粉体技术设备现状及发展趋势

粉体技术设备现状及发展趋势【摘要】综述了粉碎设备的特点及其发展，从工作原理、结构特点及前景和发展感趋势。作用机理出发介绍了几种典型的粉碎设备，并说明了其利用【关键词】粉体技术破碎设备超细磨设备一、传统粉碎设备类型有：1、颚式破碎机是由于活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，使得物料在两颚板之间被压碎。2、圆锥式破碎机外锥体是固定的，内锥体被安装在偏心轴套里的立轴带动作偏心回转，物料在偏心回转，物料在两锥体之间受到压力与弯曲力而被破碎。3、辊式破碎机物料在两个作相互旋转的辊筒之间被压碎。4、锤式破碎机物料被快速旋转的锤子所击碎，锤子自由悬挂在转盘上，并被其带动。5、反击式破碎机物料被快速旋转的转子上刚性固定的打击板打碎，并且撞击到反击板上而进一步被破碎。二、传统粉磨机械可分为下列类型：1、笼式破碎机简称笼磨机，它利用快速旋转的笼子对物料进行冲击粉碎。适用于细碎和粗磨脆性及软质材料，一般在玻璃工业中应用比较多。2、轮碾机物料在旋转碾盘上被滚动的圆柱形碾轮所压碎及磨碎。适用于细碎和粗磨中硬及软质料。3、立式磨又称环辊磨，磨辊受到弹簧的作用紧压在旋转磨盘上，物料即在磨盘及磨辊之间被压、研碎，然后被空气带走。适用于细磨软、中硬质料。4、球磨机物料与研磨体在旋转的筒体中，由于研磨体被筒体带起，然后从一定的高度下落，能将物料击碎和磨碎。适用于粗、细磨硬质料和磨蚀性料。5、自磨机又称无介质磨机，它基本上不用研磨体，物料在旋转筒体中被带起，然后从一定高度下落，物料相互间产生连续不断的碰撞而被击碎和磨碎。适用于细碎、粗、细磨中硬和硬质料。6、锤击磨物料被高速度旋转的锤头击碎，锤头是自由地悬挂或固定在转盘上，击碎后的物料被下面的空气带走，若使用热空气时，还可以同时进行物料的干燥。适用于细碎和粗磨软、中硬质料。7、辊压机物料在一对相向转动的轧辊中被压碾碎，平滑高压轧辊的直径是长度的3倍。一个轧辊具有固定可调底座，粉碎所需的压力由液压系统施加于另一个轧辊上，轧辊通过万向轴由安装在轴上的行星减速装置驱动，物料从漏斗喂入两个轧辊的缝隙中，被压出来的物料成片状，压片中含有粗粒和细粒，所以必须通过二次粉磨把压片松散开。适用于粗磨和细磨脆性物料。三、超细粉碎设备我们通常采用的粉碎方法主物料细微状态下，其物理及化学性质均会有明显的变化并出现许多优良性能。由于超细粉体粒度细、表面积大、分布均匀而且缺陷小：大大加快化学反应的速度；为了利用这些特殊的性能，现代化工、电子技等对其所用物料的细度提出了更高的要求，因此，超细粉碎技术应运而生。从二十世纪40年代起国外就开始注重以超细粉碎、分级及改性为基础的深加工技术。目前，国外的超细粉碎设备已经可以加工细度为0.5——10μm任意窄级别的粉体。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。超细粉碎设备按不同的粉碎方式可分为：机械冲击式粉碎机、振动磨、气流粉碎机、搅拌磨等。1、机械冲击式粉碎机机械冲击式粉碎机的作用机理是利用围绕水平或垂直轴高速旋转转子上的冲击元件（棒、叶片、锤头等）对物料施以激烈的冲击，并使其与定子间以及物料与物料之间产生高频的强力冲击、剪切等作用的粉碎设备。它结构简单，操作容易；单位能耗的粉碎能力大，设备运转费用低；容易调节粉碎产品的粒度；可连续自动运转；占地面积小。2、气流粉碎机也称为气流磨、喷射磨或流能磨是一种比较成熟的超细粉碎设备。与其它超细粉碎设备不同，其粉碎原理是利用高速气流或过热蒸汽的能量使颗粒相互产生冲击、碰撞、摩擦而实现超细粉碎或解散的设备。它广泛应用于化工、非金属的超细粉碎，气流磨产品不但粒度细，还具有粒度分布较窄、颗粒形状规整、纯度高。活性大、分散性好等特点。目前工业上应用的气流粉碎机主要类型有：扁平式气流粉碎机、循环式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、流态化对喷式气流粉碎机。气流粉碎机的一般原理为：将干燥无油的压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成超音速气流，喷出的射流带动物料做高速运动，使颗粒相互碰撞、摩擦而粉碎。被粉碎的物料随气流到达分级区，达到细度要求的物料最终由捕集器收集，没有达到要求的物料再返回粉碎室继续粉碎，直至达到所需细度并被捕集为止。(1)离心转子式分级机。该分级机是分级设备中的主导产品，现有多家公司生产，其关键部件略有不同。分级机工作部件主要是一高速旋转的转子，当气固两相流通过转子间隙由外向内运动时，颗粒在离心力场作高速旋转。较大的颗粒在强大离心力的作用下，被抛向器壁而失去动能，并在重力作用下，由排料口排出；较小的颗粒则在气体粘滞力的作用下，随气流向转子内部运动，成为产品而由出料口排出。(2)多次分散超微粉分级机。针对微细粉体的精密分级，在传统转子式分级机的基础上发展了带有多次分散风的分级机，这是一种切割粒径小至1µm的精密分级机。