气流粉碎机

第四节气流粉碎机1气流粉碎机原理利用高速气流（300～500m/s）或过热蒸汽（300～400℃）的能量使颗粒产生相互冲击、碰撞、摩擦剪切而实现超细粉碎，广泛应用于化工、非金属矿物的超细粉碎，是最常用的超细粉碎设备之一。（1）气流粉碎机的工作原理将压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成亚音速或超音速气流，喷出的射流带动物料作高速运动，使物料碰撞、摩擦剪切而粉碎。被粉碎的物料随气流至分级区进行分级，达到粒度要求的物料由收集器收集下来，未达到粒度要求的物料再返回粉碎室继续粉碎，直至达到要求的粒度并被捕集。压缩空气或过热蒸汽通过喷嘴后，产生高速气流且在喷嘴附近形成很高的速度梯度，通过喷嘴产生的超音速高湍流作为颗粒载体。物料经负压的引射作用进入喷管，高压气流带着颗粒在粉碎室中作回转运动并形成强大旋转气流，物料颗粒之间不仅要发生撞击，而且气流对物料颗粒也要产生冲击剪切作用，同时物料还要与粉碎室发生冲击、摩擦、剪切作用。如果碰撞的能量超过颗粒内部需要的能量，颗粒就将被粉碎。粉碎合格的细小颗粒被气流推到旋风分离室中，较粗的颗粒则继续在粉碎室中进行粉碎，从而达到粉碎目的。（1）气流粉碎机的粉碎过程优点：1）80%以上的颗粒是依靠颗粒间的相互冲击碰撞被粉碎的，只有不到20%的颗粒是通过颗粒与粉碎室内壁的碰撞和摩擦被粉碎。可以粉碎莫氏硬度为1～10的材料，经气流粉碎后的物料平均粒度细，最细可以达到0.2μm，一般为0.5μm～20μm；粒度分布较窄，可以满足窄粒度分布产品粉的要求；2）由于压缩空气在喷嘴处绝热膨胀会使系统温度降低，颗粒的粉碎是在低温瞬间完成的，从而避免了某些物质在粉碎过程中产生热量而破坏其化学成分的现象发生，尤其适用于热敏性物料的粉碎。加工温度低（小于气流温度），材料破碎时的应变率高，可粉碎低熔点、热敏性和生物等材料。可粉碎低熔点和热敏性材料及生物活性制品。（2）气流粉碎机的特点3）气流粉碎纯粹是物理行为，既没有其它物质掺入其中，也没有高温下的化学反应，因而保持物料的原有天然性质。颗粒表面光滑，颗粒形状规整，纯度高，活性大，分散性好。4）因为气流粉碎技术是根据物料的自磨原理而实现对物料的粉碎，粉碎的动力是空气。粉碎腔体对产品污染极少，粉碎是在负压状态下进行的，颗粒在粉碎过程中不发生任何泄漏。只要空气经过净化，就不会造成新的污染源。缺点：能耗较大，生产成本较高。（2）气流粉碎机的特点第一类是只对细度有要求的粉，越细越好。如西药、中草药、保健品、农副产品、海产品、AC发泡剂、灭火粉、非金属矿粉、刚玉、金刚石、碳化硼、电气石、玻璃、荧光粉、树脂、石墨、稀土材料、助剂、颜料、化妆品等；第二类是对粒度分布有较高的要求，要求粒度分布窄。如磨料、复印粉、激光打印粉、钴酸锂粉、猛酸锂粉等，气流粉碎机在这些行业中能发挥很好的作用，其优越性是其他粉碎设备所不能替代的；第三类是钕铁硼磁粉、金属微粉和黑索今微粉等，这类微粉一般采用气流粉碎方法制备，其所用的气体都是惰性气体，如氮气等，否则会有燃烧爆炸的危险。（3）气流粉碎机应用扁平式（也称圆盘式）循环管式单喷式（也称靶式）对喷式惰性气体粉碎机气流粉碎机的种类:2气流磨分类扁平式气流粉碎机扁平式气流粉碎机，也称圆盘式气流磨，是美国FluidEnergy公司在1934年研制成功的。扁平式气流粉碎机是工业上应用最早和最广泛的气流粉碎机，国外商品名称Micronizer。扁平式气流粉碎机(spiraljetpulverizer)工作原理：待粉碎物料由文丘里喷嘴加速至超音速导入粉碎室内。高压气流经入口进入气流分配室，分配室与粉碎室相通，气流在自身压力下通过喷嘴时产生超音速甚至每秒上千米的气流速度。喷嘴与粉碎室成一锐角，故以喷射旋流粉碎室并带动物料作循环运动，颗粒与机体及颗粒之间产生相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎。