超微粉体技术与超微粉碎机模板.docx

超微粉体技术与超微粉碎机模板.docx

《超微粉体技术与超微粉碎机模板.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超微粉体技术与超微粉碎机模板.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

超微粉体技术与超微粉碎机模板

超微粉体技术与超微粉碎机

一、超微粉体技术的发展与应用

超微粉体技术是近几十年来新兴的一门科学技术,它源自古老的传统粉碎技术,而将其粉碎的概念向前大大延伸了。

所谓”超微粉体”,国内外当前对这一名词尚无严格的界定。

有人定义粒径小于100um的为”超微粉体”,也有人定义粒径小于1um的为”超微粉体”。

但一般的习惯做法是小于500目（即30um）以下的粉体,即称之为”超微粉体”。

如此定义正是源于采用传统的任何工艺方法,都很难将固形物料粉碎到如此的细度。

在日常生活中,人们在形容纤细的东西时,时常会说:

”细如发丝”。

经过机械加工中常见的测量工具——千分尺,我们即可测量到人的发丝直径。

一般为70～80um。

由此可知,超微粉体的粒径要比人的发丝直径还要纤细得多。

固形物质经过超微粉碎后,使其处于微米甚至纳米尺寸时,该物质的物理、化学特性都将发生极大的变化。

例如:

TiO2,当其粒度为20nm时可见光的遮盖力最佳,可作为高档油漆、油墨材料。

粒径减小到10～60nm时,则具有透明性,强紫外线光的吸收能力,可作为高档化妆品及透明涂料等。

又如植物花粉,被誉为”微型营养宝库”,对人体有优良的保健作用,但花粉的单体都具有坚硬的外壳,直接服用则无法被人体吸收。

而经过超微粉碎,使花粉破壁,有效成分得以完全释放,由此开发的花粉系列产品,可直接被人体所吸收。

利用”超微粉体”的特异性能,在军事上涂装于飞机、舰船和坦克的表面,可制成隐身飞机、舰船和坦克,在航天领域,可制成耐高温、高压的轻型材料及新型燃料。

在化工、塑料、油漆、涂料等行业中,”超微粉体”可制成高强度、高附着力的高档新产品。

在医药和医疗领域,将药品制成”超微粉体”,经研究表明,可提高药品的溶出度,减轻毒副作用,无论内服或外用,都能明显提高疗效。

特别是在中医药领域,”超微粉体”技术可改变传统的中医手段,中药材经”超微粉碎”细化后,可直接用于口服,从而免除了饮片、煎煮等繁锁的工艺,这样就大大方便了病人用药。

不但如此,经研究表明,经”超微细化”后的中药,只相当于原方剂用药量的十分之一,甚至更少,这就能够大大节省宝贵的中药材资源,对提高全民族健康,有效保护环境,都有深远的意义。

不但如此,经过”超微粉体”技术,使难溶或微溶于水的有效成品,经细胞破壁,还将大大提高药品的生物利用度,降低毒性。

这对于中医药走向世界,开创了全新的途径。

总之,”超微粉体技术”是一门跨行业的新兴技术领域,在中国从八、九十年代开始才逐步被越来越多研究部门和行业所重视。

今后,必将在新材料、医药、日化、保健、化工、军工、电子、航天等领域内取得全新的长足的发展。

二、超微粉碎的制备技术

超微粉体的制备一般有物理和化学两种方法。

物理方法中,又可划分为干法和湿法两种。

在化学方法中,又可分为气相法、液相法等。

在物理方法中,干法超微粉碎又可分为球磨机、震动磨机、气流粉碎机等,湿法超微粉碎机械中包括液流粉碎机、均质机等。

在化学方法中,气相法又包含真空蒸发法、气相化学反应法、等离子体法等。

在液相法中,主要有沉淀法、氧化加氢分解法、还原法、喷雾干燥法、冷冻干燥法等。

可是,无论采用何种方法,首先它必须满足以下基本条件:

1．产品的粒度细、分布狭窄,能满足生产或科研的实际要求。

2．产品纯度高,不含任何杂质,产品无污染,对环境无破坏。

3．能耗低、产量高,生产成本低廉,生产效率高。

4．工艺简单、连续,自动化程度高。

5．生产安全可靠。

下面重点介绍物理方法中的气流粉碎机。

气流粉碎机属于物理方法中干法粉碎类。

气流超微粉碎机。

当前,在工业上应用十分广泛,以其结构简单、产品细、分布狭窄、纯度高而享有盛名。

气流超微粉碎机有以下几种基类型:

