【干货】连续和批量模式下的干磨工艺

美国UP青岛工厂--青岛联瑞 2020-04-30 | 阅读：5199

关于我们：

美国UnionProcess，作为搅拌研磨机的发明人，已有75年超细研磨、分散、混料和自动化产线的设备经验，可提供真空、惰性气体保护、低温液氮、防爆等特殊工况研磨，在电子陶瓷、硬质合金、纳米材料、片状金属粉、磁性材料等领域应用广泛。世界公认研磨分散微米、亚微米、纳米级粒度十分有效的设备。

美国UP于2005年10月进入了中国青岛成立了外资企业：青岛联瑞精密机械有限公司，是一家专业研究、开发与生产高品质“卧式砂磨机&立式搅拌磨”和为其提供整体解决方案的全国高新技术企业。

青岛联瑞拥有完备的研发实验室，与您共享75年的美国UP实验数据，可根据客户要求进行精确的测试，使产品达到符合预想的研磨效率。实验验证成功后，实验设备可等比例放大至生产型设备，不变工艺更稳定。青岛联瑞精密机械有限公司(美国UP青岛工厂)是您正确的选择。

摘要

介绍了什么是批量式或连续式干法研磨机，如何使用干法研磨机，以及干法研磨的优势。干法研磨的原理是通过磨介的运动膨胀实现，这种情况被称为运动孔隙度。干燥的粉体承受各种力，例如冲击，碾压和剪切。因此微米级粉末很容易实现。此外，这些力的综合作用会产生比其他冲击型磨更多的球形粉体。

搅拌磨应用非常广泛，由于其许多参数可以改变。比如磨介的类型、大小和数量等;不同的研磨转速;可变的加料量和进料速度等。除了减小粒径，也可对不同物料进行有效的混料、分散。将物料或溶剂加入研磨缸在研磨过程中使之均匀分散或涂覆在干燥的固体颗粒上。

干法研磨的优势

经济成本低：

研磨机节能高效，操作简便，维护少

多功能性：

Attritor的设计允许大量修改调整变量以适应不断变化的规格并满足最终要求产品需求。

降低运输成本：

在许多湿浆研磨工艺中，总重量的50%是液体。

节能:

去除湿磨中的液体不仅会增加额外的工序，而且需要大量的能耗。

无需处理废液：

根据环保相关法律法规，废液处理过程严格，任何废液的处理(水或溶剂)都非常昂贵。

干法研磨机的常见应用

陶瓷粉末、铁氧体、金属粉末、矿物、玻璃、颜料、机械合金化、煤和焦炭、金属氧化物、石墨、纤维和纤维素、塑料和橡胶、食品、化学品。

干法研磨工作原理?

搅拌磨干磨是在研磨缸内完成，通过搅拌臂带动研磨介质，带动物料随机运动(内部孔隙度称为“运动孔隙度”)(图1和2)

在这种膨胀状态下，介质和颗粒可以自由移动，互相碰撞，从而产生高剪切力和强大的冲击力实现高效研磨(图3)

干法研磨机类型：

I.SDG系列

SDG系列(“常规”速度干磨机)可进行连续式或批量式研磨。连续式研磨时，将物料从研磨缸顶部加入，然后下落过程中通过运动的磨介研磨至所需的粒度，并通过位于研磨缸底部的卸料阀组件出料(图4)。

在批量模式下，物料从顶部加入研磨缸，直至磨到所需的尺寸，然后通过缸底的格栅卸料。

SDG研磨机可轻松在惰性气体，例如氮气或氩气条件下密封研磨，该系统也可以用陶瓷材料制成，用于无金属体系研磨。

SDG研磨机使用的研磨球规格从5mm到13mm不等，轴转速通常在75转/分钟到500转/分钟之间。该系列研磨机适用于较难研磨的金属粉末，金属碳化物和玻璃块等材料，该系列的物料进料粒径可以相对粗大，但是一般比选择的研磨介质小。如果材料非常易碎，较大的薄片可以放入机器。

SDG研磨机还可以加工弥散强化金属(DSM)。在此过程中(称为机械合金化或冷焊)，运动孔隙首先使研磨介质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聚体。通过重复此过程，各种金属混合均匀分散形成一种新的合金成分(DSM)。

2.HSA系列

HSA系列(高速研磨机)采用独特的专利设计，包括研磨缸内部结构和侧面出料格栅，使研磨机能够使用更小的磨介以更高的速度连续运行并通过离心力将产品从研磨机中卸料(图5)

