超細(xì)粉粉碎設(shè)備技術(shù)發(fā)展

1、超細(xì)粉碎加工技術(shù) 根據(jù)粉碎加工技術(shù)的深度和粉體物料物理化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用性能的變化，一般將細(xì)粉體和微細(xì)粉體分為101000m（細(xì)粉），0.110m（超細(xì)粉）和0.0010.1m的細(xì)粉一般采用傳統(tǒng)的粉碎或磨粉設(shè)備及相應(yīng)的分級(jí)設(shè)備等進(jìn)行加工，這種加工技術(shù)稱為磨粉；小于0.1m的超微細(xì)粉目前還難以完全用機(jī)械粉碎的方法加工，需要采用其他物理，化學(xué)，方法進(jìn)行加工；一般將加工0.110的超細(xì)粉體和相應(yīng)的分級(jí)技術(shù)稱為超細(xì)粉碎。超細(xì)粉碎技術(shù)與現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展 超細(xì)粉碎技術(shù)是伴隨現(xiàn)代高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)，如微電子和信息工程，高技術(shù)陶瓷，高技術(shù)陶瓷和耐火材料，高聚物基復(fù)合材料，生物化工，航天技術(shù)，新能源等以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)

2、步和資源綜合利用及深加工等發(fā)展起來的一項(xiàng)新的粉碎工程技術(shù)。現(xiàn)已成為最重要的工礦物及其他原材料深加工技術(shù)之一，對(duì)現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。超細(xì)粉體由于粉度細(xì)，分布窄，質(zhì)量均勻，缺陷少，因而具有比表面積大，表面活性高，化學(xué)反應(yīng)速度快，溶解度大，燒結(jié)溫度低且燒結(jié)體強(qiáng)度高，填充補(bǔ)強(qiáng)性能好等特性以及獨(dú)特的電性，磁性，光學(xué)性能，廣泛應(yīng)用與高科技陶瓷，微電子及信息材料，塑料，橡膠及復(fù)合材料填料，潤(rùn)滑劑及高溫潤(rùn)滑材料，精細(xì)磨料及研磨拋光劑，造紙?zhí)盍霞巴苛细呒?jí)耐火材料及保溫隔熱材料等高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)。具有特殊功能的高科技陶瓷是近20年迅速發(fā)展的新型材料，被稱之為繼金屬材料和高分子材料后的第三大材料

3、。在制備高性能陶瓷材料時(shí)，原料越純，粒度約細(xì)，材料燒成溫度約低，強(qiáng)度和韌性越高，一般要求原料的粒度小于1m甚至0.1m。超細(xì)粉碎技術(shù)與設(shè)備的新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)鄭水林(武漢工業(yè)大學(xué)北京研究生部,北京100024)摘要綜述了近5年來超細(xì)粉碎與分級(jí)技術(shù)的新進(jìn)展及21世紀(jì)初的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞超細(xì)粉碎;精細(xì)分級(jí);設(shè)備 伴隨著超細(xì)粉體材料在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,20年來超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)技術(shù)已發(fā)展成為重要的非金屬礦及其它原材料深加工技術(shù)之一。近5年來,超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)技術(shù)在微電子、高級(jí)陶瓷、高聚物基復(fù)合材料、新型建材、高級(jí)紙張、高檔油漆涂料、精細(xì)化工、藥品和保健品等應(yīng)用領(lǐng)域的需求驅(qū)動(dòng)下又有了新的進(jìn)展。這一

4、進(jìn)展主要體現(xiàn)在設(shè)備結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、單機(jī)處理能力、耐磨性、工藝配套、自動(dòng)控制以及單位產(chǎn)品能耗等性能的改進(jìn)。在中國(guó),從1995年至今,超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)及設(shè)備也取得了明顯的進(jìn)展,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)或發(fā)明專利的超細(xì)粉碎技術(shù)和設(shè)備的數(shù)量較前10年顯著增加。以下就這一進(jìn)展的主要方面進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述。1超細(xì)粉碎 目前,國(guó)內(nèi)外超細(xì)粉碎設(shè)備的主要類型有氣流磨、機(jī)械沖擊式超細(xì)磨機(jī)、攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)、塔式磨、旋風(fēng)自磨機(jī)、離心磨、高壓射流粉碎機(jī)等。其中氣流磨、機(jī)械沖擊式超細(xì)磨機(jī)、旋風(fēng)自磨機(jī)等為干式超細(xì)粉碎設(shè)備;高壓射流粉碎機(jī)、攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)、塔式磨等既可以用于干式也可以用于濕

5、式超細(xì)粉碎1。111氣流磨 目前工業(yè)上應(yīng)用的氣流磨機(jī)主要有扁平(圓盤)式、循環(huán)管式、靶式、對(duì)噴式、流化床逆向噴射式等幾種機(jī)型,幾十種規(guī)格。這些氣流磨廣泛用于滑石、石墨、硅灰石、鋯英石、高嶺土、重晶石等非金屬礦物以及磨料(碳化硅、氮化硼、石榴子石、剛玉等)、化工原料、粉劑農(nóng)藥、顏料、保健藥品、稀土等的超細(xì)粉碎加工。1995年以來國(guó)產(chǎn)氣流磨在仿制和消化吸收國(guó)外設(shè)備的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新,尤其是在靶式氣流磨、流化床式氣流磨以及提高氣流磨的耐磨性等方面。在國(guó)產(chǎn)塔靶式氣流磨基礎(chǔ)上改進(jìn)的球靶式氣流磨克服了現(xiàn)有靶式氣流磨的不足,使靶面磨損減輕、不易積料,提高了粉碎效率和粉碎細(xì)度。這種改進(jìn)后的球靶式氣流磨的主要技術(shù)

6、參數(shù)為:工作壓力016MPa ;耗氣量1020m3/ min ;壓縮機(jī)功率75kW;輔助功率10kW;給料粒度150m ;產(chǎn)品細(xì)度(d97)320m ;產(chǎn)量80160kg/ h。這種氣流磨用于重質(zhì)碳酸鈣的超細(xì)粉碎加工,產(chǎn)品平均粒徑(d50)015m ,d95= 2m ;d97= 3m ;最大粒徑9m2。圖1和圖2所示是在AL PINE流化床式氣流磨基礎(chǔ)上改進(jìn)的新式流化床式氣流磨。其中圖1所示的改進(jìn)型對(duì)撞式流化床氣流磨的特點(diǎn)是:增大了現(xiàn)有對(duì)撞式流化床氣流磨傳輸區(qū)的長(zhǎng)度,使其長(zhǎng)度L /直徑D達(dá)到310 ,在分級(jí)區(qū)和粉碎區(qū)之間增加足夠高的磨體。使傳輸區(qū)氣流平穩(wěn),分級(jí)輪負(fù)荷減少,能獲得更高產(chǎn)量和理想的

