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青岛联瑞精密机械有限公司 2021-09-30 点击4148次
本文我们将讨论搅拌磨的原理及其应用。搅拌磨是一种含有内部搅拌介质的研磨机。它通常被称为“搅拌球磨机”；我们可以将其分为干法搅拌磨、湿法搅拌磨、常速搅拌磨和高速搅拌磨。
描述研磨动量的一个有用且简单的方程是m×v（质量×速度），这使我们能够了解搅拌磨为何适合研磨。例如，球磨机使用大介质，通常为12mm或更大，并以低转速（10-50转/分钟）运行。其他搅拌磨，如砂磨机，使用0.3mm至2mm的较小介质，但转速非常高（约800-1200转/分钟），无介质的高速分散机转速甚至更快（1200-1800转/分钟）。各种类型的粉体研磨机介于两者之间（见下图研磨机对比）。
搅拌磨的比较
搅拌磨类型 | 磨介大小 | 转速 | 末端速度 （m/S） |
球磨机 | 12mm及以上 | 10-50 | --- |
搅拌磨 | 3-10mm | 75-450 | 3-5 |
砂磨机 | 0.2至2mm | 800-1200 | 10-15 |
HSA搅拌磨 | 1mm-3mm | 400-1800 | 10-13 |
Q搅拌磨 | 0.4mm-3mm | 1000-1900 | 15 |
高速分散器 | --- | 1200-1800 | 25-30 |
搅拌磨中最重要的概念是功率输入直接作用于搅拌介质从而实现研磨，而不是作用于研磨缸。
为了实现高效研磨，必须同时存在冲击力和剪切力，如图1所示。当在搅拌磨中进行湿法研磨时，由于研磨介质的不规则运动，研磨介质的持续撞击会产生冲击作用，剪切力作用于搅拌磨中，因为随机运动的球（介质）以不同的旋转方向旋转，从而对相邻浆料施加剪切力。因此液体剪切力和介质冲击力都存在。这种组合的剪切和冲击作用可使研磨的物料尺寸减小以及良好的分散。
搅拌磨干法研磨的原理是通过介质的运动膨胀来实现的，这种情况被称之为运动孔隙度。干燥颗粒受到各种力的作用，如冲击、旋转、翻滚和剪切；因此，可以轻松获得微米范围的细粉。此外，与其他冲击式研磨设备相比，这些力的组合会产生更多球形的颗粒。
搅拌磨的多功能性是通过在广泛的条件下操作而获得的。例如，研磨介质类型、尺寸和数量；不同的设备速度；原材料的可变装载量或进料速率。除了减小颗粒尺寸外，搅拌磨还可以实现不同材料的最高强度紧密混合。在研磨过程中也可将特定化学品或添加剂加入搅拌磨中，以实现干燥固体颗粒的最终分散或包覆的目的。
•各种类型的搅拌磨可用于湿式或干式研磨工艺。
•专门为陶瓷行业设计的防金属粒子污染的搅拌磨。已经开发出多种类型的陶瓷和高分子材料用于制造设备内部零件的内衬或套筒。包括氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、碳化钨、橡胶、聚氨酯和各种塑料。
•搅拌磨设计有变速驱动装置，可用于不同转速。
•实验型搅拌磨研磨缸容积从100ml到9.5升，生产型搅拌磨容积从35升到3800升不等。
•所有研磨缸均配有冷却或加热夹套。
•可提供密封盖以便在惰性气氛下进行研磨。
•研磨介质的选择取决于几个因素，其中一些因素是相互关联的。
•密度。一般来说，高密度介质的效果更好。介质的密度应大于待研磨材料的密度。研磨某些浆料时，可能需要更高密度的介质以防止漂浮。
•初始进料尺寸。较小的介质不能轻易分解大颗粒。
•最终粒径。当需要超细颗粒时，较小的介质更有效。
•硬度。介质越硬，研磨效率越好，使用寿命越长。
•酸碱度。某些强酸或碱性材料可能与某些金属介质发生反应。
•颜色。例如，白色材料应保持白色，采用白色研磨球和内衬。
•污染。介质磨损掉的材料不能影响产品，也可以通过磁性分离器、化学或烧结工艺去除。
•成本。贵2-3倍的介质可能会更耐用，有时耐用时间会多出5-6倍，因此从长远来看，它们的额外成本是值得的。
批量式搅拌磨（“S”型设备）
批量式搅拌磨（图2）的操作非常简单。所有物料可直接装入研磨缸；无需预混预分散。由于顶部开放式研磨缸是固定的，因此可以直接观察该过程，并且可以随时修改和增加额外成分。如果材料易碎，最大进料粒径可达10mm；反之，任何10目以下的材料都可以在本机中加工。
所有“S”型设备均配备泵，可在研磨过程中保持循环，以加速研磨和均匀性，该泵也可用于卸料。
