1 .概述
(中國粉體技術網/遠志)砂磨機屬于濕法超細研磨設備,是從球磨機發展而來。廣泛應用油墨生產過程中顏料分散及研磨。砂磨機有不同的分類方式:
* 根據攪拌軸的結構形狀可分為盤式,棒式,棒盤式(既凸塊式)。
* 根據研磨筒的布置形式可以分為立式,臥式。
* 根據筒體容積大小可分為實驗室,小型,中型,大型,超大型。
* 根據介質分離方式可分為靜態,動態分離砂磨機* 根據能量密度(單位體積裝機功率)可分為低/高能量密度砂磨機。
2. 砂磨機的發展歷史
砂磨機是在球磨機的基礎上發展而來的,很多國內用戶至今還將砂磨機稱做球磨機!而在國外被稱做攪拌式球磨機(攪拌軸+球磨機組合)。球磨機,攪拌磨和砂磨機三者到底有什么本質差別呢!從破碎原理來理解,三者共同點是利用研磨介質之間的碰撞,擠壓,摩擦等原理破碎物料。所以,可以將三者歸類到介質磨家族。
砂磨機發展大概經歷了以下幾個階段(如圖1)
第一階段:→立式攪拌磨(底部篩網分離器+棒式研磨原件)
第二階段:→立式圓盤砂磨機(盤式+頂部篩網分離器)
第三階段:→立式銷棒砂磨機(棒式+頂部縫隙分離器)
第四階段:→臥式圓盤砂磨機(盤式+動態轉子離心分離器)
第五階段:→臥式銷棒循環砂磨機(棒式+超大過濾面積分離器)
* 球磨機不論是研磨原理,還是研磨細度及應用領域都與砂磨機不大相同。而立式攪拌磨畢竟有了不借助地球重力而具有獨立的能量輸入者,可以認為是研磨設備的一場技術革命!
* 攪拌磨由于轉速低,介質尺寸教大,沿銷棒徑向線速度梯度變化大,故研磨效率較低,產品粒度分布寬。所以,攪拌磨逐步被砂磨機擠出市場,現僅用于硬質合金,鐵氧體研磨或預研磨。
3. 砂磨機的結構參數及運行參數
砂磨機的功能第一是將物料磨碎,第二將物料與研磨介質分離。結構參數是砂磨機本身所具有的(由制造廠家確定的),而其運行參數是實際生產中由操作人員掌握的(用戶)。砂磨機的材質選擇對于所加工產品的質量至關重要。
(1)砂磨機結構參數
A:研磨原件結構型式:盤式/ 銷棒式/ 凸塊式
B:研磨筒布置方式:臥式/立式
C:介質分離器類型:靜態/動態
D:攪拌軸密封形式:唇封/機械密封
E:筒體和磨盤材質:不銹鋼/離心澆鑄鋼/陶瓷/高分子材料(PU)
* 臥盤式砂磨機研磨腔內介質分布均勻,研磨效率較高,帶載啟動容易,操作方便,可以設計成大型或超大型。但能量密度(單位容積裝機功率)較低,所以研磨細度受到一定限制。
* 立盤式砂磨機介質分布不均,研磨效率較低,帶載啟動困難。優點是無機械密封,結構簡單。
* 臥棒式砂磨機能量密度大,研磨筒短,介質分離器過濾面積大,物料停留時間短,散熱效果好,研磨效率高,產品粒度分布窄。一般用于難研磨物料的大流量循環研磨工藝。
* 立棒式砂磨機不僅攪拌軸上布置有銷棒,往往在筒體內壁也布置有銷棒。能量密度大,研磨強度高。主要用于高粘度物料,如膠印油墨,UV 油墨的生產。
* 研磨介質即不是設計參數,也不是運行參數,但它是一個最重要傳輸能量中介體!所有【介質磨】研磨效率是否高?產品質量是否合格?設備運行是否可靠?部件壽命是否長?都與介質的種類,尺寸,比重有關。
(2)砂磨機的介質分離形式