7、粒徑,而且機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠,調(diào)機(jī)工作量減少,明顯地改善了對(duì)撞式流化床氣流磨的性能中國(guó)實(shí)用新型專利CN2302950Y,1999年1月6日公開。圖3所示的對(duì)噴式流化床超細(xì)氣流粉碎機(jī)的主要特點(diǎn)是:在每個(gè)超音速氣流噴嘴產(chǎn)生的氣射流前面都設(shè)置了混合管,使每股氣流都能攜帶盡可能多的顆粒做高速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生碰撞,提高了粉碎效率;在粉碎室內(nèi)設(shè)置的上升筒及物料流導(dǎo)向體使碰撞后的氣固流得到控制,尤其是控制流化原料的氣量,使流化氣量既可保證原料均勻分布在各混合管的入口前,同時(shí)又不致使大顆粒上升到分級(jí)區(qū),有利于分級(jí);設(shè)置二次風(fēng)口,引入二次風(fēng)防止小顆粒隨大顆粒一起下降到混合管的入口處,產(chǎn)生過磨現(xiàn)象,保證粒度的均勻性,同時(shí)

8、提高產(chǎn)量中國(guó)發(fā)明專利CN1129610A , 1996年8月28日公開。江蘇昆山市超微粉碎機(jī)廠首次在引進(jìn)德國(guó)630AFG機(jī)型的基礎(chǔ)上開發(fā)成功了Q YF - 720型流化床氣流粉碎機(jī),提高了國(guó)產(chǎn)流化床氣流粉碎機(jī)的單機(jī)處理能力。112機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī) 目前,機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的主要機(jī)型有:日本細(xì)川公司的超細(xì)粉磨機(jī)(國(guó)內(nèi)機(jī)型為CM51型超細(xì)粉碎機(jī))、德國(guó)AL PINE公司的Circoplex分級(jí)研磨機(jī)(國(guó)內(nèi)機(jī)型為J ZC - 400型和CZM型)、在離心自磨機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)的DJM900型超細(xì)粉碎機(jī)、多級(jí)粉碎及分級(jí)磨機(jī)和CLM - 2型多級(jí)高效旋磨分選超細(xì)粉磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2250807Y

9、,1997年4月2日公開。這些超細(xì)粉碎機(jī)廣泛應(yīng)用于煤系高嶺土、方解石、大理石、白堊、滑石、葉臘石等中等硬度以下非金屬礦物以及化工原料、農(nóng)藥等的超細(xì)粉碎加工,產(chǎn)品細(xì)度一般可達(dá)到d97= 10m ,配以高性能的精細(xì)分級(jí)機(jī)后可以生產(chǎn)d97= 510m的超細(xì)粉體產(chǎn)品。機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)是國(guó)內(nèi)超細(xì)粉碎技術(shù)與設(shè)備研制開發(fā)成效最顯著的領(lǐng)域之一,近5年來發(fā)展迅速,如獲得中國(guó)實(shí)用新型專利的高產(chǎn)窄分布超細(xì)粉磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2313663Y,1999年4月14日公開、立式高速離心超細(xì)粉碎機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2290402Y,1998年9月9日公開、立式風(fēng)選超細(xì)度渦輪粉碎裝置中國(guó)實(shí)用新型專利CN22955

10、30Y,1998年10月28日公開、雙吸雙磨超細(xì)磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2310621Y,1999年3月17日公開、旋風(fēng)式無(wú)介質(zhì)精細(xì)磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專CN2321522Y,1999年6月2日公開、多功能超級(jí)微粉機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2230184Y,1996年7月3日公開、離心式超細(xì)粉磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2274985Y,1998年2月25日公開 ,湍流超細(xì)粉磨裝置中國(guó)實(shí)用新型專利CN2247561Y,1997年2月19日公開等。旋風(fēng)或颶風(fēng)自磨機(jī)是我國(guó)自主研制開發(fā)的一種新型干式細(xì)粉碎和超細(xì)粉碎設(shè)備。它利用特殊設(shè)計(jì)的高速回轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生高頻脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng),使加入粉碎機(jī)內(nèi)的顆粒物料互相沖擊、摩擦、

11、剪切或切削實(shí)現(xiàn)粉碎。表1所示是四川成都微納實(shí)業(yè)有限公司等廠家生產(chǎn)的J FM旋風(fēng)或颶風(fēng)自磨機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。這種粉碎機(jī)已用于石灰石、方解石、大理巖、滑石、硅灰石、高嶺石、重晶石、長(zhǎng)石、爐渣等物料的粉碎加工,給料粒度40mm ,產(chǎn)品細(xì)度可在d97= 1040m (4001250目)之間不停機(jī)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。外置精細(xì)分級(jí)機(jī)后這種設(shè)備可生產(chǎn)d97= 67m左右的超細(xì)粉體產(chǎn)品。用J FM800對(duì)石灰石進(jìn)行的試生產(chǎn)結(jié)果如下:產(chǎn)品細(xì)度d97= 1622m(600800目) ,產(chǎn)量14001800kg/ h ,單位產(chǎn)品能耗7090kWh/ t。這種超細(xì)自磨機(jī)可用于加工針狀硅灰石粉,圖3所示為用J FM800生產(chǎn)的

12、針狀硅灰石粉體樣品的電鏡照片,顆粒的長(zhǎng)徑比平均達(dá)12以上,平均粒徑615m ,產(chǎn)量12001500kg/ h ,單位產(chǎn)品能耗100140kWh/ t。圖4所示是愛益工程技術(shù)有限公司的新型機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)。這種粉磨機(jī)借助轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高頻激波,其核心部分是由一組按順序排列的具有特定幾何形狀的轉(zhuǎn)子組成的。當(dāng)轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生高頻激波,粉磨時(shí),物料在高頻激波的作用下經(jīng)較短時(shí)間的膨脹,物料因其中的裂紋、脆弱部位、晶界或異質(zhì)界面等處受到拉應(yīng)力的作用而被粉碎或撕裂。113介質(zhì)超細(xì)研磨機(jī) 介質(zhì)超細(xì)研磨機(jī)有攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)和研磨剝片機(jī)、塔式磨、砂磨機(jī)等幾種類型。國(guó)產(chǎn)攪拌球磨機(jī)在磨

13、機(jī)結(jié)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)等方面有所改進(jìn),如棒盤攪拌超細(xì)濕磨機(jī)中國(guó)實(shí)用新型專利CN2249636Y,1997年3月19日公開。這種攪拌磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在每層圓盤之間有12層呈十字交叉排列的半橢圓型攪拌棒,具有起動(dòng)力矩小、單位產(chǎn)品能耗低等優(yōu)點(diǎn),已用于高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣等非金屬礦的濕式超細(xì)粉碎,產(chǎn)品細(xì)度達(dá)d97= 2m左右國(guó)產(chǎn)研磨剝片機(jī)采用多級(jí)串聯(lián)配置、連續(xù)濕法研磨方式,產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 2m左右。近3年來開發(fā)的300和500型大型研磨剝片機(jī)在原80型的基礎(chǔ)上做了較大的改進(jìn),不僅提高了單機(jī)產(chǎn)量,而且降低了能耗、簡(jiǎn)化了超細(xì)研磨工藝,圖5所示為2種不同外形的500型超細(xì)研磨剝片機(jī)。JM型立式螺旋攪拌球磨機(jī)是

