以高速磨機(jī)為中心的微粉技術(shù)

1、以高速磨機(jī)為中心的微粉技術(shù)微粉碎機(jī)可分為軋輥式、高速回轉(zhuǎn)式、媒體式、氣流式、摩擦剪切式等多種。其中，告訴回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)主要是用高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生沖擊、剪切、摩擦作用，實(shí)現(xiàn)粒子的微細(xì)化。 這種形式的粉碎最早為捶擊式，是一種歷史悠久的典型粉碎機(jī)。但是，近年來(lái)，由于從不同角度進(jìn)行研究，逐漸開(kāi)發(fā)了許多新機(jī)種。特別是對(duì)于新材料的出現(xiàn)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多更高性能、更高效率的粉碎機(jī)。例如：作為靜電復(fù)印的顯像粉劑，為了實(shí)現(xiàn)這種調(diào)色圖來(lái)噢的精密級(jí)粉碎、過(guò)去大多采用氣流式粉碎機(jī)，但最近已開(kāi)發(fā)出新結(jié)構(gòu)的機(jī)械式高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)了能耗低、效率高的微粉碎處理。 AM系列沖擊式超微粉碎機(jī)1高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù)

2、高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的粉方法有很多種。根據(jù)形狀和結(jié)構(gòu)可分為錘擊式、轉(zhuǎn)盤(pán)式、軸流式、環(huán)形式。另外，根據(jù)粉碎原理又可劃分為沖擊粉碎式和摩擦（壓縮、剪切）式兩大類(lèi)。圖1的分類(lèi)還顯示出了個(gè)中粉碎機(jī)的平均粒徑和粉碎能力之間的關(guān)系。 1.1錘擊式 錘擊式是在回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上安裝固定式或搖擺式的振錘或葉片。作為分級(jí)機(jī)構(gòu)，多采用篩網(wǎng)進(jìn)行從中碎到100µm的較粗粒子的粉碎。 在他的轉(zhuǎn)子上，通常安裝馬鐙狀的搖擺銼，適合周速最高達(dá)100m/s的高速回轉(zhuǎn)，因此也有高的粉碎能力。 1.2轉(zhuǎn)盤(pán)式 轉(zhuǎn)盤(pán)式如銷(xiāo)磨機(jī)或渦輪式磨機(jī)。在轉(zhuǎn)盤(pán)上固定著銷(xiāo)或葉片等沖擊元件，是一種直徑方向比軸向更大的裝置。這種形式的粉碎機(jī)一般比錘擊式有更大

3、的周速。所以可能進(jìn)行更微細(xì)的粉碎。作為分級(jí)機(jī)，除了采用篩網(wǎng)之外，還采用截口點(diǎn)更小的風(fēng)力分級(jí)機(jī)。另外，為了能使沖擊時(shí)的相對(duì)速度更大，已設(shè)計(jì)了使用2個(gè)回轉(zhuǎn)圓盤(pán)逆向回轉(zhuǎn)的微粉化結(jié)構(gòu)。 AM是這種微粉碎機(jī)的通用機(jī)型。圖3示出AM粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)原理。它主要由沖擊時(shí)粉碎室和氣流分級(jí)室兩部分組成。粉碎室由粉碎轉(zhuǎn)子和帶圓弧漕的定子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子盤(pán)上面裝有舒數(shù)量不等的錘頭，其周速高達(dá)100m/s乃至更高。分級(jí)室由分流環(huán)和分級(jí)葉輪構(gòu)成。粉碎和分級(jí)分別由各自電機(jī)帶動(dòng)，由于內(nèi)裝可調(diào)速的空氣分級(jí)器，因而可得到所需的合適粒徑分布均勻的制品。經(jīng)分級(jí)后的粗粉，再度回到粉碎是室粉碎。AM粉碎機(jī)的特點(diǎn)是進(jìn)風(fēng)量大，可以抑制溫度上升，非常適