HSA研磨机通常在400-1800转/分的转速下使用1-3mm的磨介，高转速和增加磨介表面积的综合作用可以对加工材料进行更精细的研磨。HSA研磨机通常以连续模式使用。物料以预设的速率从顶部进入研磨缸，并从研磨缸下部卸料。HSA系列研磨机通常用于较细的进料(40目)，出料在微米级超细粉体。应用范围包括各种矿物，如碳酸钙，滑石，硫酸钡，氧化铁，稻壳灰和粉煤灰。HSA也常用于纤维性和聚合物类型的材料。

3.系统设置程序选项

SDG和HSA研磨也可分为两个阶段，使用大磨介SDG进行粗磨，然后通过小磨介的HSA获得超精细产品。(图6)

空气分级机或筛网可与SDG或HSA研磨机组成一个封闭的研磨循环系统。，通过分级，大颗粒返回研磨，可以提高效率，获得粒度分布窄的超细产品。(图7)

研磨介质类型：

研磨介质的选择取决于几个因素，其中一些是相互关联的。

密度。

通常，高密度磨介可以得到更好的研磨结果。磨介密度应大于研磨物料密度。此外，高粘性材料需要较高密度磨介以防止漂浮。

初始进料粒径。

较小的磨介不易破碎较大的颗粒。

最终粒径。

当需要超细颗粒，使用较小磨介效率更高。

硬度。

磨介越硬，研磨效果越好，同时，磨介寿命越长。

PH值。

某些强酸或碱性物质可与某些金属磨介发生反应。

变色。

应使用与物料颜色一致或接近的磨介。例如，白色材料应使用白色磨介。

污染。

磨介磨损产生的粉料不影响物料，或者可以通过磁力、化学方式或在烧结过程中去除。

成本。

可能贵2-3倍的磨介更好，有时是5-6倍，因此，长远来看是节约成本的。

磨介类型：

淬硬碳钢、铬钢、440C不锈钢、滑石、硅酸锆、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆(氧化镁或氧化钇稳定)、碳化钨。

连续或批量研磨工艺的选择

当物料停留时间较长(30分钟以上)时，采用批量式干磨，粒度更细，分布更加紧密。

选择批量式研磨的另一个重要原因是控制氧含量。研磨缸缸盖可配置机械轴封。通过惰性气体使物料在无氧条件下研磨。并可配备特殊设计的密封卸料容器。

选择连续干磨的原因

1.产量大

2.材料对温度敏感

通过连续加工，所有物料都能快速通过研磨缸，而不会在研磨缸内部过热。

3.材料容易结块

通过磨介的不断移动，防止物料堆积在缸壁上。

连续研磨过程需要始终保持研磨机内部的稳定状态。其目的是精确控制研磨机中物料足够长的保留时间，以将颗粒研磨到所需的尺寸，使用特殊的设计控制研磨过程。

1.精确的进料系统，将物料分配到研磨机的顶部。

2.一种特殊的搅拌轴和搅拌臂结构加上分流盘，可防止未达到目标粒度的物料过早排出。

3.专门设计的可调节的计量出料口，以准确控制投入研磨机中的物料数量，可调节的出料口还可以使设备操作人员轻松维护或调整研磨机内部物料数量。

4.利用变频调速系统上的控制器，可以监控研磨机的输入功率。通过观察该功率读数小范围的变化下运行，可确保研磨机中物料和工艺条件的稳定情况。因此通过研磨缸的物料都可以相似的研磨数量进行研磨加工。

这种处理工序的结果显示出非常严格的质量控制规范。所有的过程数据可发送到计算机打印输出，并用于ISO数据文档。

系统关闭后，通常无需在启动之前从研磨机中排出物料。由于已加工的物料已经存在于研磨机内部，所以启动只需要启动研磨机和加料设备。

研磨数据示例：

数据来自我们的30-SDG和HSA-30的进行的试验中收集的。用于测定粒度的仪器包括泰勒筛网，费希尔副筛网，激光粒度仪和沉降仪。

SDG系列研磨机

粒径

材料	进料粒度	出料粒度	研磨类型
氧化铝	MV 104µ	MV 1.6µ	C
珊瑚釉（Fe2O3 / ZrO2）	_________	混料	C
铁氧体	FSS 9.4µ	FSS 1.6µ	C
玻璃粉	-12目	MV 4.09µ	B
玻璃片	1”平方	50％3.29µ	B
离子交换带	-200目珠	50％4.30µ	B
氧化铁	2-3英寸大块	FSS 2.4µ	C
氧化铁珠	1/8”-1/16”珠	50％1.113µ	B
氧化镍	FSS 8.3µ	FSS 1.45µ	C
石油块	最多3/16英寸大块	50％4.70µ	B
酞菁蓝颜料	20-40µ	显色	B
喹吖啶酮颜料	-325目	显色	B
金属硅	80目	-325目	B
碳酸氢钠	50目	90％-325目	C
合成石墨	90％-70目	Av. 5-7µ	B
废玻璃瓶	¼”碎片	75.5％-165目	C
锆石砂	-40目	中值4.19µ	C
氧化锆	4-20目	中值3.15µ	B