介質分離系統是砂磨機的一個重要組成部分,它的功能是將已磨過的物料與研磨介質分開。
* 常用的介質分離原理如圖3 所示,結構1-3分離原理為靜態分離,不能使用很小的研磨介質。
* 結構4屬于動態離心分離原理,可以使用小的介質,研磨效率高。
* 左上圖為靜態彈夾介質分離,出口容易堵塞,但是清洗方便(被動防守)。
* 右上圖為旋轉分離篩筒,不易堵塞,物料從空心軸輸出,但分離筒磨損嚴重。
* 左下圖為轉子動態分離篩筒結構,離心分離原理,設備出口不易堵塞。
* 右下圖為轉子動態分離結構,并設置出口物料返回管道,當砂磨機出口堵塞時,壓力急劇上升,壓力信號開啟輸送螺桿的驅動電機,將料漿送回到砂磨機入口,該原理看似很好,但實際中往往由于液體很小的不可壓縮性很難實現。
(3)砂磨機各種運行參數的意義
A:砂磨機的流量:影響產品細度,產量以及粒度分布。
B:攪拌軸線速度:影響研磨效率,物料細度及磨損。
C:介質尺寸:影響研磨效率,產品細度。
D:介質填充率:影響研磨效率,產品細度。
E:介質比重:影響研磨效率,產品細度。
砂磨機流量:流量和產量是兩個不同的概念,在連續研磨工藝時兩者絕對值相等。在循環研磨時,產量是流量的1/n(n循環次數)
砂磨機線速度:線速度大小影響研磨介質施加給物料顆粒的動能強度,一般為8-15m/s。
研磨介質尺寸:砂磨機使用的研磨介質多為圓球。直徑越小,單位體積中裝填的介質數目越多,磨球之間接觸點就越多,在研磨時間相同情況下產品細度提高。過小的研磨介質往往引起砂磨機出口分離器的堵塞。所以,砂磨機分離器的結構及縫隙寬度決定研磨介質尺寸大小。一般情況下研磨介質直徑為砂磨機分離器縫隙寬度的2-4倍。
研磨介質的裝填率:就是砂磨機在近似最佳.
研磨效果的所需量: 臥式砂磨機的裝填率一般為80-85%。立盤式砂磨機的裝填率一般為75-80%。立棒式砂磨機的裝填率一般為85-95%質量計量法= 砂磨機有效容積x 裝填率(75-85%)x 介質堆積密度??傊?,研磨介質裝填率過高,容易引起砂磨機溫升過高或者出口堵塞。研磨介質裝填率過低,研磨效率低,磨損加劇,研磨時間延長。
研磨介質的比重:介質比重越大,動能越大,研磨效率越高。生產膠印油墨時一般使用直徑為1.6-2.5mm 的鋼球,而研磨噴繪油墨使用直徑0.3-0.8mm的氧化鋯珠。
(4)砂磨機研磨工藝選擇
砂磨機研磨工藝一般有下面四種; 單機連續,串聯連續,組合循環,單筒循環。
* A 單機連續研磨工藝一般用于細度要求不高的產品,如金屬礦,非金屬礦,汽車底漆等。
* B 串聯研磨屬于連續研磨,且細度要求較高產品,如,膠印油墨,化纖消光劑,碳酸鈣等。
* C 組合循環研磨工藝是連續研磨與循環研磨的結合,第一次小流量研磨的目的是打碎粗顆
粒,從第二遍開始循環研磨,產品粒度分布窄。一般用于汽車面漆的生產研磨。
* D 單桶循環研磨工藝前提是循環次數必須大于5,循環桶上配置有攪拌器,以保證物料充分混合,避免循環桶中的死角。該研磨工藝優點是操作簡單,設備投資小。一般用于,噴繪油墨,陶瓷原料,如碳化硅,氮化硅,碳化硼等研磨。
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