14、在塔式磨基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型攪拌球磨機(jī),既可濕式粉碎也可干式粉碎,濕式粉碎產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 2m左右,干式粉碎產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 10m左右,已經(jīng)在電解錳、重質(zhì)碳酸鈣、云母、高嶺土、重晶石、氧化鐵紅、鐵氧體、鋯英砂、爐渣等的細(xì)磨或超細(xì)磨以及金銀礦、鉬礦、銅礦、鉛鋅礦等的再磨中得到應(yīng)用3。所示是一種新型的攪拌塔式磨機(jī),其特點(diǎn)是:螺旋攪拌器采用變徑的螺旋體,使攪拌在不同的濃度、不同的壓力區(qū)間具有不同的工作狀態(tài),增強(qiáng)了介質(zhì)與物料間的沖擊、摩擦、剪切作用,從而提高了研磨效率;螺旋攪拌器的尾軸端設(shè)置在底座帶有的軸承座上,消除了容易偏心,提高了螺旋攪拌器工作旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,減少了噪音和振動(dòng),降低了能耗

15、,并提高了整機(jī)的使用壽命中國(guó)實(shí)用新型專利CN2267858Y,1997年11月19日公開。圖7所示一種新型結(jié)構(gòu)的臥式、多室/鼠籠轉(zhuǎn)子攪拌磨機(jī),其主要特點(diǎn)是:傳動(dòng)裝置采用液力偶合器,當(dāng)磨機(jī)力矩超限進(jìn)可自動(dòng)進(jìn)行保護(hù);磨筒分隔成多個(gè)分室,各分室介質(zhì)粒度可相同,也可不相同;鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),使介質(zhì)產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)、軸向運(yùn)動(dòng)、高頻振動(dòng)等綜合運(yùn)動(dòng),提高了分散等作用,提高磨礦效率;由于磨機(jī)的機(jī)械能主要轉(zhuǎn)化為粉碎能,熱損耗少;不設(shè)冷卻裝置中國(guó)發(fā)明專利CN1203123A ,1998年12月30日公開。所示為近幾年研制的馬斯(Maxx)型偏心攪拌球磨機(jī)。物料在這種攪拌磨中受到3種粉碎作用: (1)攪拌區(qū)域球介

16、質(zhì)的強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊和磨剝作用; (2)刮壁刀前面的后尾部產(chǎn)生的強(qiáng)力摩擦;(3)研磨室底部附近的高壓應(yīng)力。這種攪拌磨既可干法研磨,也可濕法研磨,其特點(diǎn)是具有獨(dú)特的偏心攪拌和旋轉(zhuǎn)的磨控4。國(guó)產(chǎn)振動(dòng)球磨機(jī)近年來最主要的進(jìn)展之一是西安理工大學(xué)開發(fā)的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)自同步激振超細(xì)振動(dòng)磨機(jī)(019m3,69g) ,該振動(dòng)磨機(jī)在采用三維動(dòng)力有限元法對(duì)磨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維振型分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)磨機(jī)振動(dòng)參數(shù)的有效控制,使該設(shè)備在研磨產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量、單位產(chǎn)品能耗、噪音及耐磨性等方面有較大進(jìn)步。這種新型振動(dòng)磨機(jī)已在高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣、礦渣、水泥熟料、重晶石等物料的超細(xì)粉磨中得到應(yīng)用5。ZMF內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨是振動(dòng)磨粉碎原理和

17、結(jié) 構(gòu)上的另一創(chuàng)新。這種振動(dòng)磨采用獨(dú)特的環(huán)形粉碎腔,并將粉碎和分級(jí)集于一身,便于控制產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布;由于介質(zhì)充填率高達(dá)80 %以及獨(dú)特的三元回轉(zhuǎn)(垂直翻滾和水平)運(yùn)動(dòng),介質(zhì)對(duì)物料的作用 強(qiáng)度大、能量利用率較高。這種內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨的振幅35mm ,給料粒度1mm ,產(chǎn)品細(xì)度(d97)可達(dá)10m ,但目前ZMF內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨的應(yīng)用或生產(chǎn)實(shí)踐還很少。將其他粉碎原理與振動(dòng)磨粉原理相結(jié)合開發(fā)的新機(jī)型是振動(dòng)球磨機(jī)的另一重要進(jìn)展。美國(guó)開發(fā)的Vibro - Energy研磨機(jī)通過設(shè)置于研磨室下部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)可調(diào)節(jié)的偏心重塊產(chǎn)生水平振動(dòng)。這種振動(dòng)磨的振幅較管式振動(dòng)磨小,一般為12mm ;振動(dòng)頻率1724133

18、Hz ;介質(zhì)充填率60 %80 %。這種振動(dòng)磨采用環(huán)形磨腔,其激振軸和環(huán)形磨腔采用垂直布置方式,機(jī)體在空間做高頻三維振動(dòng);介質(zhì)在整個(gè)空間內(nèi)的能量分布均勻,從而改善了能量利用,提高了粉磨效率6。轉(zhuǎn)筒振動(dòng)磨機(jī)是一種將旋轉(zhuǎn)筒式球磨與振動(dòng)研磨原理相結(jié)合新型振動(dòng)磨。這種振動(dòng)磨機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)筒機(jī)構(gòu)和振動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中振動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)軸、偏心激振器、振動(dòng)機(jī)架、支承彈簧和定位彈簧所組成?；剞D(zhuǎn)軸、傳動(dòng)齒輪及轉(zhuǎn)筒均安裝在振動(dòng)機(jī)架上,振動(dòng)機(jī)架置于支承彈簧上,構(gòu)成一個(gè)可振的框架。該磨機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下振動(dòng),實(shí)現(xiàn)高頻沖擊離心研磨,具有粉碎速度快、效率高等特點(diǎn)中國(guó)實(shí)用新型專利,CN2075546U 。廣西煤炭科學(xué)研究

19、所研制開發(fā)的新型消振式離心振動(dòng)磨機(jī)綜合應(yīng)用振動(dòng)磨粉碎原理和離心磨粉碎原理,兼有離心磨與振動(dòng)磨的優(yōu)點(diǎn)。這種消振式離心振動(dòng)磨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)是:采用單根彈簧軸,而且彈簧不直接支承筒體,即彈簧不參與筒體的振動(dòng);振動(dòng)強(qiáng)度大達(dá)到16個(gè)重力加速度(16g) ;半振幅1524mm ;振動(dòng)頻率771510215Hz ;電機(jī)功率小于40kW;經(jīng)過5000h的工業(yè)試生產(chǎn)表明,該機(jī)運(yùn)行可靠、單位產(chǎn)品能耗較低。114其它 北京航空航天大學(xué)流體力學(xué)研究所研制了一種利用高壓空氣流的J FC高壓射流式粉碎機(jī)。它將干燥無(wú)油的空氣加速成超音速氣流,該氣流攜帶物料做高速運(yùn)動(dòng),使物料相互碰撞、摩擦而粉碎,內(nèi)設(shè)的分級(jí)器使未達(dá)到

20、粒度要求的粉料返回到粉碎室繼續(xù)粉碎。這種粉碎機(jī)可粉碎莫式硬度110的物料,產(chǎn)品平均粒度(d97)可在120m范圍內(nèi)調(diào)節(jié),其工藝特點(diǎn)是氣流與物料分路進(jìn)入粉碎室,故噴嘴和粉碎室磨損小。這種粉碎機(jī)已在工業(yè)礦物、化工原料、保健食品等中得到應(yīng)用7。利用高壓(2060MPa)水射流的強(qiáng)大沖擊力和壓力突然降低的穴蝕效應(yīng)使物料因沖擊和爆裂作用而被粉碎的超細(xì)剝片均化機(jī)是國(guó)內(nèi)超細(xì)粉碎技術(shù)和設(shè)備的另一進(jìn)展。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的這種設(shè)備已在云母和高嶺土的超細(xì)粉碎中得到應(yīng)用,依給料粒度的不同,一次粉碎的產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到d97= 1040m。一種等濃度超細(xì)均化工藝設(shè)備進(jìn)一步提高了高壓水射流磨的工藝性能。它借助高壓水作動(dòng)力,使

