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​滚筒式、行星式球磨和砂磨的效率和原理

作者:admin日期:2021-11-18阅读

滚筒式球磨

球磨机的研磨效率较低‚特别是将物料研磨到平均粒径10um以下时‚研磨效率快速下降‚单位产量的能耗显著增加,‚同时还存在研磨介质磨损大、运行噪声大等问题。

 

球磨机的工作原理是当球磨机按一定的转速运转时‚研磨介质与物料在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后,由于重力作用而脱离筒壁沿着抛物线轨迹下落。然后‚它们又被提升到一定高度‚并再次沿抛物线轨迹下落‚如此周而复始‚使得处于研磨介质之间的物料受冲击作用而破碎。同时‚由于研磨介质的滚动和滑动‚使颗粒受到挤压、摩擦、剪切等作用而被研磨破碎。

滚筒式球磨 

行星式球磨

常用的行星式球磨机由4个可自转的球磨罐对称地装在大圆盘上‚球磨罐在绕圆盘公转的同时又绕其自身的转轴自转。图1为行星球磨机运转部分的示意图,‚A、B、C、D分别为四个罐座‚安装在公转盘上。图1.3是球磨介质在球磨罐中的运动轨迹‚由于球磨罐与支撑盘的旋转方向是相反的‚产生的离心力有的部位方向相同‚有的则相反。球磨罐外侧的粉末和磨球所受的离心力的方向相同‚因此将沿着内壁滚动‚产生摩擦效应。当球磨罐的这一方转到内侧时‚粉末和磨球所受的离心力的方向变为相反‚在支撑盘离心力的作用下‚粉末和磨球将飞向外壁‚产生撞击效应‚从而达到粉碎颗粒的效果.

行星式球磨 

搅拌球磨机是美国发明的‚类似于化学试验的搅拌器‚主体由一个内填研磨介质的固定筒体和一个旋转的搅拌器构成。搅拌磨的筒体一般做成带冷却的夹套‚夹套内可通入冷却水‚以控制研磨时的温升‚。研磨筒内壁可根据研磨物料的要求镶衬不同的材料‚也可安装固定的短轴棒以增研磨作用。搅拌磨的工作方式可分为间歇式和重复式两种类型,‚如图所示。其中间歇式搅拌磨主要由带冷却套的研磨筒、搅拌装置和重复卸料装置等组成。重复卸料装置既可保证在研磨过程中物料的重复‚又可保证最终产品及时卸出。

 

当搅拌器以700~1400rpm的速度旋转时‚带动磨介与物料作多维重复运动和自转运动,‚在研磨筒体内作无规则的碰撞、翻滚‚通过对物料的摩擦、冲击、剪切作用而粉碎。

 

当使用直径为10mm的研磨球时‚所得产品的平均粒度可小于3um。采用更细的研磨介质‚则可进行超细研磨‚细度达到亚微米级。

 

搅拌磨的能耗绝大部分直接用于驱动磨介‚而非消耗于驱动笨重的筒体转动或振动‚因此‚力量利用率比球磨和振动磨高。搅拌磨不仅有研磨作用‚而且还具有搅拌和分散作用。搅拌器的高速运转使研磨介质和物料在整个筒体内不规则地翻滚‚物料与研磨介质之间产生相互撞击和研磨双重作用‚在细化物料的同时还能获得很好的均匀分散效果。

搅拌球磨机 

与球磨机相比‚搅拌磨具有如下特点:

1.输入功率全部用于直接驱动研磨介质‚不需要像球磨机那样驱动一个包括研磨介质在内的笨重的研磨筒体‚能耗低。2.搅拌磨的转速不受离心力限制‚可以是球磨机的数十倍‚磨介运动速度高‚动能大‚对物料的撞击和剪切作用强‚研磨效率高。

3.搅拌磨中的研磨介质直径通常在10mm左右,‚约为球磨机中磨介尺寸1/5,‚增加了物料与磨介相互接触的机率‚大幅度提高了研磨效率‚不仅可将产品研磨到更细的细度‚而且粒径分布分布范围窄。近年来‚搅拌磨在高岭土、碳酸钙、错英砂、氧化铁红等材料的细磨等中得到了应用。在陶瓷行业‚搅拌磨已应用于釉料和精细陶瓷的加工‚但应用的生产规模较小。搅拌磨在使用中存在的主要问题是搅拌器的磨损大‚易损坏用于制备亚微米超细粉1um以下时的能耗高‚颗粒分散性大。

 

振动磨

振动磨是利用研磨介质在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎的细磨与超细磨设备。图中为振动磨机的基本结构‚由电机带动连接筒体的偏心轮起振‚使筒体产生3-7mm的振幅,‚并且将振动传给研磨介质‚使介质相对移动并撞击物料,‚物料受冲击和研磨作用而粉碎。为了防机座振动,‚在机座和支架间装有减振器。振动磨中的研磨体宜采用密度较大且抗冲击性能好的材料‚如钢球、氧化锆珠等‚以增加碰撞力量并防自身被振碎。

 

振动球磨得到的颗粒往往棱角多‚流动性差。振动磨的粉碎效果要比球磨高许多‚。实验表明‚a一AL2O3粉经球磨72h,‚粒径小于2um的颗粒不到一半‚而振磨1h,‚粒度几乎全在2um以下。振磨的缺点是震动噪音大‚设备易损。振动磨机主要应用在耐火材料、磨料磨具、化工等领域‚在精细陶瓷粉体制备中也有应用‚但因粉体流动性差‚应用有限。

 

气流磨

气流磨又称喷射磨‚它利用高速气流(300一500m/s)或过热蒸气(300一400℃)的力量加速颗粒‚使其在磨腔内产生相互冲击、碰撞和摩擦‚从而导致颗粒粉碎。被粉碎的物料随气流到达分级区‚达到细度要求的物料‚最终由收集器收集‚没有达到要求的物料‚再返回粉碎室继续粉碎‚直至达到所需细度并被捕集为止。

 

气流磨的优点:

1.粉碎强度大‚可从100um粉碎至微米甚至亚微米级

2.采用高速旋流分级、产品粒度分布范围窄

3.因没有研磨介质‚靠物料自身碰撞而粉碎‚成品纯度高

4.可以粉碎高硬度的物料‚如莫氏硬度大于9级的碳化硅、刚玉等磨料。但气流磨的辅设备多‚一次性投资大粉碎成本较高‚运行噪音较大粉碎后的物料棱角较多‚流动性差‚不利于陶瓷的成型.

 

磨相同物料,如325目铝矾土,用滚桶式球磨机,需要配10,20,30mm研磨球,放入行星式球磨机,只需用到6mm氧化锆球或氧化铝研磨球,用砂磨机,只需用到2-3mm的研磨球,并且研磨的时间会不同。


采用球磨、行星磨还是砂磨在研磨开始时铝矾土和长石的特征粒径均明显减小但随研磨时间的延长特征粒径减小的逐渐变缓,研磨效果因不同物料、不同研磨方法和初始料径而异。


采用相同尺寸6mm的氧化铝球和氧化锆球研磨体因球石密度不同在相同条件下的研磨效率有明显差异氧化锆球石的研磨效果约为氧化铝球石3倍