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10—1000μm（細(xì)粉），0.1—10μm（超細(xì)粉）和0.001—0.1μm的細(xì)粉一般采用傳統(tǒng)的粉碎或磨粉設(shè)備及相應(yīng)的分級設(shè)備等進(jìn)行加工，這種加工技術(shù)稱為磨粉；小于0.1μm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0.1—10μ的超細(xì)粉體和相應(yīng)的分級技術(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)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，潤滑劑及高溫潤滑材料，精細(xì)磨料及研磨拋光劑，造紙?zhí)盍霞巴苛细呒壞突鸩牧霞氨�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。在制備高性能陶瓷材料時，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1μm甚至0.1μm。

中國超細(xì)粉碎和精細(xì)分級

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:綜述了中國超細(xì)粉碎與精細(xì)分級技術(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,中國超細(xì)粉碎和分級

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機(jī)和離心式水力分級機(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)分級原理和分級設(shè)備等方面取得了一

些進(jìn)展,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新設(shè)備顯著增多。指出中國目前在超細(xì)粉碎和精細(xì)分級領(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)備落后等問題。最后對21 世紀(jì)初中國超細(xì)粉

碎和分級技術(shù)的主要發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:超細(xì)粉碎;精細(xì)分級;粉體技術(shù)

作者簡介:鄭水林,男,1956 年生,博士,教授,中國顆粒學(xué)會理事、顆粒制備與處理專委會副主任委員,中國硅酸鹽學(xué)會非金屬礦分會理事、礦物

加工與礦物材料專委會主任,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。

中國工業(yè)化的超細(xì)粉碎與精細(xì)分級技術(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 個階段:從80 年代初至80 年代中期以引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備為主,期間國內(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 年代中期至90 年代中期是引進(jìn)國外技術(shù)、設(shè)備與國內(nèi)仿制、開發(fā)同步進(jìn)行的時期,我國的主要超細(xì)粉碎和分級設(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產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。從1995 年至今,我國超細(xì)粉碎與精細(xì)分級技術(shù)及設(shè)備取得了明顯的進(jìn)展,具有自主知識產(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)、攪拌球磨機(jī)、振動球磨機(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) 。目前國產(chǎn)氣流粉碎機(jī)主要有扁平(圓盤) 式、循環(huán)管式、靶式、對噴靶式、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、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 年以來國產(chǎn)氣流粉碎機(jī)在仿制和消化吸收國外設(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10～20 m3/ min ;壓縮機(jī)功率75 kW;輔助功率10 kW;給料粒度≤150μm;產(chǎn)品細(xì)度( d97) 3～20 μm; 產(chǎn)量80～160 kg/ h。這種氣流粉碎機(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 ) = 015 μm , d95 = 2 μm; d97 = 3μm;最大粒徑9μm[2 ] 。中國實(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)型對撞式流化床氣流粉碎機(jī)的特點(diǎn)是:增大了現(xiàn)有對撞式流化床氣流粉碎機(jī)傳輸區(qū)的長度,使其長徑比達(dá)到3～10 ,在分級區(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,改善了對撞式流化床氣流粉碎機(jī)的性能。中國發(fā)明專利CN1129610A (1996 年8 月28 日公開) 所公開的流化床對噴式超細(xì)氣流粉碎機(jī)的主要特點(diǎn)是:在每個超音速氣流噴嘴產(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,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,同時又不致使大顆粒上升到分級區(qū),有利于分級;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,同時提高產(chǎn)量。國產(chǎn)氣流粉碎機(jī)與國外先進(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)。2000 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)、多級粉碎及分級磨機(jī)和CLM22 型多級高效旋磨分選超細(xì)粉磨機(jī)(中國實(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 型分級式?jīng)_擊磨、CZM沖擊式粉碎機(jī)、QZP 內(nèi)分級沖擊型超細(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 = 10 μm(1 250目) ,配以高性能的精細(xì)分級機(jī)后可以生產(chǎn)d97 = 5～10μm 的超細(xì)粉體產(chǎn)品。機(jī)械沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)是國內(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,如獲得中國實(shí)用新型專利的高產(chǎn)窄分布超細(xì)粉磨機(jī)(中國實(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(中國實(shí)用新型專利.??.年..月鄭水林:中國超細(xì)粉碎和精細(xì)分級技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展·11 ·CN2295530Y,1998 年10 月28 日公開) 、雙吸雙磨超細(xì)磨機(jī)(中國實(shí)用新型專利CN2310621Y,1999 年3月17 日公開) 、旋風(fēng)式無介質(zhì)精細(xì)磨機(jī)(中國實(shí)用新型專利CN2321522Y,1999 年6 月2 日公開) 、多功能超級微粉機(jī)(中國實(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)生高頻脈動旋轉(zhuǎn)氣流場,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1 JFM颶風(fēng)超細(xì)自磨機(jī)型號及主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)JFM2650 JFM2700 JFM2750 JFM2800 JFM2850 JFM2900