原料在一次空气的夹带下切向进入转子分级区域，沿器壁流动的同时被径向三次风吹散，空气与合格的细粉经过叶轮和细颗粒出口作为产品而收集；粗颗粒和团聚颗粒在下落的过程中，通过一个导向叶片环被分级区底部切向导入的二次空气再次分散。其处理能力为50一1500kg／h，空气耗量为15—150m3／min，转子转速为800—2300r／min。(3)多转子微粉分级机。本分级机是由上部多个转子构成的分级腔和底部分散装置组成的大处理量分级机，原料在分级机的底部被流化分散，然后被上升气流带入分级区。细粉通过转子叶片后在上部提出，进入收集器。粗粉及团聚颗粒在下落过滤中。与切向导入的二次气流相遇再次分散后，通过底部的出口阀卸出。该机专门为高细度、大处理量的分级过程而设计。其能力为1—6t／h，空气耗量为15—600m3／min，转子的转速为300—2300r／rain。分级切割粒径为5—15#m。(4)DS型分级机。这也是一种无转子的半自由涡式分级机，舍有微细颗粒的两相流，在负压的作用下旋转进入分级机。经沿上部筒体壁旋转分离后，部分空气和微粉通过插入管离开分级机；剩余部分需要进一步分级的物料，通过中心锥体进入到分级区，由于离心力的作用被分成粗粉和细粉。二次空气经过可调整角度的叶片进入分级室，以使颗粒充分分散。提高其分级效率。3、高细球磨高细球磨机用于大处理量的高细度研磨过程，为了适应高细度的研磨过程，磨机的机构及工艺参数与普通球磨机有所不同。研磨介质对物料的研磨和机械活化作用可以大大的提高物料的水化等反映性能，这是其它大处理设备所不能取代的。粉磨流程的通常形式是一级的开路粉磨系统。4、振动磨振动磨的工作原理是将物料和磨介装入弹簧支撑的磨筒内，由激振装置驱动磨机筒体做圆周运动，通过磨介的高频振动使物料相互冲击、摩擦、剪切而粉碎。原料粒径最大约40mm，研磨成品粒径一般可在2mm——1μm范围内任意选择，达到亚微米级，且有较强的机械化学性能，能耗低，易于工业规模生产，主要用于非金属矿的深加工。5、搅拌磨搅拌磨主要是由一个填充小直径研磨介质的研磨筒和一个旋转搅拌器组成。它是由电动机通过变速装置带动磨筒内的搅拌器回转，搅拌器回转时其叶片端部的线速度大约是3——5m/s左右，高速搅拌时还要大4——5倍。在搅拌器的搅动下，磨介与物料多维循环运动和自转运动，从而在磨筒内不断地上下左右相互置换位置，产生剧烈地运动，由磨介重力以及螺旋回转产生的挤压力对物料进行摩擦、冲击、剪切作用而粉碎。由于它综合了动量和冲量的作用，因此能有效地进行超细粉磨，细度达到亚微米级。6、离心磨机离心磨机是一种新开发的可用于超细粉碎的新型设备，目前尚处于工业试验或试生产阶段。在设计上，离心磨与常规的筒式磨机不同，它的磨矿室围绕某一固定轴旋转，并以某一预先确定的频率和振幅做机械振动，而不是做简单的绕轴旋转运动。这样，可以不受筒式磨机那样的临界转速的限制，使得给定功率和磨机的体积减小，磨矿效率显著提高。这种磨机可将矿物原料磨至很高的细度或比表面积。适用于细度要求较高的粉碎作业。四、结语：粉体工程前景1、超微粉体技术的前景进入新世纪后的信息技术、生物技术和新材料技术的发展带动了粉体技术研究内容的深入和应用开发水平的提高。超微粉体技术不再仅仅是粉碎分级等简单的物理单元作业，而是在新的科学氛围和新的技术平台上与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科的交融。即使是在那些简单的物理单元作业中，新材料、计算机和测控技术的应用，也在不断使这些技术和设备推陈出新，更新换代。超微粉体技术对资源和废气物的最小化，再利用和再循环具有技术上的重要作用，因此粉体产业是发展循环经济重要技术支撑产业。当前党中央、国务院对发展循环经济非常重视。因此超微粉体技术具有巨大的发展空间和广阔的应用前景。2、中国粉体设备发展前景目前，中国粉体工业正处在蓬勃发展时期，超微粉碎技术是伴随着现代高技术和新材料产业而发展起来的一项新的粉碎工程技术，现已成为最重要的工业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意义。物料经超细化后，随着其表面积的剧增，可引起其它性能的变化，而大幅度地提高材料的使用效果和利用率。超细微粉正在渗入整个工业部门和高技术领域，被誉为现代高新技术的原点。超微粉碎技术已被广泛应用于化工、冶金、矿业、建材、日化、食品、医药、农业、环保和航空航天等诸多领域。中国粉体行业已成为一个跨行业、跨学科的大产业，全国粉体业的产值已占到第一、二产业产值总和的一半以上，在国民经济当中占有重要地位。参考文献[1]马成福.超细粉碎和分级设备进展与分析【J】.2009，5：4—5[2]房丽娜，马正先，李慧，张在美.粉碎设备及技术的发展历程与研究进展.济南大学2005,7(21):178—181[3]郑水林.非金属矿粉碎与分级设备现状及发展趋势.中国矿业大学.2008：3—4[5]潘永泰，路迈西等．煤用破碎设备的现状与评价【J】．选煤技术，2006，(5)：57—60．