（1）水平圆盘式气流粉碎机;

（2）循环管式气流粉碎机;

（3）对喷式（逆向）气流粉碎机;

（4）撞击板式（靶式）气流粉碎机;

（5）流化床式气流粉碎机。

在上述五种气流粉碎机中,流化床式气流粉碎机是最新一代开发的气流粉碎装置,上世纪八十年代初诞生于德国Alipne公司。

流化床气流超微粉碎机集多喷管技术、流化床技术和卧式分级技术于一身,实现了流场多元化及料层流态化与卧式分级化体系。

另外,采用了气体密封等多项新技术,可保证该机安全、高效、稳定地运行。

另外,该机还具有以下几个特点:

（1）对低熔点、热敏性、磨损性物料、金属矿及非金属矿的粉碎分级是其它任何机械方法所无法取代的,系统几乎无磨损,粉体纯度极高。

（2）由于气流加速急剧膨胀,其静温下降,因此粉碎过程是在低温下瞬间进行的。

（3）采用多喷管超声速流化床式气流粉碎,能耗低,粉碎强度大,能粉碎莫氏9级以上的物料,并同时保证超细粉的纯度。

（4）配有高精度分级机,经过调节分级机转速以及系统参数,能得到粒度细、纯度高、粒度分布狭窄的产品。

（5）系统经多次收尘处理,几乎无粉尘飞扬,有利环保。

由于流化床气流超微粉碎机节约能量、磨损小、结构紧凑、体积小、能力大,对热敏性

和纤维材料的粉碎表现出独特的效果。

同时,引起了国内外粉碎行业的极大重视。

该机当前应用领域正在扩大,是对传统的气流粉碎机极大的挑战。

该机型的出现被日本FreundIndustrialco.Ltd.誉为”划时代的新设备”。

三、流化床式气流超微粉碎机的组成及工作原理。

大型流化床式气流超微粉碎机组由空压机、空气净化器系统、超音速气流粉碎机、分级机、旋风分离器、除尘器、排风机等组成。

中、小型流化床式气流超微粉碎机,一般将超音速气流粉碎机、分级机、旋风分离器及除尘器、排风机等组合成一体机,可大大节省占地面积,有利于安装、运输和使用。

1．粉碎原理

流化床式气流超微粉碎机由料仓、螺杆加料器、进料室、粉碎室、旋风分离器、除尘器等组成。

首先,待粉碎物料由料仓经螺杆加料器,输送至进料室,在重力作用下物料落入粉碎室。

粉碎室四周和设有相向排列的经特殊设计的高压进气喷嘴。

经过净化和干燥的压缩空气自喷嘴射出,形成超声气流。

物料在高速气流交点中心发生碰撞,瞬间内被粉碎。

经粉碎的粒子随气流上升至分级室,合格的粒子随气流进入旋风分离器,最终获得所需产品,尾气进入除尘器排出。

较大的颗粒在分级机作用下,重新回落粉碎室,再次被粉碎,直至获得合格的产品。

2．气流分级原理

在超细粉碎过程中,要想获得数微米甚至更微细的粉体,采用普通的筛分方法是行不通的。

因此本机在分级室内设置有涡轮式分级系统,这是利用离心力场的典型结构。

粉碎室内被粉碎的物料,受上升气流的推动,在分级室卧式涡轮分级机的作用下,如果在涡轮旋转断面边缘处有同一颗粒,此颗粒将受到离心力场两种不同力的作用。

即由涡轮旋转而产生的离心惯性力F和气流阻力R。

假设颗粒的粒径为d、密度为δ、介质的密度为ρ、颗粒的切向速度为Ut、涡轮平均半径为r、介质粘度为η、颗粒的径向速度为Ur。

这两个力可分别用下列方程式表示:

R=3πηdUr

当颗粒较大时,所受离心力大于阻力,即F>R时,大颗粒沿涡轮切线方向飞向分级室器壁,然后返回粉碎室重新被粉碎。

当离心力小于阻力,即F

四、介绍一种全新流化床式气流超微粉碎机

流化床式气流超微粉碎机,是克服了众多气流式粉碎机缺点上的基础上逐步发展完善的。

尽管具有许多的优势和美誉,但与其它机械式粉碎机相比较,气流粉碎机的最大缺点是能量利用率低,即单位产量能耗偏高,对于附加值较低的产品,难于承受高额费用。

针对传统流化床式超微粉碎机能耗高的原因进行认真的分析,不难看出:

传统的流化床超微粉碎机,一般采用沿粉碎室内壁平行、对称排列若干喷嘴,在单一平面内形成对射,物料在其焦点瞬间被粉碎。

这种设计二十余年来一直被广泛采用。

这种设计喷嘴的方法,虽然能够有效的粉碎物料,可是,正如上文所提到的,此种粉碎模式也存在着一个严重的问题,即待粉碎的物料,只能在一个近似平面的范围内进行粉碎。

一般粉碎室的底部为卸料方便,都设计成圆锥形,由进料装置送入粉碎室内的物料,一旦落入设在粉碎室下方的圆锥体内,物料即进入了一个盲区,无法继续进行粉碎,这是其一。

其二,粉碎区域仅限于一个近似平面的范围内,势必粉碎区域狭窄,物料受到气流夹带,受到冲击、挤压和摩擦的机会相对较少。

其三,此种结构,在物料被粉碎的过程中,其流态化状态也仅限于喷嘴的上方,而沉积于粉碎室下方锥体内的物料不能形成流态化的状态。

正因如此,造成了传统流化床式超微气流粉碎机能耗较高,而效率偏低的主要原因。

为了扭转能耗偏高的难题,北京微菱互信机械设备有限公司,历经十余年的不懈努力,坚持探索,终于取得了突破性进展。

该公司最新研制成功的新一代流化床式气流超微粉碎机,彻底改变了传统粉碎机,设置喷嘴的方法,而是在粉碎室周边同一平面内,与该平面形成一定的夹角,喷嘴向下对称设置,与此同时,在粉碎室的下方中央另设一垂直向上的喷嘴,与设置在粉碎室同一平面内,与该平面形成一定的夹角,向下设置的喷嘴,形成对应关系,全部喷嘴中心线共同交汇于一点,且合力为零。

即全部喷嘴聚焦于同一点。

此种喷嘴的设置,突破了传统流化床式气流粉碎机,粉碎区域近似于平面的弊端,北京微菱互信机械设备有限公司推出的新一代产品,将粉碎区域由近似的平面形,而发展为圆锥形,大大扩展了流化床式气流粉碎机的粉碎区域,使得待粉碎的物料在粉碎室内获得了更多的碰撞、挤压和相互摩擦的机会。

另外,由于粉碎室底部圆锥形的下方设有向上的喷嘴,落入粉碎室圆锥体内的物料,也能及时被喷嘴射出的高速气流夹带而被及时粉碎,消除了以往粉碎室下方锥体内的盲区。

因此,从下至上粉碎室、进料室至分级室在喷射气流的作用下形成了完整的流态化状态。

不但如此,北京微菱互信机械设备有限公司新一代流化床式气流粉碎机,还在每一个喷嘴的前方,设置了混合管,即借助喷嘴射出的强大气流,在喷嘴四周形成相正确低压区,而将待粉碎的物料吸入混合管,在高速气流的作用下,使物料增加了更多的碰撞机会。

大量实践证明,新一代流化床式气流超微粉碎机,与传统机型相比较,在能耗相同的情况下,可提高效率1～2倍,从而大大降低了生产成本,提高了劳动效率。

北京微菱互信机械设备有限公司,在新一代流化床式气流超微粉碎机,除彻底改变了喷嘴的设置,增加了喷嘴前方的混合管外,还采用了全新的密封装置,它不同于传统机型的动静环密封装置或迷宫式密封装置,而是采用空气全封闭式密封装置,没有运转部件,因此不产生磨损等,使设备运转更平稳更安全。

五、提高流化床式气流超微粉碎机生产效率的几点建议:

流化床式气流超微粉碎机,在干式粉碎机中,以其结构简单,能实现连续进料和出料,既不会使物料过细,也不会使物料过粗,只有合格尺寸的物料,才能被源源不断地及时输送出来,其粒度分布陡直。