21、被處理的漿料在料罐內(nèi)處于高壓狀態(tài),高壓狀態(tài)的料漿通過噴嘴高壓噴出,射在擋板上,達(dá)到料漿超細(xì)粉碎和均化的目的中國(guó)發(fā)明專利CN1148520A ,1997年4月30日公開。樂晶(粉體)工程有限公司的滾輪磨粉機(jī)是大型超細(xì)粉碎設(shè)備的重要進(jìn)展之一。據(jù)樣本資料介紹,在原VRM - 1050機(jī)型上改進(jìn)后的LURM -1100TL型滾輪磨粉機(jī),總裝機(jī)462kW ,粉碎方解石的產(chǎn)品細(xì)度為d50= 115m ,d97= 915m ,dmax=17m ,產(chǎn)量4t/ h左右,比能耗約100kWh/ t。Szego是加拿大研制的一種新型行星式磨機(jī)。它由固定的立式磨筒和與其配套的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子是由分別安裝在主軸上

22、的3組(或多組)螺旋輥輪構(gòu)成,轉(zhuǎn)子即可由磨機(jī)的上部驅(qū)動(dòng),也可由下部驅(qū)動(dòng)。螺旋輥輪可繞其中心軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),在研磨過程中,轉(zhuǎn)子部分的螺旋輥輪始終能和磨機(jī)的筒壁接觸,以達(dá)到粉碎的目的8。2精細(xì)分級(jí)設(shè)備211干式分級(jí)式 干式精細(xì)分級(jí)機(jī)大多是伴隨機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)和氣流磨,尤其是對(duì)噴式流化床氣流磨的引進(jìn)和開發(fā)而發(fā)展起來的。目前,在工業(yè)上應(yīng)用的幾種主要干式精細(xì)分級(jí)機(jī)是:日本細(xì)川公司的MS、MSS型氣流分級(jí)機(jī)及其類似設(shè)備、德國(guó)AL PINE公司的ATP單輪或多輪渦輪式分級(jí)機(jī)及其類似設(shè)備以及LHB型渦輪式分級(jí)機(jī)。這些干式精細(xì)分級(jí)機(jī)基本上都是與相應(yīng)的機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)或氣流磨配套使用的,其分級(jí)粒徑可以在較大的

23、范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),其中MS型及其類似設(shè)備的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 10m左右,MSS和ATP型及其類似分級(jí)機(jī)的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 56m左右。依分級(jí)機(jī)規(guī)格或尺寸的不同,單機(jī)處理能力從每小時(shí)幾十公斤至10t/ h左右不等。國(guó)產(chǎn)干法精細(xì)分級(jí)技術(shù)的近幾年的重要進(jìn)展之一是分級(jí)流場(chǎng)的研究成果和LHB型渦輪式分級(jí)機(jī)及射流式超細(xì)分級(jí)機(jī)的發(fā)展。徐政等人對(duì)影響分級(jí)機(jī)的主要工藝因素轉(zhuǎn)速和風(fēng)量對(duì)葉片間流場(chǎng)的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并研究了流場(chǎng)對(duì)渦輪式分級(jí)機(jī)分級(jí)性能的影響。結(jié)果得出轉(zhuǎn)速增加,葉片間流場(chǎng)渦流化程度增大,不利于粉體的精細(xì)分級(jí);但另一方面,葉輪轉(zhuǎn)速增加使葉片間顆粒所受的離心力增大,分級(jí)粒徑降低。因此,

24、需要綜合考慮轉(zhuǎn)速對(duì)分級(jí)性能的影響,而不是簡(jiǎn)單地增加轉(zhuǎn)速以達(dá)到超細(xì)分級(jí)的目的9。孫國(guó)剛等人用智能型五孔球*測(cè)量了渦輪式分級(jí)機(jī)的流場(chǎng),結(jié)果得出渦輪式分級(jí)機(jī)內(nèi)是一種復(fù)雜的多區(qū)旋轉(zhuǎn)流場(chǎng),分級(jí)輪附近氣流旋轉(zhuǎn)速度比分級(jí)輪外緣的旋轉(zhuǎn)線速度低許多,進(jìn)入分級(jí)輪的徑向速度非常不均勻。根據(jù)實(shí)測(cè)的流場(chǎng)結(jié)果,取分級(jí)圓半徑略大于分級(jí)輪外緣半徑,可得到與實(shí)驗(yàn)值一致的切割粒徑10。圖9所示是1999年研制的LHB型渦輪式精細(xì)分級(jí)機(jī)外形圖。這種分級(jí)機(jī)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低(12001900r/ min)、分級(jí)細(xì)度可調(diào)(d97= 530m)、分級(jí)精度及分級(jí)效率高、比能耗低。用LHB- N型分級(jí)機(jī)(總裝機(jī)容量70kW)連續(xù)48h對(duì)重質(zhì)

25、碳酸鈣進(jìn)行的工業(yè)試生產(chǎn)結(jié)果(平均值)是:給料:d50= 7118m ,d97= 19151m ,dmax= 26100m ;細(xì)產(chǎn)品:d50= 2181m ,d97= 6179m ,dmax= 8120m ;處理量2060kg/ h ;細(xì)產(chǎn)品產(chǎn)量713kg/ h ; - 7m超細(xì)粉提取(回收)率72164 %;單位(細(xì))產(chǎn)品能耗6910kWh/ t。射流式超細(xì)分級(jí)機(jī)是研制開發(fā)的一種利用壓縮空氣產(chǎn)生的射流偏轉(zhuǎn)和橫向篩分原理的新型干法分級(jí)技術(shù)和設(shè)備,近幾年對(duì)工業(yè)樣機(jī)的分級(jí)原理和工藝參數(shù)進(jìn)行了較深入的研究11。ASL300型射流式超細(xì)分級(jí)機(jī)的切割粒徑是015850m ,單機(jī)處理能力100300kg/

26、h ;SL FJ - 50A型射流式超細(xì)分級(jí)機(jī)的切割粒徑是015950m ,單機(jī)處理能力50150kg/ h。212濕式分級(jí)機(jī) 濕式精細(xì)分級(jí)機(jī)的發(fā)展主要是基于離心力沉降原理的旋流式分級(jí)機(jī),如國(guó)產(chǎn)WL型和WLdb - 450型臥式螺旋卸料離心分離(級(jí))機(jī)以及小直徑水力旋流器、LS離旋器、GSDF型超細(xì)水力旋分機(jī)等等,其中,臥式螺旋卸料離心分級(jí)機(jī)的溢流產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到d95= 2m左右,重慶江北機(jī)械廠引進(jìn)法國(guó)堅(jiān)納公司技術(shù)生產(chǎn)的D型臥式螺旋推料離心機(jī)(見圖10)的分級(jí)粒徑更細(xì),分級(jí)(離)效率更高,綜合性能顯著提高; GSDF型超細(xì)水力旋分機(jī)的溢流產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到d90= 2m左右;小直徑水力旋流器組的溢

