粉體研磨設(shè)備和磨介的選擇與應(yīng)用
Robert E.Schilling，P.E.和Margaret Yang
Union Process股份有限公司
俄亥俄州阿克倫
在本文中，我們將討論與化學(xué)應(yīng)用和化學(xué)工業(yè)相關(guān)的介質(zhì)研磨技術(shù)?；瘜W(xué)應(yīng)用包括材料、化學(xué)工藝和化學(xué)工業(yè)中使用的操作(包括介質(zhì)研磨技術(shù))的廣泛物理化學(xué)知識(shí)。介質(zhì)研磨技術(shù)在固體化學(xué)加工的三個(gè)主要領(lǐng)域具有重要意義。第一個(gè)領(lǐng)域是研磨物料的粒度減小;第二種是混合和研磨幾種物質(zhì)以形成新的混合物;第三個(gè)領(lǐng)域是原料的活化或釋放。隨著研磨在化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，正確選擇研磨設(shè)備變得至關(guān)重要。
有許多不同類型的研磨設(shè)備，如球研磨設(shè)備，更適合原材料的粗磨處理。這些工廠使用的"大"介質(zhì)的尺寸從20毫米不等，并且可以生產(chǎn)大約10微米到網(wǎng)目尺寸的材料。其他研磨設(shè)備，如Attritors(立式攪拌磨)，更適合"中等"粒度的顆粒。使用3至10mm的磨介可生產(chǎn)出粒度約為1至10微米的材料。研磨技術(shù)的最新進(jìn)展是針對超細(xì)粒度亞微米或納米級(jí)的應(yīng)用。這些高性能小磨介砂研磨設(shè)備通過使用0.1至1mm大小的磨介生產(chǎn)亞微米級(jí)的粒度。
第一臺(tái)小型、中型磨粉機(jī)是20世紀(jì)50年代杜邦公司開發(fā)的立式砂研磨設(shè)備。從那時(shí)起，出現(xiàn)了新的研磨技術(shù)，從球研磨設(shè)備到臥式磨，到窄間隙研磨設(shè)備，再到近幾年開發(fā)的高速循環(huán)砂研磨設(shè)備。
如前所述，不同類型的研磨設(shè)備適用于不同的加工要求。在選擇研磨設(shè)備類型和磨介尺寸時(shí)，需要考慮幾個(gè)重要因素。一般來說，進(jìn)料越粗，研磨介質(zhì)就應(yīng)該越大、越致密。由于可能產(chǎn)生更大的沖擊力，因此需要更大、更重的介質(zhì)。還應(yīng)考慮最終粒徑，所需的末端粒度越細(xì)，研磨介質(zhì)應(yīng)越小。由于可用于進(jìn)行精細(xì)研磨的表面積較大，因此小磨介對更細(xì)的端部顆粒尺寸更有效。
一些高效的生產(chǎn)工藝是利用、結(jié)合兩種研磨技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行互補(bǔ)。高效研磨的一個(gè)例子是使用諸如Attritor(立式攪拌磨)之類的研磨設(shè)備進(jìn)行第一階段研磨，最后的超細(xì)研磨使用小磨介砂研磨設(shè)備進(jìn)行的。這兩個(gè)階段的過程最大限度地提高了兩種研磨技術(shù)的效率。
研磨設(shè)備和磨介選擇過程中需要考慮的另一個(gè)重要方面是與物料接觸的結(jié)構(gòu)材料。加工高純或高活性材料時(shí)，通常需要研磨設(shè)備接觸部件盡可能純度一致、惰性和無污染。在這些情況下，研磨設(shè)備接觸零件和研磨介質(zhì)可以由各種類型的不銹鋼或陶瓷制成。一些研磨設(shè)備部件也可以內(nèi)襯或涂覆不同類型的聚合物。
立式循環(huán)研磨設(shè)備—Q系列
近年來，許多涂料、氮化硅、氧化鋁等材料供應(yīng)商將他們的注意力集中在一種"新"類型的"高速循環(huán)研磨"上，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的分散性。實(shí)際上，這種"高速循環(huán)研磨"并不是一種"新"技術(shù)。1976年，Andrew Szegvari博士(UNION PROCESS的創(chuàng)始人)獲得了這種快速循環(huán)研磨的專利?；诖思夹g(shù)，設(shè)計(jì)并制造了Q系列設(shè)備(圖1)。多年來，數(shù)百個(gè)不同行業(yè)在其研磨過程中成功應(yīng)用了Q系列設(shè)備。
Q系列 Attritor(立式攪拌磨)將研磨主機(jī)與配備了高速分散器和低速掛壁攪拌的大型預(yù)混缸結(jié)合在一起。(圖2)。研磨設(shè)備設(shè)計(jì)用于高速循環(huán)研磨，預(yù)混缸中的所有研磨物料每7-8分鐘通過研磨室1次或每小時(shí)通過大約8次。這種泵速度高，物料分散均勻、粒度分布窄以及更快的研磨。Q系列中使用的磨介大小范圍為3mm到10mm。
GT是小磨介砂磨機(jī)家族的最新成員。它可將部分物料研磨到100nm以下甚至更細(xì)，特殊設(shè)計(jì)的"TEETH"研磨結(jié)構(gòu)多組排列。這種專有設(shè)計(jì)消除了軸擺動(dòng)和研磨振動(dòng)，同時(shí)提供了更大的隨機(jī)磨介運(yùn)動(dòng)，以提高研磨效率。GT系列設(shè)計(jì)使用0.2mm至2.0mm的磨介。
與Deltamill一樣，研磨齒可在整個(gè)研磨腔中提供定向均勻的磨介分布。研磨設(shè)備可用于連續(xù)和循環(huán)模式。所有研磨設(shè)備都可以使用無金屬部件生產(chǎn)，用于某些陶瓷應(yīng)用，這可能是一個(gè)考慮因素。