另外,由于该机型的粉碎原理,是经过特殊设计的喷嘴,产生超音速的高速气流,待粉碎的物料,在超音速气流的加速下,互相碰撞,挤压和摩擦在喷嘴的交汇处瞬间被粉碎。

由于物料不与器壁等内设部件发生强烈撞击,因此设备经久耐用,更重要的是保证了物料粉碎后的高纯度。

另一个重要的特点是,由喷嘴喷射出的气体,在粉碎室内形成绝热膨胀,物料在粉碎过程中,不会温度升高。

相反,物料是在低温下瞬间被粉碎,这种粉碎方式,对热敏性物料的粉碎,无须另加冷媒,也能保证其理化性质不变。

可是,正如本文曾提出的,流化床式气流超微粉碎机,单位产量能耗偏高,尽管该机型具有许多优点,但对于低附加值的产品,仍显得负担过重。

尽管如此,人们对流化床式气流粉碎机仍寄予很大的热情与期望。

有些学者认为:

如果能把流化床式气流超微粉碎机工作效率提高1～2倍,这将是非常有意义的一件事情,由于该机型工作效率提高,将开拓出更加广阔的应用前景。

许多人还在不懈地为此作出相关的努力。

在我们长期从事流化床式气流超微粉碎机的研制、开发与使用的过程中,积累了一定的实践经验。

要想提高超微粉碎机的工作效率,首先应从两部分来考虑,即粉碎机本身及其操控条件。

现综合简述如下:

（1）严格控制进料量:

进料速度要适当、均匀。

另外,还要考虑采用何种进料方式,有的物料需采用螺旋上料器,有的物料则需采用振荡下料,要视物料自身的特性来决定下料方式。

最重要的是保证粉碎室内能源源不断地得到物料的供给,满足粉碎室内物料的一定浓度。

实践证明,无论物料浓度偏低,还是物料浓度过高对成品的产量都会造成不良的影响。

物料浓度低,物料间接触的机率小,物料浓度高,将影响气流速度,两者都不利效率提高,应视气压、物料特性以及机体自身的特性,严格控制好物料的进料速度。

（2）提高气流速度和粒子的冲击概率。

这要从两个方面来约定。

首先,喷嘴的设计要合理,喷嘴的布局也十分重要,只有满足以上两方面的要求,才能达到提高生产效率的目的。

传统方式的流化床式气流超微粉碎机,喷嘴的设置是环粉碎室四

周平行向对排列,从喷嘴喷射出的气流集中在一个近似平面的范围内,粉碎区域狭窄,不利于提高粒子的冲击概率。

另外,此种设计的弊端,还反应在喷嘴下方的粗粉,很少有机会被重新粉碎,形成盲区。

北京微菱互信机械设备有限公司研制开发的新型流化床式气流

超微粉碎机,打破了传统设置喷嘴的模式,在粉碎室的同一平面内,与此平面形成一定夹角,向下分别对称设置数个喷嘴,另外,在粉碎室的底端,与之相反设置一垂直向上的喷嘴,与其余喷嘴的中心线,共同指向同一焦点。

物料在全部喷嘴所喷射出的气流的共同作用下,形成圆锥形聚集到焦点上,物料被瞬间粉碎。

另外,在喷嘴的前方,设置混合管,使粉碎室内不存在盲区,提高了粒子的冲击概率,仅此项改造,可提高功效150～200%。

（3）优化分级结构。

分级是超微粉碎系统的至关重要的环节。

流化床气流超微粉碎机一个最显著的特点,即能实现连续的进料和出料,防止物料过细粉碎,造成不必要的能源消耗。

根据涡轮式分级原理,适当加大分级轮直径、提高转速、降低空气流量是确保分级机分离粒径细小的根本保证。

要根据不同物料的特点和具体要求,来控制好以上三者之间的关系。

（4）进入超微粉碎机的原始物料要尽可能细小。

为达到此目的,应在进行超微粉碎前,应采用普通粉碎机进行预粉碎处理,这是节约能源和提高单位产量的最直接、最效的方法。

（5）确保流化床式气流超微粉碎机,整个封闭系统的气密性要求,包括管道、阀门、设备的全封闭装置等,不应有泄漏存在。

总之一句话,要把宝贵的空气动力能源,集中用在喷嘴上,努力提高气体流速和压力。

（6）产品收集和除尘器要保证送气顺畅,不应阻力过大。

这个部分的系统装置既要保证收集到合格的产品,又要保证环境的要求,不被污染,但装备过余庞杂,事必给整体工作带来太多的负担。

六、结语

”超微粉体技术与超微粉碎机”在中国还是近十余年来的新鲜事

物。

许多理论尚处在不断的探索阶段。

伴随着测量技术和粉碎理论的不断完善和发展,相信超微粉体技术与超微粉碎机,将在中国不同的技术领域得到更加广泛的应用,为推动中国国民经济发展,做出新的巨大贡献。