27、流產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到d80= 2m左右;LS離旋器可達(dá)到d60= 2m左右。這些分級(jí)機(jī)既可單獨(dú)設(shè)置也可與濕式超細(xì)粉碎設(shè)備配套使用。圖11所示為一種新型的逆流式離心分級(jí)機(jī)。這種離心機(jī)主要由一個(gè)離心盤構(gòu)成。除了分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度至少可以達(dá)到90 %的產(chǎn)品粒度小于3m外,這種離心分級(jí)機(jī)還具有分級(jí)精度較高等特點(diǎn)。圖12為這種分級(jí)機(jī)的分級(jí)效與10mm水力旋流器的比較,由此可見,這種離心分級(jí)機(jī)可明顯提高分級(jí)效率和降低分級(jí)粒徑12。3發(fā)展趨勢(shì) 21世紀(jì),我們將迎來高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步和產(chǎn)品升級(jí)步伐加快、相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω黝惓?xì)粉體材料需求量逐漸增大的良好機(jī)遇,同時(shí)也面臨對(duì)超細(xì)粉體產(chǎn)品粒度及粒度分布、

28、顆粒形狀、純度等要求的提高以及節(jié)約能源、資源和保 護(hù)自然環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作為與高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級(jí)密切相關(guān)的超細(xì)粉碎技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上發(fā)展新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝以及在線粒度大小和粒度分布的監(jiān)控技術(shù)。未來10年的主要發(fā)展趨勢(shì)是:1)改進(jìn)現(xiàn)有超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)設(shè)備。主要是在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上提高單機(jī)處理能力和降低單位產(chǎn)品能耗、磨耗,提高自動(dòng)控制水平。(2)發(fā)展新型的以機(jī)械力為基礎(chǔ)的超細(xì)粉碎和 精細(xì)分級(jí)設(shè)備。與現(xiàn)有超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)設(shè)備相比,新型超細(xì)粉碎設(shè)備的特點(diǎn)是能量利用率高、單機(jī)生產(chǎn)能力大、粉碎極限粒度小、粉碎比大、無(wú)污染、適用范圍寬或者可用于低熔點(diǎn)、韌性、高硬度、易燃

29、易爆等特殊物料的加工;新型精細(xì)分級(jí)設(shè)備的特點(diǎn)是分級(jí)粒度細(xì)、精度高、處理能力大、效率高、單位產(chǎn)品能耗低、磨損輕、與超細(xì)粉碎設(shè)備的配套性能好。(3)優(yōu)化工藝和完善配套。發(fā)展能滿足或適應(yīng)不同性質(zhì)物料,不同細(xì)度、級(jí)配和純度要求,具有不 同生產(chǎn)能力的超細(xì)粉碎成套工藝設(shè)備生產(chǎn)線和生產(chǎn)技術(shù)。(4)開發(fā)粒度大小和粒度分布的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù),完善現(xiàn)今的粒度測(cè)方法和儀器。(5)研究非機(jī)械力超細(xì)粉碎技術(shù)。這種非機(jī)械力超細(xì)粉碎技術(shù)應(yīng)具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、效率高、便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)等特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)中國(guó)超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展鄭水林(北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100022)摘要:綜述了中國(guó)超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技

30、術(shù)與設(shè)備的現(xiàn)狀、近5年的進(jìn)展。20世紀(jì)90年代中期以來,中國(guó)超細(xì)粉碎和分級(jí)技術(shù)取得了顯著進(jìn)步,現(xiàn)已具備了研制和生產(chǎn)氣流粉碎機(jī)、高速機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)、攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、塔式攪拌磨、行星球磨機(jī)、高壓射流磨、旋風(fēng)自磨機(jī)等各類超細(xì)粉碎及渦輪式氣流分級(jí)機(jī)和離心式水力分級(jí)機(jī)等設(shè)備的能力,并在流態(tài)化床式氣流粉碎機(jī)、颶風(fēng)自磨機(jī)、攪拌球磨機(jī)和砂磨機(jī)、行星球磨機(jī)、高壓水射流磨機(jī)以及精細(xì)分級(jí)原理和分級(jí)設(shè)備等方面取得了一些進(jìn)展,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新設(shè)備顯著增多。指出中國(guó)目前在超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)領(lǐng)域仍然存在大型設(shè)備不足、工藝控制技術(shù)落后、磨耗和單位產(chǎn)品能耗偏高、特殊粒形超細(xì)粉體的生產(chǎn)工藝和設(shè)備落后等問

31、題。最后對(duì)21世紀(jì)初中國(guó)超細(xì)粉碎和分級(jí)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:超細(xì)粉碎;精細(xì)分級(jí);粉體技術(shù)作者簡(jiǎn)介:鄭水林,男,1956年生,博士,教授,中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)理事、顆粒制備與處理專委會(huì)副主任委員,中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)非金屬礦分會(huì)理事、礦物加工與礦物材料專委會(huì)主任,主要從事超細(xì)粉碎、粉體表面改性、非金屬礦物材料等研究。中國(guó)工業(yè)化的超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)的發(fā)展及設(shè)備的制造始于20世紀(jì)70年代末和80年代初。迄今為止,中國(guó)超細(xì)粉碎技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展大體上經(jīng)歷了3個(gè)階段:從80年代初至80年代中期以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備為主,期間國(guó)內(nèi)的超細(xì)粉碎技術(shù)、設(shè)備制造和工藝剛剛起步,許多方面還基本上是空白;80年代中

32、期至90年代中期是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、設(shè)備與國(guó)內(nèi)仿制、開發(fā)同步進(jìn)行的時(shí)期,我國(guó)的主要超細(xì)粉碎和分級(jí)設(shè)備研發(fā)機(jī)構(gòu)和制造廠商基本上是在這一階段發(fā)展和形成的;90年代中期以后,進(jìn)入了自主開發(fā)和制造為主、引進(jìn)為輔的階段,期間建立的 超細(xì)粉體加工廠大多采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。從1995年至今,我國(guó)超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)技術(shù)及設(shè)備取得了明顯的進(jìn)展,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)或發(fā)明專利的超細(xì)粉碎技術(shù)和設(shè)備的數(shù)量較前10年顯著增加。這一進(jìn)展主要體現(xiàn)在設(shè)備的處理能力、耐磨性、工藝配套和自動(dòng)控制等綜合性能以及超細(xì)粉體的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、單位產(chǎn)品能耗等方面。1超細(xì)粉碎設(shè)備 目前,我國(guó)超細(xì)粉碎設(shè)備的主要類型有氣流磨、高速機(jī)械沖擊式磨機(jī)、攪