進(jìn)料粒度/ mm ≤35 ≤35 ≤35 ≤40 ≤40 ≤40

產(chǎn)品細(xì)度( d97) /μm 10～40 10～40 10～40 10～40 10～40 10～40

產(chǎn)量/ t·h - 1 013～110 015～115 017～210 110～215 113～312 116～410

粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速/ r·min - 1 2970 2970 2970 2970 2970 2970

分級機(jī)轉(zhuǎn)速/ r·min - 1 500～3000 500～3000 500～3000 500～3000 500～3000 500～3000

外形尺寸/ mm <2400 ×3800 <2600 ×4000 <2800 ×4300 <3000 ×4500 <3200 ×4600 <3400 ×5000

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 = 10～40μm(400～1 250 目) 之間不停機(jī)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。外置精細(xì)分級機(jī)后,這種設(shè)備可生產(chǎn)d97 = 6～7μm 左右的超細(xì)粉體產(chǎn)品。用JFM800 對石灰石進(jìn)行的試生產(chǎn)結(jié)果如下:產(chǎn)品細(xì)度d97 = 15～20μm(600～800目) , 產(chǎn)量1 400 ～ 1 800 kg/ h , 產(chǎn)品能耗60 ～ 80kW·h/ 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結(jié)果表明:顆粒的長徑比平均達(dá)12 以上,平均粒徑6～15μm ,產(chǎn)量1 000～1 500 kg/ h ,產(chǎn)品能耗100～150kW·h/ 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 ] 。國產(chǎn)攪拌球磨機(jī)在磨機(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1～2 層呈十字交叉排列的半橢圓型攪拌棒,具有起動力矩小、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 = 2μm 左右。國產(chǎn)研磨剝片機(jī)采用多級串聯(lián)配置、連續(xù)濕法研磨方式,產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d95 = 2μm 左右,自1995 年以來累計(jì)已有上百臺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,而且降低了能耗、提高了研磨效率、簡化了超細(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 = 2μm 左右,干式粉碎產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97 = 10μm 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,降低了能耗,提高了整機(jī)的使用壽命。中國發(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: 傳動裝置采用液力耦合器,當(dāng)磨機(jī)力矩超限時可自動進(jìn)行保護(hù);磨筒分隔成多個分室,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、徑向運(yùn)動、軸向運(yùn)動、高頻振動等綜合運(yùn)動,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。獲得中國實(shí)用新型專利的JCM 型超細(xì)立式攪拌高能球磨機(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 = 3102 μm , d90 =3102μm , 產(chǎn)量平均190 kg/ h (中國實(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)備磨損和粉碎過程中的產(chǎn)品污染問題,率先在我國乃至世界上實(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XQ600 ×1500 ×3 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d97 ≤10μm ,產(chǎn)量達(dá)2 000～3 000 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)。國產(chǎn)振動球磨機(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WGM—3 型雙電機(jī)驅(qū)動自同步激振超細(xì)振動磨機(jī)(019 m3 ,6～9 個重力加速度) ,該振動磨機(jī)在采用三維動力有限元法對磨機(jī)結(jié)進(jìn)行了三維振型分析,實(shí)現(xiàn)了對磨機(jī)振動參數(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)分級式振動磨是振動磨粉碎原理和結(jié)構(gòu)上的另一創(chuàng)新。這種振動磨采用獨(dú)特的環(huán)形粉碎腔,并將粉碎和分級集于一身,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,介質(zhì)對物料的作用強(qiáng)度大、能量利用率較高。這種內(nèi)分級式振動磨的振幅為3～5 mm ,給料粒度≤1 mm ,產(chǎn)品細(xì)度( d97)可達(dá)10μm ,但目前ZMF 內(nèi)分級式振動磨的應(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磨機(jī),綜合應(yīng)用振動磨粉碎原理和離心磨粉碎原理,兼有離心磨與振動磨的優(yōu)點(diǎn)。這種消振式離心振動磨機(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;振動強(qiáng)度大,達(dá)到16 個重力加速度;半振幅15～24 mm;振動頻率7715～10215 ;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,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1～10 的物料,產(chǎn)品平均粒度( d97) 可在1～20μm 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(20～60MPa) 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 = 10～40μm。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,射在擋板上,達(dá)到料漿超細(xì)粉碎和均化的目的(中國發(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100～325目(45～150μm) ,近幾年來國內(nèi)一些高等院校和科研單位對傳統(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)送和分級系統(tǒng),使產(chǎn)品細(xì)度提高到d97 = 15～20μm(即600～800 目) 。朝陽市超細(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 = 10μm(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)分級設(shè)備