粗粉在离心力作用下被甩向粉碎室周壁作循环粉碎，微细颗粒在向心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入旋风分离器进行捕集。11扁平式气流粉碎机工作原理图文丘里喷嘴喷嘴粉碎室内衬外壳扁平式气流粉碎机粉碎过程：物料经加料口由喷射式加料器的喷嘴加速，导入粉碎室，在旋转气流带动下发生相互碰撞、摩擦、剪切而粉碎。细粉被气流推到粉碎室中心出口管，在旋风分离器中呈螺旋状运动缓降到贮斗中；废气由废气排出管排出；粗粒在离心作用下被甩到粉碎室周壁作循环粉碎。扁平式气流粉碎机外形图扁平式气流粉碎机优点：结构简单，操作方便，拆卸、清理、维修容易，并能自动分级。缺点：当被粉碎的物料速度较高时，随气流高速运动与磨腔内壁会产生剧烈的冲击、摩擦、剪切作用，导致粉碎室壁的磨损，并造成粉体的污染，尤其是对于硬度很高的材料（如碳化硅，氧化硅），磨损更严重。16扁平式气流粉碎机注意：粉碎室的内壁应选用超硬、高耐磨的材料制造。例如刚玉、氧化锆、超硬合金等。扁平式气流磨不适合于超硬、高纯材料的超细粉碎。17循环管式气流磨循环管式气流磨，又称为立式环形喷射式气流磨，也具有内分级作用。循环管式气流磨可分为等圆截面和变截面循环管式气流磨。其中用得最多的是JOM系列（也称O型）变截面循环管式气流磨。循环管式气流粉碎机原料由文丘里喷嘴加入粉碎区，气流经一组喷嘴喷入不等径变曲率的跑道形循环管式粉碎室，并加速颗粒使之相互冲击、碰撞摩擦而粉碎。旋流带动被粉碎颗粒沿上行管向上进入分级区，在分级区离心力场的作用下使密集的料流分流，细颗粒在内层经百叶窗式惯性分级器分级后排出即为产品，粗颗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎。循环管的特殊形状具有加速颗粒运动和加大离心力场的功能，以提高粉碎和分级的效果。广泛应用于填料、颜料、金属、化妆品、医药、食品、磨料以及具有热敏性、爆炸性化学品等的超细粉碎。循环气流粉碎机工作原理图文丘里NozzleClassifierFinePowderCoarsepowderComminutingRoomCompressedAir20循环管式气流磨物料颗粒高速进行粉碎区后，高压空气带动颗粒沿管道运动。由于管道呈O型，内外圈半径不同，内外层物料运动路径及速度都不同。各层物料颗粒之间产生相对运动，发生摩擦、剪切、碰撞粉碎作用。同时，由于离心力的作用，密集的颗粒流分层，粗粒处在外层，细粒在内层并向内聚集，最后由排料口排出，粗粒则继续粉碎。循环管式气流粉碎机外形图22循环管式气流磨特点：粉碎室内腔截面不是真正的圆截面，循环管各处截面也不等，而分级区和粉碎区的弧形部分也不是圆周的一部分，即曲率半径是变化的。颗粒在粉碎室内能加速运动，离开粉碎室后能减速上升，能加速颗粒在分级室内的运动，加大离心力场，提高粉碎和分级效果。23循环管式气流磨优点：主机结构简单，操作方便；粉碎的同时具有自动分级功能；主机设备体积小，生产能力大；产品细度好，可至3~0.2μm。缺点：气流与物料对管内壁的冲刷、磨损太严重，因此不适合硬度较高的材料的细化。粉碎效率是各类气流磨中最低的，能耗最大。24扁平式和循环管式气流磨有一共同点，即第一次撞击是物料在气流作用下，借助于管壁或板实现的，以后的撞击才可能是颗粒之间的撞击。对管壁的磨损和对产品的污染不可以加工较硬的物料靶式气流粉碎机（TargetTypeFluidEnergyMill）利用高速气流挟带物料冲击在各种形状的靶板上进行粉碎。除物料与靶板发生强烈冲击碰撞外，还发生物料与粉碎室壁多次的反弹粉碎，因此，粉碎力特别大，尤其适合于粉碎高分子聚合物、低熔点热敏性物料以及纤维状物料。根据原料性质和产品粒度要求选择不同靶板形状。靶板作为易损件，必须采用耐磨材料制作，如碳化物、刚玉等。早期靶板式气流磨结构早期靶式气流粉碎机：物料由加料管进入粉碎室，经喷嘴喷出的气流吸入并加速，再经混合管进一步均化和加速后，直接与冲击板（靶板）发生强烈碰撞。