33、拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)、連續(xù)式行星球磨機(jī)、塔式磨、旋磨機(jī)、氣旋流粉碎機(jī)、分級(jí)磨、高壓射流粉碎機(jī)等。其中氣流磨、高速機(jī)械沖擊式磨機(jī)、旋磨或氣旋流粉碎機(jī)、分級(jí)磨等為干式超細(xì)粉碎設(shè)備,高壓射流粉碎機(jī)、攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)、塔式磨等既可以用于干式也可以用于濕式超細(xì)粉碎1 。111氣流磨 在國(guó)內(nèi)超細(xì)粉碎設(shè)備廠商中,氣流粉碎機(jī),尤其是流化床式氣流粉碎機(jī)的生產(chǎn)廠家最多(約20家)。目前國(guó)產(chǎn)氣流粉碎機(jī)主要有扁平(圓盤)式、循環(huán)管式、靶式、對(duì)噴靶式、流化床逆向噴射式等幾種機(jī)型,十余種規(guī)格。這些氣流粉碎機(jī)廣泛用于滑石、石墨、硅灰石、鋯英石、高嶺土、重晶石等非金屬礦物以及磨料(碳化硅

34、、氮化硼、石榴子石、剛玉等)、化工原料、粉劑農(nóng)藥、顏料、保健藥品、稀土等的超細(xì)粉碎加工。1995年以來國(guó)產(chǎn)氣流粉碎機(jī)在仿制和消化吸收國(guó)外設(shè)備的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新,尤其是在靶式氣流粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)以及提高氣流粉碎機(jī) 的耐磨性等方面。在國(guó)產(chǎn)塔靶式氣流粉碎基礎(chǔ)上改進(jìn)的球靶式氣流粉碎機(jī),克服了現(xiàn)有靶式氣流粉碎機(jī)的不足,使靶面磨損減輕、不易積料,提高了粉碎效率和粉碎細(xì)度。這種改進(jìn)后的球靶式氣流粉碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為:工作壓力016 MPa ;耗氣量1020 m3/ min ;壓縮機(jī)功率75 kW;輔助功率10 kW;給料粒度150m;產(chǎn)品細(xì)度(d97) 320m;產(chǎn)量80160 kg/ h。這種氣

35、流粉碎機(jī)用于重質(zhì)碳酸鈣的超細(xì)粉碎加工,產(chǎn)品平均粒徑(d50) = 015m ,d95= 2m;d97= 3m;最大粒徑9m2 。中國(guó)實(shí)用新型專利CN2302850Y(1999年1月6日公開)公開了一種在ALPINE流化床式氣流粉碎機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)的新式流化床式氣流粉碎機(jī)。這種改進(jìn)型對(duì)撞式流化床氣流粉碎機(jī)的特點(diǎn)是:增大了現(xiàn)有對(duì)撞式流化床氣流粉碎機(jī)傳輸區(qū)的長(zhǎng)度,使其長(zhǎng)徑比達(dá)到310 ,在分級(jí)區(qū)和粉碎區(qū)之間增加足夠高的磨體,使傳輸區(qū)氣流平穩(wěn),分級(jí)輪負(fù)荷減少,能獲得更高產(chǎn)量和理想的粒徑,而且機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠,調(diào)機(jī)工作量減少,改善了對(duì)撞式流化床氣流粉碎機(jī)的性能。中國(guó)發(fā)明專利CN1129610A (1996年

36、8月28日公開)所公開的流化床對(duì)噴式超細(xì)氣流粉碎機(jī)的主要特點(diǎn)是:在每個(gè)超音速氣流噴嘴產(chǎn)生的氣射流前面都設(shè)置了混合管,使每股氣流都能攜帶盡可能多的顆粒作高速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生碰撞,提高了粉碎效率;在粉碎室內(nèi)設(shè)置的上升筒及物粒流導(dǎo)向體使碰撞后的氣固流得到控制,尤其是控制流化原料的氣量,使流化氣量既可保證原料均勻分布在各混合管的入口前,同時(shí)又不致使大顆粒上升到分級(jí)區(qū),有利于分級(jí);設(shè)置二次風(fēng)口,引入的二次風(fēng)可防止小顆粒隨大顆粒一起下降到混合管的入口處,產(chǎn)生過磨現(xiàn)象,保證粒度的均勻性,同時(shí)提高產(chǎn)量。國(guó)產(chǎn)氣流粉碎機(jī)與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比的主要差距之一是缺少大型(超細(xì)粉產(chǎn)量1 000 kg/ h以上)氣流粉碎機(jī)。200

37、0年以來這方面也有所進(jìn)展,昆山超微粉碎機(jī)廠繼QYF720型流化床式氣流粉碎機(jī)之后又開發(fā)了QYF800型流化床式氣流粉碎機(jī)。112機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī) 目前,機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的主要機(jī)型有:在引進(jìn)日本細(xì)川公司(Hosokawa Micron Corporation)超細(xì)粉磨機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)生產(chǎn)的CM51型超細(xì)粉碎機(jī)、多級(jí)粉碎及分級(jí)磨機(jī)和CLM22型多級(jí)高效旋磨分選超細(xì)粉磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2250807Y,1997年4月2日公開)以及近3年開發(fā)生產(chǎn)的JCF1000型機(jī)械粉碎機(jī)、JZC2400型分級(jí)式?jīng)_擊磨、CZM沖擊式粉碎機(jī)、QZP內(nèi)分級(jí)沖擊型超細(xì)粉碎機(jī)、CWJ超微粉碎機(jī)等。這些超細(xì)粉碎機(jī)廣

38、泛應(yīng)用于煤系高嶺土、方解石、大理石、白堊、滑石、葉蠟石等中等硬度以下非金屬礦物以及化工原料、農(nóng)藥等的超細(xì)粉碎加工,產(chǎn)品細(xì)度一般可達(dá)到d97= 10m(1 250目) ,配以高性能的精細(xì)分級(jí)機(jī)后可以生產(chǎn)d97= 510m的超細(xì)粉體產(chǎn)品。機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)是國(guó)內(nèi)超細(xì)粉碎技術(shù)與設(shè)備研制開發(fā)成效最顯著的領(lǐng)域之一,近5年來發(fā)展迅速,如獲得中國(guó)實(shí)用新型專利的高產(chǎn)窄分布超細(xì)粉磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2313663Y,1999年4月14日公開)、立式高速離心超細(xì)粉碎機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2290402Y,1998年9月9日公開)、立式風(fēng)選超細(xì)度渦輪粉碎裝置(中國(guó)實(shí)用新型專利.?.年.月鄭水林:中國(guó)超細(xì)粉

39、碎和精細(xì)分級(jí)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展11CN2295530Y,1998年10月28日公開)、雙吸雙磨超細(xì)磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2310621Y,1999年3月17日公開)、旋風(fēng)式無(wú)介質(zhì)精細(xì)磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2321522Y,1999年6月2日公開)、多功能超級(jí)微粉機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2230184Y,1996年7月3日公開)、離心式超細(xì)粉磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2274985Y,1998年2月25日公開)、湍流超細(xì)粉磨裝置(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2247561Y,1997年2月19日公開)等。旋風(fēng)或颶風(fēng)超細(xì)自磨機(jī)是我國(guó)自主研制開發(fā)的一種新型干式細(xì)粉碎和超細(xì)粉碎設(shè)備。它利用特殊設(shè)計(jì)的高速回

40、轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生高頻脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng),使加入粉碎機(jī)內(nèi)的顆粒物料互相沖擊、摩擦、剪切或切削,實(shí)現(xiàn)粉碎。表1為JFM型颶風(fēng)自磨機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。表1JFM颶風(fēng)超細(xì)自磨機(jī)型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)JFM2650 JFM2700 JFM2750 JFM2800 JFM2850 JFM2900進(jìn)料粒度/ mm353535404040產(chǎn)品細(xì)度(d97) /m 1040 1040 1040 1040 1040 1040產(chǎn)量/ th - 1 013110 015115 017210 110215 113312 116410粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速/ rmin - 1 2970 2970 2970 2970 2970 2970分