在“研磨类型”列中：C =“连续”研磨；B =“批量”研磨

HSA系列研磨机

粒径

材料	进料粒度	出料粒度	研磨类型
硫酸钡	400目	50％2.82µ	C
碳酸钙（添加硬脂酸）	90％41.84µ	50％2.68µ	C
碳纤维	¼”长	80-100µ	C
水泥浆	90％40µ	50％3.29µ	C
碳黑	90％248µ	50％2.4µ	C
粉煤灰	-10目	50％2.51µ	C
赤铁矿	________	第一次50％4.15µ	C
赤铁矿	________	第二次50％2.88µ	C
熟石灰	21.6％+270目	50％4.96µ	C
磁铁矿	10％+325目	50％3.77µ	C
二氧化锰	60目	50％0.62µ	C
燕麦纤维	91％+200目	98％-200目	C
马铃薯粉	100目	55％-200目	C
浮石	50％22.52µ	50％4.80µ	C
稻壳灰	+50目	50％4.51µ	C
丁苯橡胶化合物	¼”切片	85％-325目	C
锑酸钠	90％97.15µ	50％2.37µ	C
滑石粉	200目	45％<1µ / 61.4％<2µ	C
废铅笔芯	2-5英寸长	99％-325目	C
麦麸	½” x¼”片状	99％-60目	C
小麦纤维	<1/8”	70％-200目	C
木纤维	20％+80目	96％-325目	C

在“研磨类型”列中：C =“连续”研磨；B =“批量”研磨

干磨小提示

1.尽量减少原料中的水分：水分含量高(超过5%)会导致物料在研磨缸内结块。在较高温度下操作会除去一些水分。

2.保持适当的物料与磨介的比例：如果物料与磨介的比例过高，则会降低磨介速度和冲击力，导致效率降低。另一方面，如果物料与磨介的比例太低，磨介会对自身产生冲击，从而导致磨介磨损。优化材料和磨介比例可有效降低粒径。

3.最终获得粒度分布均匀的物料:原料粒度范围宽，往往导致研磨后物料粒度分布宽。这也使得工艺模式、机型、磨介尺寸等的选择变得非常困难。

添加助磨剂和添加剂：在减小粒径的同时，可以将化学添加剂连续添加到设备中。添加剂可以是干粉或液体，其功能是执行以下一项或多项操作：

•最大限度地减少物料研磨过程中所固有的水分的影响。

•更换3号电源。有助于使物料获得均匀的粒度。

•减少研磨过程中可能产生的任何静电的影响。

•充当物料颗粒间的润滑剂。

•通常在下游添加一些添加剂或成分，可在研磨阶段添加，从而节省一个额外的步骤。

小结：干法研磨机的优点和局限性

优点：

1.快速，高效，可靠的细磨。

2.研磨工艺的通用性。

3.低能耗。

4.研磨缸可加冷却或加热夹层以控制温度。

5.操作简单安全。

6.维护费用低。

7.设计紧凑，占地面积小。

局限性：

1.SDG研磨机，进料尺寸限制在小于13mm,HSA研磨机，限制在40目以内。

2.对于大多数亚微米超细粉末，仍然需要湿磨。

3.干磨较湿磨会产生更多内热。

4.选择适当的HSA设备配件和筛网可实现无金属研磨。

以下是相对应的

美国UP青岛工厂机型介绍

HSA系列

产品介绍

HSA型搅拌式研磨机具有独特的专利设计概念。它包含一个全新内部构造的研磨缸，允许主轴有更高的转速，可实现更细的研磨，是采用侧出料的连续式操作方式。

HSA型具有一系列形状特殊的搅拌臂，分流盘轴向安装在搅拌轴上。这种全新的设计可使用更小的研磨介质和采用更高的转速RPM，增加了物料在研磨室内停留的时间，因而可保证出料的颗粒度更细。

HSA型高速干磨机常用于连续式研磨。物料由顶部加入，利用离心力从底部卸料。通常加入的物料粒径较小(一般为40目)，最终研磨后的粒径可达微米级。HSA型可用于纤维类和聚合物等物料的研磨。

配件和选件：

☆ 可装配成批量式或连续式机型。

☆ 可用碳化钨或陶瓷做研磨缸内衬和搅拌臂。

☆ 可实现无尘或惰性气氛中的研磨。

☆ 装有磨介卸出阀。

应用行业：

陶瓷、金属、机械合金化、磁性材料、矿物、石墨、橡胶。

设备参数

Bye~

END

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