4、合各種粉體涂料、樹(shù)脂原料和熱弱性材料的粉碎。其應(yīng)用范圍也廣泛。 近來(lái)對(duì)本機(jī)進(jìn)行了新的開(kāi)發(fā)。通過(guò)改進(jìn)轉(zhuǎn)子上的沖擊元件，增加了物料粉碎過(guò)程中碰撞機(jī)率，因而提高一倍以上粉碎處理能力。另外，為適應(yīng)用戶便于清潔的需要，本機(jī)也采用開(kāi)口式結(jié)構(gòu)，使一種便于清洗的機(jī)型。 1.3軸流式 軸流式粉碎機(jī)物料在粉碎過(guò)程中一邊回轉(zhuǎn)，一邊做軸向移動(dòng)進(jìn)行粉碎。為了控制產(chǎn)品粒度，在沖擊元件和分級(jí)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量的調(diào)節(jié)。 在2個(gè)粉碎室的出口處安裝內(nèi)經(jīng)不同的環(huán)狀物進(jìn)行粒度控制。另外，在本裝置中，沒(méi)有被粉碎到一定尺寸的殘留物，通過(guò)螺旋噴嘴排出。原料進(jìn)入錐形料斗后，被裝在粉碎室和襯套之間的小型沖擊元件粉碎，更通過(guò)有效的壓

5、碎剪切效果，達(dá)到數(shù)m的最微小粉碎。另外，還開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的偏心回轉(zhuǎn)，壓縮效果更高的粉碎機(jī)。 JM立式高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)更是另一種高性能軸流式微粉碎機(jī)。 有加料器定量共給并與空氣一起從下部吸氣口進(jìn)入機(jī)內(nèi)的物料，經(jīng)皮帶拖動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻分散后到達(dá)轉(zhuǎn)子與定子襯套之間形成的粉碎區(qū)。轉(zhuǎn)子和定子陳套的表面部分分別制成特殊形狀的多溝槽，并于定子襯套壁面摩擦為主的粉碎。這種與通常依靠轉(zhuǎn)子葉片棱角的沖擊力進(jìn)行粉碎機(jī)理很不相同。本機(jī)的基本上制品粒度范圍d50=5-20µm，分布均勻，且有球狀化效果，電能消耗省。圖5示出這種機(jī)型的粉碎原理和外形。 1.4環(huán)形式 環(huán)形粉碎機(jī)是軸流式粉碎機(jī)的一種。

6、其轉(zhuǎn)子和襯套件留很小間隙，兩者表面都加有許多溝槽。粉碎過(guò)程中在其中形成強(qiáng)烈的渦流，與這種有效粉碎密切相關(guān)。它比其他粉碎機(jī)更能得到均勻的剪切速度場(chǎng)。所以能保證粒度十分均勻的微粉產(chǎn)品。 通過(guò)粉碎帶的流體模擬可以看出高速回轉(zhuǎn)的多葉片和襯套周邊的流體分布。在葉片的間隙部分發(fā)出小渦流，促進(jìn)粒子的頻繁撞擊和粉碎。 這種粉碎原理不同于歷來(lái)的高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)，也有別于氣流粉碎機(jī)。從圖7可以看出這種粉碎機(jī)的粉碎處理能力和產(chǎn)品平均粒徑與過(guò)去高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)比較。例如：對(duì)纖維素來(lái)說(shuō)，應(yīng)對(duì)該機(jī)能將纖維粉碎到30µm以下，這一點(diǎn)是過(guò)去的高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的。 由于本機(jī)能單獨(dú)設(shè)定粉碎和分級(jí)部分轉(zhuǎn)速，所以能將產(chǎn)品

7、平均粒徑控制在5-10µm較寬范圍內(nèi)隨意變化。 環(huán)形粉碎機(jī)還可以用于粒子的球狀化處理。如對(duì)靜電照明用的調(diào)色涂料，不僅要求粒徑，還要求形狀和表面特性，這是因?yàn)檫@些特性對(duì)涂料粒子的帶電性、流動(dòng)性、清洗型具有很大影響?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)原料在機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間或處理溫度等方法來(lái)滿足這些要求。 1.5刀片式 刀片磨機(jī)利用高速回轉(zhuǎn)的銳利刀片和固定襯套之間產(chǎn)生空氣渦流，使粉碎物之間發(fā)生碰撞、剪切來(lái)實(shí)現(xiàn)粉碎。 該機(jī)對(duì)難粉碎原料（纖維質(zhì)、彈性質(zhì)）粉碎特別有效。為了能清掃機(jī)內(nèi)的殘留物，采用了門(mén)蓋方式，打開(kāi)門(mén)蓋，粉碎轉(zhuǎn)子露出，很方便清洗，對(duì)于食品工業(yè)小批量多品種特別適合。 該機(jī)平均粒徑可達(dá)10µm，粒度