41、級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速/ rmin - 1 5003000 5003000 5003000 5003000 5003000 5003000外形尺寸/ mm240038002600400028004300300045003200460034005000機(jī)重/ t 614 718 1115 1312 1510 1610功率/ kW主機(jī)55 90 110 132 160 200配套40 50 56 65 78 88這種粉碎機(jī)已用于石灰石、方解石、大理巖、滑石、硅灰石、高嶺石、重晶石、長(zhǎng)石、爐渣等物料的粉碎加工,給料粒度40 mm ,產(chǎn)品細(xì)度可在d97= 1040m(4001 250目)之間不停機(jī)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。外置精

42、細(xì)分級(jí)機(jī)后,這種設(shè)備可生產(chǎn)d97= 67m左右的超細(xì)粉體產(chǎn)品。用JFM800對(duì)石灰石進(jìn)行的試生產(chǎn)結(jié)果如下:產(chǎn)品細(xì)度d97= 1520m(600800目) ,產(chǎn)量1 4001 800 kg/ h ,產(chǎn)品能耗6080kWh/ t。這種超細(xì)自磨機(jī)適用于加工針狀硅灰石粉,用JFM2800生產(chǎn)的針狀硅灰石粉體樣品檢測(cè)結(jié)果表明:顆粒的長(zhǎng)徑比平均達(dá)12以上,平均粒徑615m ,產(chǎn)量1 0001 500 kg/ h ,產(chǎn)品能耗100150kWh/ t。113介質(zhì)超細(xì)研磨機(jī) 介質(zhì)超細(xì)研磨機(jī)有攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)和研磨剝片機(jī)、塔式磨、砂磨機(jī)、連續(xù)式行星球磨機(jī)等幾種類型3 。國(guó)產(chǎn)攪拌球磨機(jī)在磨機(jī)結(jié)

43、構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)等方面有所改進(jìn),如棒盤攪拌超細(xì)濕磨機(jī)(中國(guó)實(shí)用新型專利CN2249636Y1997年3月19日公開) ,這種攪拌磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在每層圓盤之間有12層呈十字交叉排列的半橢圓型攪拌棒,具有起動(dòng)力矩小、單位產(chǎn)品能耗低等優(yōu)點(diǎn),已用于高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣等非金屬礦的濕式超細(xì)粉碎,產(chǎn)品細(xì)度達(dá)d97= 2m左右。國(guó)產(chǎn)研磨剝片機(jī)采用多級(jí)串聯(lián)配置、連續(xù)濕法研磨方式,產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d95= 2m左右,自1995年以來累計(jì)已有上百臺(tái)80型研磨剝片機(jī)在煤系高嶺土和重質(zhì)碳酸鈣的濕法超細(xì)粉碎生產(chǎn)線中使用,近3年開發(fā)的300和500型大型研磨剝片機(jī)在原80型的基礎(chǔ)上做了較大的改進(jìn),不僅提高了單機(jī)產(chǎn)量,而且降低了能

44、耗、提高了研磨效率、簡(jiǎn)化了超細(xì)研磨工藝。JM型立式螺旋攪拌球磨機(jī)是在塔式磨基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型攪拌球磨機(jī),既可濕式粉碎也可干式粉碎,濕式粉碎產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d90= 2m左右,干式粉碎產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 10m左右,已經(jīng)在電解錳、重質(zhì)碳酸鈣、云母、高嶺土、重晶石、氧化鐵紅、鐵氧體、鋯英砂、爐渣等的細(xì)磨或超細(xì)磨以及金銀礦、鉬礦、銅礦、鉛鋅礦等的再磨中得到應(yīng)用4 。中國(guó)實(shí)用新型專利CN2267858Y(1997年11月19日公開)公開的是一種新型的攪拌塔式磨機(jī),其特點(diǎn)是:螺旋攪拌器采用變徑的螺旋體,使攪拌在不同的濃度、不同的壓力區(qū)間具有不同的工作狀態(tài),增強(qiáng)了介質(zhì)與物料間的沖擊、摩擦、剪切作用,從而提

45、高研磨效率;螺旋攪拌器的尾軸端設(shè)置在底座內(nèi)的軸承座上,消除了容易偏心的缺陷,提高了螺旋攪拌器工作旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,減少了噪聲和振動(dòng),降低了能耗,提高了整機(jī)的使用壽命。中國(guó)發(fā)明專利CN1203123A(1998年12月30日公開)公開了一種新型結(jié)構(gòu)的臥式、多室/鼠籠轉(zhuǎn)子攪拌磨機(jī),其主要特點(diǎn)是:傳動(dòng)裝置采用液力耦合器,當(dāng)磨機(jī)力矩超限時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行保護(hù);磨筒分隔成多個(gè)分室,各分室介質(zhì)粒度可相同,也可不相同;鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),使介質(zhì)產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)、軸向運(yùn)動(dòng)、高頻振動(dòng)等綜合運(yùn)動(dòng),提高了分散等作用,提高磨礦效率;由于磨機(jī)的機(jī)械能主要轉(zhuǎn)化為粉碎能,熱損耗少;不設(shè)冷卻裝置。獲得中國(guó)實(shí)用新型專利的JCM型超細(xì)立式

46、攪拌高能球磨機(jī)是一種新型的干式超細(xì)攪拌磨機(jī)。這種攪拌磨機(jī)的主要特點(diǎn)是超細(xì)粉磨與分級(jí)在一機(jī)內(nèi)完成,即構(gòu)成內(nèi)閉路,可以較好地控制產(chǎn)品的粒度分布。裝機(jī)37 kW的JCM35型立式攪拌高能球磨機(jī)用于超細(xì)陶瓷粉的粉碎結(jié)果為:d50= 3102m ,d90=3102m ,產(chǎn)量平均190 kg/ h (中國(guó)實(shí)用新型專利CN2341714Y,1999年10月6日公開)。 連續(xù)式行星球磨機(jī)的大型工業(yè)化是我國(guó)超細(xì)粉碎技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展之一,該技術(shù)以江蘇省“八五”科技攻關(guān)成果為背景,解決了多年來制約行星球磨機(jī)大規(guī)模發(fā)展的連續(xù)化、大型化、粘壁、磨損和產(chǎn)品細(xì)度控制等相關(guān)的技術(shù)難題,采用獨(dú)特的“自保護(hù)”技術(shù)克服了設(shè)備

47、磨損和粉碎過程中的產(chǎn)品污染問題,率先在我國(guó)乃至世界上實(shí)現(xiàn)了這種設(shè)備的大型工業(yè)化。揚(yáng)州群發(fā)公司的XQ60015003型連續(xù)式行星球磨機(jī)用于滑石、方解石等物料的超細(xì)加工,進(jìn)料粒度5 mm ,產(chǎn)品細(xì)度d9710m ,產(chǎn)量達(dá)2 0003 000 kg/ h ,具有產(chǎn)品粒度細(xì)、粉碎效率高、生產(chǎn)能力大、單位產(chǎn)品能耗低等顯著特點(diǎn)。國(guó)產(chǎn)振動(dòng)球磨機(jī)近年來最主要的進(jìn)展之一是西安理工大學(xué)研制開發(fā)的WGM3型雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)自同步激振超細(xì)振動(dòng)磨機(jī)(019 m3,69個(gè)重力加速度) ,該振動(dòng)磨機(jī)在采用三維動(dòng)力有限元法對(duì)磨機(jī)結(jié)進(jìn)行了三維振型分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)磨機(jī)振動(dòng)參數(shù)的有效控制,使該設(shè)備在研磨產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量、單位產(chǎn) 品能耗、噪音

