研磨介质对磨效的影响因素

1前言  自1948年美国杜邦公司发明立式砂磨机以来，其结构几经革新，应用范围不断扩大。用砂磨机把颜料分散于漆料之中始于1952年。据了解，在我国涂料行业的粉碎设备中，砂磨机占50%左右，约有70-80%的涂料产品是由砂磨机完成的。  一个研磨体系，主要由几何参数、物料参数、研磨介质参数和过程参数等因素构成。其中研磨介质参数，如研磨介质的比重、球形度、光洁度、机械强度、耐磨性、化学稳定性、直径、均匀性、填充率等因素对研磨效果影响甚大。研磨介质是砂磨机不可分割的配套材料，本文将对其进行探讨，旨在使砂磨机发挥更大的作用。    2研磨机的工作机理  2． 1磨机理  将均匀的颜料-漆料混合浆泵送入砂磨机，与正在机中受搅拌而激烈运动的研磨介质混合。研磨介质及物料间的作用是由高速旋转的叶片产生的，靠近叶片表面的研磨介质和漆浆受粘度阻力而随叶片运动，被离心力抛向砂磨机筒壁，形成双环形滚动的湍流，见图1。研磨介质间剧烈的运动产生剪切、挤压和摩擦力，使介质间的物料粒子受力变形并产生应力场。当应力达到颗粒的屈服或断裂极限时，便产生塑性变形或破碎。未被粉碎的颗粒受离心力作用被甩向砂磨机筒壁，此区研磨介质密度最大，从而强化了粉碎作用。粉碎后的微小颗粒经分离器与研磨介质分离后流出砂磨机。    图1砂磨机工作原理  2． 2磨机的能量分布  砂磨机是通过研磨介质传递能量而达到粉碎目的的，其他条件恒定，能量分布与粒子粒径分布有密切关系，见图2。研磨介质主要集中在筒壁附近，这里的能量密度较大，因此，对于立式砂磨机，从下到上形成了环状的高能密度的研磨有效区，见图3。在研磨介质的选择上，应尽可能使磨室内有均匀的能量密度，使产品粒度分布均匀。  图2能量分布与粒径的关系    图3能量密度沿磨室截面分布  3研磨介质对研磨效果的影响因素  3． 1研磨介质比重  研磨介质不同，其比重差异较大。从粉碎角度看，似乎大比重研磨介质对提高磨效有利，实际并非如此。目前工业上使用的研磨介质，其比重在2.2-14这样的大范围内，选择合适比重的研磨介质对提高磨效有一定的积极作用。  比重大，消耗的能量也大，研磨介质间的机械能转化为大量的热能使浆料温度升高，从而加剧了微粒子的布郎运动，造成已磨碎的颗粒重新凝聚，使磨效降低。此外，比重大的研磨介质造成砂磨机的径向和轴向能量密度严重不均，也影响产品质量。依笔者经验，一般物料选用比重为2.3-2.8的玻璃珠或陶瓷珠即可。当然，分散和粉碎粘度大的硬质物料，尚需用钢珠（比重7.8）。  3． 2研磨介质球形度  球形研磨介质在随叶片公转的同时，还有本身的自转，其总的动能为：  T=1/2MV2+1/2Jω2  式中：T——研磨介质总动能；  M——研磨介质的质量；  V——研磨介质的运动速度；  J——转动惯量；  ω——平面运动研磨介质的角速度。  式中的1/2Jω2是研磨介质自转产生的附加能，由此产生对粒子的剪切和摩擦的粉碎作用。显然，自转角速度ω越大，产生的附加能也越大，当球体不均匀时，自转运动受阻，降低了附加能，不利于研磨。  3．3表面光洁度  研磨介质与浆料混合装入研磨室，在研磨粉碎物料的同时，介质也会有一定的磨耗，磨耗的材料进入浆料后，用通常的方法很难分离，影响产品质量，甚至改变漆料的色泽，这是生产者所不希望的。对于同一种材料，磨耗率与研磨介质表面光洁度成正比，所以要求研磨介质表面光滑，以减少磨耗率。  3．4机械强度  研磨介质的机械强度主要指正常工作情况下的抗弯、抗压、抗冲击强度。对于金属类研磨介质一般无大问题，而对非金属类研磨介质，要达到这些指标并不容易。其综合要求是在正确使用条件下基本不产生破碎。  4． 5耐磨性  耐磨性是衡量研磨介质质量的重要条件。不耐磨的介质因磨耗而需经常进行补充，不仅增加成本，而且影响正常生产。磨耗的介质材料还会影响产品质量，同时，对机械零件，如叶片、筒体、送料泵及密封都带来危害，在选材时应特别注意。在陶瓷珠与玻璃珠的对比试验中，以研磨中黄醇酸浆料为例，玻璃珠在100h内磨损为零，而陶瓷珠磨损率为1.8%。最近深圳生产一种ZrO2研磨介质，磨损率减少至1/100000，是较理想的研磨材料。  4． 6研磨介质直径  研磨介质间的接触产生粉碎物料的机械力，在两研磨介质接触后形成一个区域，物料只有在这一区域的包容下才有可能粉碎，其体积为：  Va=2πr2(R+1/3r)  式中：Va——研磨有效区域；  R——研磨介质半径；  r——物料半径。  就单位体积而言，小研磨介质比大介质这一区域增大约1/R2。假设随机堆积因数φ=0.639，每个研磨介质约有4.6个接触点。在25.4mm3（1.0in3）的体积中，研磨介质直径为3.175mm（1/8in）有2900个接触点，而直径为0.794mm(1/32in)有180000个接触点，即小研磨介质直径是大研磨介质直径的1/4时，接触点增大约62倍，这是小介质提高磨效的主要原因，生产的实际情况也遵循这一规律。  