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干货 影响气流粉碎效果的9大因素!

作者:ag客户端 日期:2019-11-23 18:33 人气:

  气流粉碎是利用高速气流或过热蒸汽的能量对固体物料进行超细粉碎,是最常用的超细粉碎方式之一,广泛应用于非金属矿、药品、化工、冶金、新材料、陶瓷材料、锂电材料、稀土材料、稀有金属、石英、阻燃材料

  与球磨机、振动磨、机械冲击磨等超细粉碎设备不同,气流粉碎设备有其独特的结构与工艺参数,如气流磨的种类及形状尺寸、气流量、工作压力(喷嘴入口压力)、喷嘴种类及尺寸、喷嘴的布置(空间位置)、分级轮的种类及转速等,均会不同程度地影响粉碎效果。

  不同种类的气流磨,必然会有结构、参数上的差异,从而导致其粉碎过程及粉碎机理有所差别。

  因此,根据不同的要求选择不同种类的气流粉碎设备,不论对于优化粉碎工艺还是节能,都是非常必要的。

  相比其它的粉碎设备,气流粉碎设备产量偏低,能耗较高,适合加工要求高、附加值高的产品。但是,磨机尺寸对粉碎效率的影响使得开发大型气流粉碎设备的前景非常可观。

  研究表明,提高气流磨的功率,粉碎效率将会得到较大的提高。气流磨功率的提高,则有赖于磨机尺寸的放大,可以预见,气流磨大型化,将会是今后的发展趋势。

  气流磨的工作压力是影响喷射气流速度的重要因素,往往工作压力越大,喷射气流速度越高。在气流平稳、颗粒随流性较好的情况下,喷射气流的速度越高,往往被加速的颗粒其碰撞速度越高,因而粉碎程度越大,产品粒度越小。

  但在高入口压力条件下,颗粒相互冲击作用较为剧烈,颗粒碎裂产生的子颗粒具有尖锐的棱角,圆形度比低压力下的要低。

  另外,当工作压力过高时,产品颗粒的粒径下降不明显,而能耗急剧增大,因此一般采取的压力不宜过高。当提高入口压力无法获得相应的高产量和足够的细度时,必须考虑能耗、成本及磨机的效率等问题。

  给料速率与磨腔内气-粒两相流的颗粒浓度及颗粒持料量极为相关,给料速率偏低时,磨腔内的颗粒浓度较低,颗粒所携平均动能较高,产品的粒度可能较细;当给料速率偏高,磨腔内的颗粒浓度较高时,颗粒的碰撞几率较高,碰撞冲击强度较低,粉碎速率降低或升高都有可能。因此,需要考虑颗粒的碰撞几率和所携带的平均动能两者之间的平衡,选择最佳的给料速率。

  持料量与产品中位径的关系呈“鱼钩”曲线,即存在一个持料量(范围),使得产品颗粒的中位径最小。

  喷嘴是形成高速喷射气流的部件,喷嘴的型号、尺寸很大程度上决定了喷射气流的速度、形状及稳定性,而喷嘴的空间分布,则影响到颗粒加速及碰撞区域的流场。

  一般的流化床式气流磨,通常都采用拉瓦尔喷嘴,得到的产品细度亦会相应比采用其它喷嘴得到的要小。平滑、满足气流参数的喷嘴形状,有利于获得能量损耗最小的高速、平稳、集中的喷射气流,从而提高粉碎效率。

  气流粉碎采用的工质一般为干燥无油的空气或过热蒸汽,在某些特殊情况下需粉碎易燃、易爆物料时,采用氮气及惰性气体等作为工质。

  工质不同,其喷射速度、粉碎流场等也会有差别,采用不同工质改进气流粉碎工艺,是今后的一个重要研究方向。

  分级装置是用于控制气流粉碎产品粒度分布的部件,通过分级装置,符合要求的细粉成为最终产品,未来达到细度要求的颗粒被分级装置隔离,重新回到磨腔内进行粉碎。分级装置不仅使得成品粉的粒度较细、粒度分布紧凑,而且减少了颗粒的过磨,对于提高粉碎效率有重要意义。

  分级轮的类型(卧式和立式)、叶片结构及流场均会影响到分级效果,一般情况下仅通过分级轮转速来控制分级粒度分级轮转速存在一个最优值,使得产品粒度最细。

  各种材料的颗粒由于其物理化学性能不同,其粉碎过程有一定差异。通常对于硬度较低的物料,其粉碎较容易,在更低的磨机要求及能耗情况下,即可获得要求细度的产品;而硬度较高的物料,其粉碎要困难得多,因而对磨机的工作条件要求更高(工作压力和分级装置等),得到的产品粒度也会相对较粗。

  助磨剂的添加有利于提高产品细度、提高粉碎效率,降低能耗,提高分级效率与精度及改善产品的性能。

  合适种类与用量的分散剂有助于改善磨腔内颗粒的分散性,从而提高粉碎效率和产品细度;此外,高性能分散剂可能是今后采用气流粉碎制备纳米级颗粒的重要前提条件。

  参考资料:[1] 彭飞.陶瓷颗粒在流化床式气流磨中粉碎行为的研究[D].华南理工大学

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