48、及耐磨性等方面有較大進(jìn)步。這種新型振動(dòng)磨機(jī)已在高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣、礦渣、水泥熟料、重晶石等物料的超細(xì)粉磨中得到應(yīng)用5 。ZMF內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨是振動(dòng)磨粉碎原理和結(jié)構(gòu)上的另一創(chuàng)新。這種振動(dòng)磨采用獨(dú)特的環(huán)形粉碎 腔,并將粉碎和分級(jí)集于一身,便于控制產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布;由于介質(zhì)充填率高達(dá)80 %以及獨(dú)特的三元回轉(zhuǎn)(垂直翻滾和水平)運(yùn)動(dòng),介質(zhì)對(duì)物料的作用強(qiáng)度大、能量利用率較高。這種內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨的振幅為35 mm ,給料粒度1 mm ,產(chǎn)品細(xì)度(d97)可達(dá)10m ,但目前ZMF內(nèi)分級(jí)式振動(dòng)磨的應(yīng)用或生產(chǎn)實(shí)踐還很少6 。廣西煤炭科學(xué)研究所研制開發(fā)的新型消振式離心振動(dòng)磨機(jī),綜合應(yīng)用振動(dòng)磨粉碎原理和離心磨粉

49、碎原理,兼有離心磨與振動(dòng)磨的優(yōu)點(diǎn)。這種消振式離心振動(dòng)磨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)是:采用單根彈簧軸,而且彈簧不直接支承筒體,即彈簧不參與筒體的振動(dòng);振動(dòng)強(qiáng)度大,達(dá)到16個(gè)重力加速度;半振幅1524 mm;振動(dòng)頻率771510215 ;電機(jī)功率小于40 kW;經(jīng)過5 000 h的工業(yè)試生產(chǎn)表明,該機(jī)運(yùn)行可靠,單位產(chǎn)品能耗較低。114高壓射流式粉碎機(jī) 北京航空航天大學(xué)流體力學(xué)研究所研制了一種利用高壓空氣流的JFC高壓射流式粉碎機(jī)。它將干燥無(wú)油的壓縮空氣加速成超音速氣流,該氣流攜帶物料作高速運(yùn)動(dòng),使物料相互碰撞、摩擦而粉碎,未達(dá)到粒度要求的粉料由分級(jí)器返回到粉碎室繼續(xù)粉碎。這種粉碎機(jī)可粉碎莫氏硬度110

50、的物料,產(chǎn)品平均粒度(d97)可在120m范圍內(nèi)調(diào)節(jié),其工藝特點(diǎn)是氣流與物料分路進(jìn)入粉碎室,故噴嘴和粉碎室磨損小。這種粉碎機(jī)已在工業(yè)礦物、化工原料、保健食品等中得到應(yīng)用7 。另一種高壓射流式粉碎機(jī)是利用高壓(2060MPa)水射流的強(qiáng)大沖擊力和壓力突然降低的穴蝕效應(yīng)使物料因沖擊和爆裂作用而被粉碎的超細(xì)剝片均化機(jī)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的這種設(shè)備已在云母和高嶺土的超細(xì)粉碎中得到應(yīng)用,依給料粒度的不同,一次粉碎的產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到d97= 1040m。一種等濃度超細(xì)均化工藝設(shè)備進(jìn)一步提高了高壓水射流磨的工藝性能,它借助高壓水作動(dòng)力,使被處理的漿料在料罐內(nèi)處于高壓狀態(tài),高壓狀態(tài)的料漿通過噴嘴高壓噴出,射在擋板

51、上,達(dá)到料漿超細(xì)粉碎和均化的目的(中國(guó)發(fā)明專利CN1148520A ,1997年4月30日公開)。115其他雷蒙磨是粉體加工行業(yè)廣泛應(yīng)用的一種微粉加工設(shè)備。傳統(tǒng)的雷蒙磨產(chǎn)品細(xì)度一般在100325目(45150m) ,近幾年來國(guó)內(nèi)一些高等院校和科研單位對(duì)傳統(tǒng)的雷蒙磨生產(chǎn)工藝進(jìn)行了技術(shù)改造,主要集中在磨輥壓力、風(fēng)送和分級(jí)系統(tǒng),使產(chǎn)品細(xì)度提高到d97= 1520m(即600800目)。朝陽(yáng)市超細(xì)粉體工程有限責(zé)任公司經(jīng)過幾年的努力,研制了一套可加工d97= 10m(1 250目)超細(xì)粉體的新型雷蒙磨機(jī),表2所列為這種改進(jìn)的雷蒙磨機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)性能8 2精細(xì)分級(jí)設(shè)備211干式分級(jí)機(jī) 干式精細(xì)分級(jí)機(jī)大多是伴

52、隨高速機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)和氣流粉碎機(jī),尤其是對(duì)噴式流化床氣流粉碎機(jī)的引進(jìn)和開發(fā)而發(fā)展起來的。目前,占主導(dǎo)地位的幾種干式精細(xì)分級(jí)機(jī),如咸陽(yáng)非金屬礦研究設(shè)計(jì)院粉體工程中心制造的QF型空氣分級(jí)機(jī),上海化機(jī)三廠的FQZ和FYZ型超微分級(jí)機(jī),沈陽(yáng)飛機(jī)研究所粉體工程公司的FJJ型分級(jí)機(jī)和昆山市超微粉碎機(jī)廠的WFJ型渦輪式分級(jí)機(jī)等是在國(guó)外MS、MSS和德國(guó)的ATP單輪或多輪渦輪式分級(jí)機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的。這些干式精細(xì)分級(jí)機(jī)基本上都是與相應(yīng)的機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)或氣流磨配套使用的,其分級(jí)粒徑可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),其中類似于MS的分級(jí)機(jī)的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 10m左右,類似于MSS和ATP型分級(jí)機(jī)的分級(jí)產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97= 56m左右。依分級(jí)機(jī)規(guī)格或尺寸的不同,單機(jī)處理能力從每小時(shí)幾十公斤到5 t/ h左右不等,5 t/ h以上的干式精細(xì)分級(jí)機(jī)的規(guī)格和數(shù)量還很少。國(guó)產(chǎn)干法精細(xì)分級(jí)技術(shù)的重要進(jìn)展之一是分級(jí)流場(chǎng)的研究成果和LHB型渦輪式分級(jí)機(jī)及射流式超細(xì)分級(jí)機(jī)的發(fā)展。徐政等人9 對(duì)影響分級(jí)機(jī)的主要工藝因素(轉(zhuǎn)速和風(fēng)量)對(duì)葉片間流場(chǎng)的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并研究了流場(chǎng)對(duì)渦輪式分級(jí)機(jī)分級(jí)性