从图4不难看出，要求粒度越细，研磨介质直径对磨效的影响愈显著。从6μm研磨曲线可以看到，研磨介质超过1mm后，研磨效率几乎直线下降。但直径过小也会因产生的剪切、摩擦力小而降低磨效，有人用0.2mm的最小研磨介质作试验，发现粉碎速度反而降低。Stehr最近进行试验，先用1.0-1.4mm的玻璃珠进行粗粉碎，然后改用细珠，粉碎时间可大大缩短。  5． 7介质均匀度  关于研磨介质均匀度研究者结论不一，一种说法认为研磨介质直径应一致。从动力学的角度看，当介质直径一致时，体积相同，则质量相等，即m1=m2 ，在运动中可获得相同的动量m1v1=m2v2；m1>m2时，m1v1>m2v2，两球相撞时大球将小球撞开，造成大球追小球的情况，磨效会降低。  另一种说法与前面的结论恰好相反。从几何学的角度考虑，认为不同直径研磨介质混装，小介质填充了大介质的空隙位置，增多了介质的接触点，因而可提高磨效。据介绍，德国DRAIS公司赞同不同直径研磨介质混装，可能就是出于这一原因。至于哪种说法正确，笔者未加验证，但如果不同粒径研磨介质有足够的机械强度，不使其磨损或碎裂，混装效果可能更好些。  5． 8介质填充率  研磨介质填充率与磨效关系甚大，见图5。填充率必须有一定的范围，填充率过高，加速设备磨损，过低则达不到粉碎目的。填充率还与浆料的粘度有关，研磨介质的填充率一般为50-80%为宜。   图5介质填充率与磨效的关系  6． 9化学稳定性  要求研磨介质对物料应有一定的化学稳定性，防止研磨过程中介质与物料间发生化学反应，造成产品污染和加速介质磨损，一般非金属介质优于金属介质。研磨介质的pH值应尽可能接近中性。 · 行业聚焦： 目前，选矿产品的干燥主要用回转窑、直接或间接加热的圆筒干燥机、电干燥箱、远红外干燥设备等。但这些设备占地面积大、运转能耗大、热利用率低，同时，设备操作自动化程度低、干燥过程中产品的损失大，干燥成本高，严重影响选厂的经济效益。当前，干燥技术发展迅速，喷雾干燥、流化床干燥、气流闪蒸干燥机的研究和应用范围已十分广泛。针对选矿产品的特点，结合其它行业新的干燥技术，在气流干燥的基础上研制了适用于矿产品的高效闪蒸干燥机，也称为旋转粉碎气流快速干燥设备。 　　1工作原理及系统组成 　　高效闪蒸干燥机是气流干燥设备的一种，干燥介质为热空气。工作原理为：空气经鼓风机现在，干燥设备企业经常需要选购进口不锈钢，那么选购时应该需要注意哪些问题？ 　　我们经常见到的进口不锈钢标准有美国ASME标准的SA240、ASTM标准的A240以及日本JIS标准的SUS；经常使用的牌号为304、304L、316L等。下面以304为例来说明它们的表示方法：JIS标准中材料，表示比较简单，就是SUS304这样表示；ASME及ASTM的表示有几种：SA240-304、SA240TP304、A240-304、A240TP304，实际上，中间加-与加TP的如何提高喷雾干燥造粒效率和粉料质量，从而降低生产成本，提高产品合格率，是陶瓷工作者一直探讨的课题。喷雾干燥是陶瓷工厂能耗大户之一，其燃料消耗约占陶瓷产品燃料消耗的20%，占粉料制成本的30％左右，提高制粉效率，节约能耗显得尤为重要；与此同时，粉料质量的好环直接影响后期制品的合格率。可以从以下几方面来提高制粉效率和粉料质量。 　　一、保证泥浆流动性的前提下提高泥浆浓度。 　　我们知道，泥浆浓度越高，干燥单位质量粉料的能耗就越小。但在生产上，泥浆浓度提高其粘度增加，流动性变差，雾化效果也变差。由此可以选择合适的减水剂，来保证获得流动性好、浓度高的泥浆。 　　生产实践表明：浓度提高报告简介报告名称：中国颗粒饲料微粉碎机产业发展趋势及投资前景研究 　　研究机构：北京中经纵横经济研究院 　　数据来源：国家统计机构、市场调查（监测）中心、行业协（学）会、进出口统计部门等 　　数据时间：2003-2009年 　　主要内容：本报告共分十章： 　　第一章 颗粒饲料微粉碎机产业概述 　　第二章 颗粒饲料微粉碎机产业发展环境分析 　　第三章 颗粒饲料微粉碎机产业技术发展分析 　　第四章 颗粒饲料微粉碎机产业国外发展分析 　　第五章 颗粒饲料微粉碎机产业国内市场运行分析 　　第六章 颗粒饲料微粉碎机产业投资现状分析 　　第没有一家象样的专营粉碎机械的厂家，只有一些附带生产农用饲料粉碎机和老式雷蒙机，技术落后。这里我们还应感谢一位专家--赵佳群，是他有感于我国落后的粉碎机械行业，自行设计研制大量适合我国生产运用的粉碎机械，并在全国推广应用，开创了我国粉碎机行业的先河，形成了目前轰轰烈烈的局面。尽管目前这些企业--有些还是乡办和小规模作坊性质的，技术管理和规模等还停留在原始散养状态，但我们相信在经过市场良性竞争和在各方面汲取国外的先进技术和管理后，必有一个大的飞跃，缩小与国外厂家的差距。

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