GT系列砂磨機(jī)采用研磨缸四周環(huán)形分離器設(shè)計(jì)。它由一系列圓環(huán)組成，環(huán)之間有適當(dāng)尺寸的墊片，這種新設(shè)計(jì)消除了分離器堵塞。
由于這一位于研磨缸末端的堅(jiān)固且大的開放式篩網(wǎng)區(qū)域，與其他研磨設(shè)備相比，維護(hù)和清潔要容易得多。將蓋子從研磨缸端部拉開是一件簡單的事情，這很容易將分離器取出來以便維修。
干磨加工是出料粒度平均為2至3微米或更大的產(chǎn)品的理想選擇。
干磨具有許多潛在的成本節(jié)約效益。
干法加工可以降低運(yùn)輸成本，因?yàn)椴牧峡梢栽诓辉黾右后w重量的情況下運(yùn)輸;
它還可以降低生產(chǎn)成本和能源，因?yàn)椴恍枰獜淖罱K產(chǎn)品中除去液體;
干磨還可以消除與廢液處理相關(guān)的成本，由于更嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)，廢液處理成本越來越高。
SD系列 ATTRITORS(立式攪拌磨)可以在批處理或連續(xù)模式下操作。該系列設(shè)備適用于較難研磨的材料，如金屬粉末、金屬碳化物和玻璃熔塊。SD系列使用的磨介尺寸通常為5-13mm，進(jìn)料尺寸可粗至1/2英寸。如果以分批方式操作，最終產(chǎn)品的尺寸可以達(dá)到2-3微米。
SD系列也用于制造彌散強(qiáng)化金屬(DSM)。在這一過程中(稱為機(jī)械合金化或冷焊)，運(yùn)動(dòng)孔隙導(dǎo)致研磨介質(zhì)首先將金屬和添加劑破碎成小顆粒，然后將它們攪拌在一起形成團(tuán)聚體。通過重復(fù)該過程，各種金屬均勻混合并分散，形成新的合金成分(DSM)。
顏料行業(yè)也使用SD系列Attritors(立式攪拌磨)干粉研磨一些顏料，以進(jìn)行顏色開發(fā)。
HSA系列使用2-3mm小磨介，運(yùn)行速度更高，通常從400-2000 RPM。具有獨(dú)特的專利設(shè)計(jì)概念，包括新的軸/臂配置和側(cè)卸料濾網(wǎng)。這種特殊的設(shè)計(jì)組合允許研磨設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)細(xì)粉，這些細(xì)粉通過離心 力從研磨設(shè)備中排出。然而，由于使用的磨介尺寸較小，進(jìn)料僅限于40目和更細(xì)，出料通常在2-5微米范圍內(nèi)。
SD和HSA研磨設(shè)備都可以設(shè)置空氣分級(jí)機(jī)或篩分機(jī)，以形成閉合的研磨工藝回路。通過不斷對細(xì)料進(jìn)行分類，并將過大的材料重新送回研磨設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)非常高效和細(xì)致的粒度分布研磨。
?陶瓷制品 | ?化學(xué)制品 | ?煤炭和焦炭 |
?纖維和纖維素 | ?食品 | ?玻璃料 |
?機(jī)械合金化 | ?金屬氧化物 | ?金屬粉末 |
?礦物質(zhì) | ?顏料 | ?塑料和橡膠 |
除了全系列的生產(chǎn)型研磨設(shè)備外，Union Process股份有限公司還生產(chǎn)許多不同類型的研究和實(shí)驗(yàn)室型研磨設(shè)備。這些實(shí)驗(yàn)室型研磨設(shè)備是在各種研磨條件下確定可行性和測試不同配方的非常有用的工具。
Union Process不僅可以提供廣泛的研磨設(shè)備，還可以提供"專有技術(shù)"和支持，以滿足客戶的具體要求。
1945年作為立式攪拌磨的發(fā)明人，在美國俄亥俄州的Akron成立了Union Process Inc.，攪拌研磨技術(shù)成為Union Process 公司的起點(diǎn)。
2005年，美國Union Process進(jìn)入了中國成立外資企業(yè)：青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司，致力于設(shè)計(jì)研發(fā)生產(chǎn)"立式攪拌磨&臥式砂磨機(jī)"，可提供真空、惰性氣體保護(hù)、低溫液氮、防爆等特殊工況研磨分散混料和自動(dòng)化產(chǎn)線，在硬質(zhì)合金、先進(jìn)陶瓷、納米材料、片狀金屬粉、磁性材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
美國UP青島工廠—青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司
立式攪拌磨發(fā)明人專業(yè)設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)"臥式砂磨機(jī)&立式攪拌磨"
79年超細(xì)研磨、分散、混料和自動(dòng)化產(chǎn)線的設(shè)備經(jīng)驗(yàn)
官網(wǎng)：http://www.middletea.com
地址：青島市市北區(qū)會(huì)昌路11號(hào)
掃碼點(diǎn)擊關(guān)注"美國UP青島工廠"微信公眾號(hào)
來電享免費(fèi)實(shí)驗(yàn)，7×24小時(shí)咨詢熱線（0532）80822686