟動砂磨機時以開關開關的點動方式先把積壓的研磨珠弄松。5）. 分散盤磨損：這種情況可能會較難確定。磨損的分散盤邊緣被磨得很凹凸不平，而分散盤邊緣是分散盤轉動線速度最大的地方且可能會形成較強的渦流。另外對于立式研磨機，研磨珠因自重集中到下部分散盤的邊緣附近。所有這些因素綜合起來，便有可能造成研磨珠破碎。分散盤的磨損過大很大程度由于送料泵轉速過慢、研磨珠密度過大造成?？梢酝ㄟ^更換磨損厲害的部件，再裝入同一批次的研磨珠來解決這個問題。6）. 將不同廠家生產(chǎn)的研磨珠混用。在密度方面不同廠家的產(chǎn)品可能是不同的。這樣做便會加劇珠子之間的互相磨損。解決的辦法就是絕對不要混用不同廠家的研磨珠。如果懷疑已有混用，那就只能將它們?nèi)康沟簟?）. 因為不小心將用過的舊珠子添加到砂磨機中。8）. 垃圾或一些小的已磨損珠子：經(jīng)常會有垃圾或一些細小的已磨損的珠子附在篩網(wǎng)上、軸上、支架上，或其它一些機器內(nèi)角落里。當加入新研磨珠時，這些小東西可能會從附著位置松脫混入到新添的珠子里。這樣便會造成新珠子馬上就有破碎的錯覺，而其實您看到的只是以前的一些自然磨損的珠子。如果問題不是太大的話，可以讓這些小東西在一定時間后自然排出。否則，您就必須徹底倒掉舊珠子，換入新的研磨珠。9）.清洗珠子可依配方選擇水、溶液或樹脂清洗；清洗時應保持低速，應按研磨機“啟動關閉”鍵作間歇式清洗。6、添補研磨介質的原理如發(fā)現(xiàn)研磨機的研磨效率降低，是添加珠子的可能信號。用戶可依本身的工藝條件，掌握珠子的實際的損耗率，而作定期的篩珠和添加。將過細的珠子用篩子篩出，篩網(wǎng)大小為珠子直徑的三分之二。(例如：使用 1.21.4 mm 的珠篩網(wǎng)應為 0.8 mm)， 再添加上差額珠子。7、如何添補研磨介質由于珠子的自然損耗，珠子的粒徑會越來越小，為了保持統(tǒng)一的填充量和避免細珠子堵塞或進入分離裝置，應依研磨介質的壽命和用戶本身工藝的條件來篩珠和補充一定量的研磨介質。建議 100-200 工作小時后篩珠和添加適量的新珠子。三、研磨介質發(fā)展趨勢：1、粒徑愈用愈小研磨設備從全球第一臺使用粒徑較大研磨球的攪拌式球磨機（Attritor）誕生，發(fā)展到使用粒徑較小的研磨珠的立式砂磨機、臥式砂磨機以及各種帶改良功能的超細研磨新一代砂磨機，使用的研磨介質的粒徑愈來愈小。其主要有兩個推動原因： 物料研磨最終細度微米化 ：由于研磨機內(nèi)的物料是通過運動中的研磨介質的接觸作分散和研磨，研磨介質粒徑越小而接觸點越多，最后達到較高的研磨效果及較小的研磨細度。如某品牌粒徑為2mm硅酸鋯珠，每升約為20,000顆，而粒徑為1mm的顆粒達到約80,000，后者是前者的4倍。當使用較大粒徑鋯珠對某一產(chǎn)品進行研磨時，無論經(jīng)過多少道的砂磨，物料的粒徑始終未能達到要求的細度；而當改用粒徑較小的研磨珠時，效果即得到明顯的提高。 砂磨機分離裝置的改進使用超細研磨珠成為可能：允許使用的最小研磨珠粒徑已成為評衡砂磨機質量檔次的一重要指標。分離裝置設計和制作材料的每一次革命，都帶來了使用研磨珠顆粒變小的一次飛躍。分離裝置從靜止傳統(tǒng)的扁平Nickel網(wǎng)到帶三角橫梁的Johnson網(wǎng)以及到動態(tài)的環(huán)式分離器和套筒式Cartridge網(wǎng)，除使用壽命延長之外，能使用研磨介質的粒徑越來越小，而同時又不明顯影響物料的流量。套筒式Cartridge網(wǎng)的代表（如美國Premier的速寶磨）所用的最小珠子達到0.2mm; 環(huán)式分離器的代表（如瑞士的Dyno-mill實驗室型）可用珠子粒徑也可達到0.2mm。而瑞士Buhler公司開始研制的離心式分離裝置，使分離原理從區(qū)分珠子粒徑大小轉為區(qū)分珠子密度大小，而使研磨珠的最小粒徑推向新的極限。2、比重愈用愈大通用研磨珠比較種 類玻璃珠石 珠 硅酸鋯珠純鋯珠鉻鋼珠比 重2.5kg/dm32.9kg/dm34.5kg/dm36.1kg/dm37.8kg/dm3莫氏硬度66.57.797抗壓強度0.45KN0.50KN0.75KN 2.0KN0.6KN通用的研磨珠如玻璃珠、石珠、硅酸鋯珠、純鋯珠和鉻鋼珠的比重依次遞增，而它們的硬度、抗壓強度和耐磨性除鉻鋼珠外也依次增大。從動力學公式P=mv可知，珠子的沖量P與珠子的質量m成正比，密度越大的珠子運動能量就越大，研磨效率也相對越高。由于韌性較高的無機顏料（如碳黑、酞青藍、氧化鐵等）需要超細研磨，加之要追求更高的研磨效率和理想的光澤度，使用高密度的研磨珠業(yè)已成為一條解決途徑。而砂磨機生產(chǎn)商又配合了這一要求，主要有以下兩點原因使之成為可能： 高輸入能量密度砂磨機的產(chǎn)生：現(xiàn)代砂磨機的發(fā)展趨勢之一是研磨缸的體積變小，而配置的馬達功率變大，所輸入能量密度就急劇增大。相關對照