批量式搅拌磨用于加工难以研磨的材料，如碳化钨、碳化硅和各种金属。高达30,000 cps的高粘度浆料也可以在批量式搅拌磨中轻松处理好。
循环式搅拌磨（“Q”型设备）
该系统由搅拌磨和预混缸组成，预混缸的容积通常为搅拌磨研磨缸容积的10倍。Q型搅拌磨系统的基本要求之一是高速循环）速率。至少每7-8分钟将预混缸中的全部物料输送到搅拌磨中一次。
如此快的速度下，预混的浆料被泵输送通过密闭介质层。该介质起到动态筛的作用，使细粒快速通过，而较粗的颗粒则沿着更曲折的路径被研磨得更细。可连续监测浆料（图4），研磨过程中可随时向预混缸中添加额外成分，并可精准终止研磨。
循环系统的优点之一是可以用较少的研磨介质和研磨设备处理大量物料。“Q”型搅拌磨的另一个优点是更好的温度控制，这有两个原因：
1.混料缸带有冷却或加热夹套，起到散热片的作用。
2.浆料通过研磨腔的速度非常快（每次20-30秒），因此加热时间更短。
当研磨腔内衬是塑料或橡胶等导热不佳的材料时，这些优势非常重要 。
连续式搅拌磨（“C”或“H”设备）
C型设备最适合连续生产大量物料。H型设备与C型设备的构造相同，但使用更小的介质（2-3mm），且运行速度比C型设备高60-70%。
使用这种类型的工艺是需要一种充分预混的浆料的。浆料通过高而窄的研磨缸底部向上泵送，并从缸顶部排出。特定细度所需的停留时间由泵速控制。
连续式搅拌磨可以串联设置，使用较大的介质和格栅开口进行粗进料，然后使用较小的介质进行后续单元以实现更细的研磨。
“SD”和“HSA”干法搅拌磨
为什么使用干法搅拌磨？
•工艺经济性：节能、结构紧凑、易于操作，且维护成本低。
•多功能性：搅拌磨的设计允许修改许多变量以调整不断变化的规格，并满足最终产品要求。
•降低运输成本：在许多湿法工艺中，总重量的50%为液体。
•节能：从湿磨工艺中去除液体不仅涉及另一个工艺步骤，还需大量能耗。
•消除废液处理过程：根据更严格的环境法规，任何废液（水或溶剂）的处理成本都非常高。
SD搅拌磨使用5毫米至13毫米的研磨球。轴转速通常在75到500之间。该系列搅拌磨适用于较难研磨的材料，如金属粉末、金属碳化物和玻璃。这些机器的进料尺寸可能相当粗，但小于所选的研磨介质。
SD搅拌磨也用于制造弥散强化金属（DSM）。在这一过程中（称为机械合金化或冷焊），运动孔隙率导致研磨介质首先将金属和添加剂破碎成小颗粒，然后将它们搅拌在一起形成团块。通过重复该过程，各种金属均匀混合和分散，形成新的合金成分（DSM）。
颜料行业也使用SD搅拌磨对一些颜料进行干磨以进行显色。
高速研磨
HSA（高速搅拌磨）是近几年新开发的，采用独特的专利设计理念，包括新的研磨缸内部配置和侧出料筛网，使搅拌磨以更高的速度运行，使用更小的介质，并通过离心力将产品连续的排出搅拌磨。（图6）
HSA搅拌磨通常使用1-3mm的研磨球在400-1800RPM之间运行。这种高速和增加研磨介质表面积的组合确保了被加工材料的更精细研磨。
HSA搅拌磨通常以连续模式使用。物料由预先设定的进料口从顶部投入搅拌磨，并从研磨缸下部排出。HSA系列搅拌磨通常用于更细的进料（-40目），并用以生产大量微米级超细粉末。应用范围包括各种矿物质，如碳酸钙、滑石、硫酸钡、氧化铁，以及稻壳灰和粉煤灰。HSA也常用于纤维和聚合物类型的材料。
空气分级机或筛网可与SD或HSA搅拌磨相结合，形成一个封闭的研磨过程循环。通过不断取出细粉并重新装入过大的颗粒，可以实现非常有效的窄分布细磨。（图7）
干法搅拌磨的常见应用
陶瓷粉末、铁氧体、纤维&纤维素、玻璃粉、颜料、食品、金属粉末、矿物、塑料&橡胶、机械合金化、煤&焦炭、化学品、金属、氧化物、石墨。
GT砂磨机
GT是小磨介搅拌磨家族的最新成员。它使用新型研磨齿。这种专利设计消除了轴抖动和搅拌磨振动，同时提供更大的随机介质运动，以提高研磨效率。该搅拌磨设计用于容纳0.2mm至2.0mm的介质。
研磨齿在整个磨腔内提供定向和均匀的介质分布。该磨机可用于连续和循环模式。对于某些陶瓷应用，可以使用无金属部件进行生产。
介质与物料分离器由一组环组成，之间有适当尺寸的垫片，比旧的楔形丝网更厚。这种新设计大大降低了堵塞。
由于位于研磨腔前端的牢固且宽大的开放式格栅区域，维修和清洁比其他砂磨机要容易得多。从前端打开盖子很轻松，很容易露出分离器以便进行维修。
美国UP青岛工厂—青岛联瑞精密机械有限公司
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