211 干式分級機(jī)

干式精細(xì)分級機(jī)大多是伴隨高速機(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)分級機(jī),如咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院粉體工程中心制造的QF 型空氣分級機(jī),上海化機(jī)三廠的FQZ和FYZ型超微分級機(jī),沈陽飛機(jī)研究所粉體工程公司的FJJ 型分級機(jī)和昆山市超微粉碎機(jī)廠的WFJ 型渦輪式分級機(jī)等是在國外MS、MSS 和德國的ATP 單輪或多輪渦輪式分級機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的。這些干式精細(xì)分級機(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 的分級機(jī)的分級產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97 = 10μm 左右,類似于MSS 和ATP 型分級機(jī)的分級產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)d97 = 5～6μm 左右。依分級機(jī)規(guī)格或尺寸的不同,單機(jī)處理能力從每小時幾十公斤到5 t/ h 左右不等,5 t/ h 以上的干式精細(xì)分級機(jī)的規(guī)格和數(shù)量還很少。國產(chǎn)干法精細(xì)分級技術(shù)的重要進(jìn)展之一是分級流場的研究成果和LHB 型渦輪式分級機(jī)及射流式超細(xì)分級機(jī)的發(fā)展。徐政等人[9 ]對影響分級機(jī)的主要工藝因素(轉(zhuǎn)速和風(fēng)量) 對葉片間流場的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并研究了流場對渦輪式分級機(jī)分級性能的影響。結(jié)果得出轉(zhuǎn)速增加,葉片間流場湍流化程度增大,不利于粉體的精細(xì)分級;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,分級粒徑降低。因此,需要綜合考慮轉(zhuǎn)速對分級性能的影響,而不是簡單地增加轉(zhuǎn)速以達(dá)到超細(xì)分級的目的。孫國剛等人[10 ]用智能型五孔球****測量了渦輪式分級機(jī)的流場,結(jié)果得出渦輪式分級機(jī)內(nèi)是一種復(fù)雜的多區(qū)旋轉(zhuǎn)流場,分級輪附近氣流旋轉(zhuǎn)速度比分級輪外緣的旋轉(zhuǎn)線速度低許多,進(jìn)入分級輪的徑向速度非常不均勻。根據(jù)實(shí)測的流場結(jié)果,取分級圓半徑略大于分級輪外緣半徑,可得到與實(shí)驗(yàn)值一致的切割粒徑。濰坊正遠(yuǎn)工程設(shè)備有限公司開發(fā)的LHB 型渦輪式精細(xì)分級機(jī)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低(1 200～1 900r/ min) 、分級細(xì)度可調(diào)( d97 = 5～30μm) ,分級精度及分級效率高,比能耗低。用LHB2N 型分級機(jī)(總裝機(jī)容量70 kW) 連續(xù)48 h 對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行的工業(yè)試生產(chǎn)結(jié)果(平均值) 是:給料d50 = 7118μm , d97 =19151μm , dmax = 26100 μm;細(xì)產(chǎn)品: d50 = 2181 μm ,d97 = 6179μm , dmax = 8120μm;處理量2 080 kg/ h ;細(xì)產(chǎn)品產(chǎn)量853 kg/ h ;粒徑≤7μm 超細(xì)粉提取(回收)率82102 %;單位(細(xì)) 產(chǎn)品能耗5710 kW·h/ t 。

212 濕式分級機(jī)

國產(chǎn)濕式精細(xì)分級機(jī)的