8、分布范圍窄，其能量消耗僅為氣流磨的一半。 2高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的粉碎極限 高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)如上述可分為多種形式，即使在一種粉碎機(jī)中也復(fù)合了沖擊、剪切、磨擦等不同粉碎機(jī)原理。所以應(yīng)看成復(fù)合作用，但在沖擊式粉碎機(jī)中，粒子和沖擊元件的沖擊速度是起決定性主要因素。 另外，粉碎效果不僅和粉碎機(jī)的機(jī)械條件相關(guān)，也和物料的物性相關(guān)。原料為脆性材料是，沖擊遠(yuǎn)見(jiàn)給粒子最大的沖擊力PmaxN，可以根據(jù)Hertz接觸應(yīng)力理論推算出大概值，然后根據(jù)這個(gè)沖擊力，利用平松式算出粒子內(nèi)部發(fā)生的抗拉力Spa。 另一方面，粒子（體積Vp)的破壞強(qiáng)度Ss和碎粒的裂紋的分布概率有關(guān)，所以能用威布爾式表示：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以歸納成下式計(jì)算：

9、St=aVp-6(a、b：常數(shù)) 因此當(dāng)粒子受到的皮壞力Sf避破壞強(qiáng)度Ss更大時(shí)，粒子就發(fā)生破壞，由此就能求出沖擊引起的粉碎粒子的極限直徑dpb(m)。以石灰石為例，沖擊元件為鋼制件時(shí)的物性值和實(shí)驗(yàn)常數(shù)。綜合上述兩式進(jìn)行粉碎，就能獲得石灰石在沖擊速度為V時(shí)，相應(yīng)的粉碎極限粒徑。 3不同類(lèi)型粉碎機(jī)的粉碎效果 （1）篩網(wǎng)分級(jí)式?jīng)_擊式粉碎機(jī) 由于篩網(wǎng)的網(wǎng)眼比粉碎粒子極限粒徑大，因此，未經(jīng)充分粉碎的粒子也被送到系統(tǒng)外，粉碎效果不好。 （2）使用氣流分級(jí)的沖擊式粉碎機(jī)，有與直徑達(dá)的粒子在磨機(jī)內(nèi)反復(fù)循環(huán)，結(jié)果得到更細(xì)的粉碎，效果比篩網(wǎng)好。 （3）氣流分級(jí)沖擊磨碎機(jī)粉碎機(jī)，該類(lèi)型機(jī)綜合了剪切、磨擦等功能，能

10、得到5-10µm的微粉，比沖擊性粉碎細(xì)度效果顯著。 但是，由于實(shí)際粉碎處理能力常和產(chǎn)品粒度成反比，所以必須按客觀要求平衡選擇機(jī)種。 4機(jī)型的選擇和運(yùn)行 4.1粒度 高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)是一種包括錘擊式、壓縮、剪切、磨料式的廣譜型粉碎機(jī)，也是一種粉碎粒度范圍廣泛的封閉式粉碎機(jī)。當(dāng)粉碎比大時(shí)，根據(jù)原料的粉碎性能，原料和產(chǎn)品的粒度，可選擇普通粉碎機(jī)和特蘇粉碎機(jī)的組合，構(gòu)成高效率的多級(jí)粉碎。從上述介紹中，可知其粉碎粒度從錘擊式、轉(zhuǎn)盤(pán)式到軸流式、環(huán)形式逐漸變細(xì)。另一方面，磨碎式又比沖擊式更能得到微細(xì)產(chǎn)品。如果為了直接從粉碎機(jī)中得到微細(xì)產(chǎn)品，使用沒(méi)有篩網(wǎng)的氣流分級(jí)機(jī)構(gòu)有效的。 4.2形狀控制 在沖擊粉碎機(jī)中，由于原料特性（如結(jié)晶）和機(jī)械特性（如沖擊元件硬度、速度）的不同，破壞粒子的形狀而有所不同。通過(guò)反復(fù)粉碎，壓縮剪切效果的微粉碎和一般沖擊粉碎機(jī)相比，粒子縱寬尺寸要小，所以更易于形成球狀化粒子。 4.3弱熱性物質(zhì) 雖然大多該種原料采用氣流粉碎，但近年來(lái)使用沖擊式粉碎機(jī)增多，由于AM機(jī)進(jìn)風(fēng)量大，冷卻和細(xì)度好，非常適合這種粉碎；另一方面，可采用冷風(fēng)乃至液氮冷卻的粉碎機(jī)。 4.4其他 有些原材料對(duì)氛圍要求苛刻，