隨著現代粉體加工科學技術的發展,社會中各行業對粉體材料的需求呈增長趨勢,粉體加工技術的重要地位也越來越凸顯出來,對粉體材料的制備尤其是超細粉體的制備提出了更高的要求。粉磨是獲取超細粉體的常用方法,在粉體加工實際應用中,應用效果比較好的粉磨設備有雷蒙磨、盤磨機(立式磨)、沖旋粉碎機、振動磨等。
振動磨是粉體工業中選用最多的設備之一,具有高效節能、產品粒度分布均勻、節省空間等優點,此外,其機體的擺動幅度很小,制造工藝簡單,具有較高的填充率(65%~80%)和較高的振動頻率(103~157Hz),因此單位容積生產率大?
1 振動磨的工作原理
振動磨的粉磨作用主要靠磨介的劇烈沖擊和不斷的旋轉(自轉和公轉),使物料迅速粉碎,其粉碎作用主要由磨機機體做閉合循環運動而產生,所以振動磨內研磨體的填充率要比作回轉運動的球磨機高得多,球磨機填充率為30%左右,而振動磨可高達80%?高填充率導致磨介更頻繁的沖擊,加上磨機軸振動頻率可達1500次/min,這樣每個磨介的沖擊次數在相同時間內要比球磨機高出數十倍。雖然振動磨沖擊次數多,但是振動磨內每個研磨體的沖擊力要比球磨機小,這是由于球磨機的鋼球直徑較大,又作回轉運動,自由拋落高度大,沖擊力就大,而振動磨不作回轉運動沖擊力就小,因而對細顆粒物料能量利用率更高。
振動磨除了沖擊粉碎作用之外,還有研磨粉碎作用。即鋼棒之間的搓研作用,使物料在較大程度上處于剪切應力狀態,而脆性物料的抗剪切強度遠小于抗壓強度,所以物料在研磨作用下極易破壞,在振動磨內因鋼棒填充率大,研磨作用占有相當大的比重,因此采用振動磨來進行固體物料的粉磨是有效的。振動磨內鋼棒和物料的運動形式見圖1。
2 振動磨的結構特點
振動磨起源于德國,美國、前蘇聯、日本、我國也于上世紀50~60年代紛紛研發,品種繁多,結構形式上不斷出新?振動磨的生產效率取決于介質的運動狀態和能量分布,由于低能量區的存在,振動磨能量利用率低,因此振動磨的磨筒直徑一般限制在650mm?
由于振動磨工作時動荷載比較大,為了緩沖設備對基礎的沖擊,一般振動磨都是固定在質量達10t的水泥混凝土的防振基座上,設備和防振基座通過4組或者6組專用彈簧座落在與建筑物脫開的獨立土建基礎上。
3 常用振動磨的工藝流程
振動磨的工藝配置有間歇式粉磨、連續式粉磨、干式粉磨、濕式粉磨、特種粉磨(如防氧化、防爆炸)等。常用流程有開路粉磨、閉路粉磨、串聯粉磨、并聯粉磨等。
振動磨的筒體配置有垂直和水平2種形式,垂直配置的雙筒有3種形式:順序連接、平行連接、中心給料,詳見圖2。
順序連接形式的物料滯留時間長達12min以上,適用于相對硬和難磨的物料;平行連接的物料滯留時間在3~12min內,具有較高的通過率,而且兩個筒可以同時處理不同的物料,這種配置適用于易磨物料;中心給料配置的物料滯留時間很短,物料通過率相對高,該配置適用于較軟物料,而且粉料的顆粒比較粗糙,比表面積大,適合于后期化學合成。
硅粉加工中硅粉比表面積越高,越有利于后期合成,因此我院承擔的某硅粉項目選用了中心給料方式。
4 振動磨的工藝參數
某粉體加工車間,選用一款U 型雙筒振動磨,設備生產負荷為10t/h,磨機配置方式為中心給料方式,介質充填率約80%,鋼桶直徑500mm,長3000mm?振動磨入料產品的粒度為-15mm,磨礦時間1min,產品粒度-0.3mm占41.6%;磨礦時間2min,產品粒度-0.3mm占60.5%;磨礦時間3min,產品粒度-0.3mm 占81.2%?
通過磨機產品的粒度分析,該設備磨出的產品粒度分布完全符合后期合成的需要,由于該設備用于粉體加工積累的實際生產數據少,許多參數還需進一步優化。因本次振動磨是第1次使用,加入的鋼棒全部是規格一樣的,隨著鋼棒的磨損,以及后期添加鋼棒,鋼棒的組成會發生變化,這種變化可依托生產實踐數據來確定一個最佳的不同規格的鋼棒添加比例和最優的充填比率。由于正向擠壓碰撞是振動磨機主要的碰撞能量,提高振動磨的振幅,可大幅增加參與能量傳遞的接觸面積,增加正向擠壓的碰撞能量的利用效率,選用該設備的企業可根據物料的性質對振動磨的振幅進行優化。
5 結論
振動磨因密封性好,集中了沖擊粉碎、強力研磨、高頻疲勞破壞等優點,且以較大的振幅將碰撞能量作用于被磨物料表面而使產品粒度均勻、分布集中,因此在粉體粉磨實踐中發揮了良好的作用,在非金屬礦物粉體加工中具有較好的應用前景。
|