为了更好地均化和加速，混合管大多做成超音速缩扩型喷管状。粉碎后的细颗粒被气流带出粉碎区，进入位于冲击板上方的分级区进行分级，经分级的颗粒被气流带出机外捕集为成品，粗颗粒返回粉碎区再行粉碎。粉碎产品较粗，动力消耗也较大，因而应用受到限制。JetNozzleMixingPipeFeedComminutingRoomImpactingTarget27靶式气流粉碎机工作原理：粉碎物料在混合管中与高压气流相混合并加速，高速冲击靶板而粉碎。细粉随气流从出口排出，并进入分级器中分级；粗粉返回加料斗重新导入粉碎室继续粉碎。为了更好地混合和加速，混合器大多做成超音速喷管状。（a）物料经过喷嘴（b）物料不经过喷嘴单喷式气流粉碎机的二种粉碎方式示意图⑦①②③④⑤⑥①②③④⑤⑥靶式气流粉碎机优点：简单、操作方便。粉碎力特别大，粉碎效率高，尤其运用于低熔点、热敏性物料以及高分子聚合物的粉碎。缺点：产品较粗，能耗大。高速运动的物料颗粒和气流对靶板有强烈的冲蚀作用，靶板磨损严重，会造成产品的污染。QBN450型靶式气流粉碎机30对喷式气流粉碎机对喷式气流粉碎机，又称逆向喷射磨，是一种物料在超音速气流中自身产生对撞而实现超细粉碎的装置。特点：利用相对运动的气流，颗粒从第一次撞击开始就依靠相互之间的冲撞，减少了对管壁的磨损和对产品的污染，可以加工较硬的物料。31对喷式气流粉碎机对喷式气流粉碎机最早出现于德国，我国从20世纪80年代初开始从国外引进该类粉碎机，并自主开发、生产。目前，国内用得较多的是特罗斯特型（TrostJetMill）、马亚克型（MJP）和QLM型等。32对喷式气流粉碎机工作原理：物料由料斗进入，被加料喷嘴喷出的高速气流喷入粉碎室，同时粉碎喷嘴将分级室落下的粗粒喷入粉碎室，物料对撞并被粉碎后，随气流上升至分级室。在分级室，气流形成主旋流，使颗粒发生分级。由于粗粉位于分级室外围，在气流带动下，退回粉碎室进一步粉碎，细粉经中间出口排到机外进行气固分离和产品回收。TrostJetMill的工作原理：34流化床对撞式气流粉碎机流化床对撞式气流粉碎磨：将对喷原理与流化床中膨胀气体喷射流相结合。流化床式气流粉碎机是德国20世纪80年代的新产品，主要生产厂家是德国Alpine公司，美国、日本、中国也有公司生产。QLD流化床式气流粉碎机35工作原理：36流化床对撞式气流粉碎机工件原理：物料通过阀门进入料仓，螺旋将物料送入研磨室；空气通过逆喷嘴喷入研磨室使物料呈流态化。被加速的物料在各喷嘴交汇点汇合，在此，颗粒互相冲撞、摩擦、剪切而粉碎。粉碎的物料由上升气流输送至涡轮式超细分级器，细粉产品经出口排出，较粗的颗粒沿机壁返回磨矿室，尾气进入除尘器排出。37流化床对撞式气流粉碎机粒子在高速喷射气流交点碰撞，该点位于流化床中心。靠气流对粒子的高速冲击及粒子间的相互碰撞而使粒子粉碎，与腔壁影响不大。磨损大大减弱。流化床内对撞气流交汇点示意图（a）物料经过喷嘴（b）物料不经过喷嘴流化床对喷式气流粉碎机的两种形式结构示意图①②③④⑤⑥⑦⑧①③④⑤⑥⑦⑧②⑨产品细度高（d50=3～10μm），粒度分布窄且无过大颗粒；粉磨效率高，能耗低，产量大，比其它类型的气流磨节能50%；采用刚玉、碳化硅或PU（环）等作易磨件因而磨耗低，产品受污染少，纯度高，可加工无铁质污染的粉体，也可粉碎硬度高的物料；结构紧凑，简单；噪音小；可实现操作自动化。但造价较高。（a）平面汇聚式（b）空间汇聚式流化床对喷式气流粉碎机的二种粉碎室结构形式示意图①③④②①③④②41流化床对撞式气流粉碎机优点：粉碎效率高，能耗低：气流带颗粒呈多角度对撞，作用力大，粉粒的受力复杂，外加的能量被粉粒充分吸收，喷射功损耗少；把流化床原理与平卧式涡轮超细分级器相结合，使细料及时排出，减少了因细粉过粉碎而损失的能量。与圆盘式气流磨相比，平均能耗减少30~50%。42流化床对撞式气流粉碎机磨损轻，污染少：从第一次撞击，粉粒主要是进行相互之间的冲撞，对室外壁冲撞少。设备体积小，占地面积少：在同等生产能力的前提下，流化床对撞式气流磨比圆盘式气流磨体积减少1