1 粉碎的目的和方法
雖然碳酸鈣結晶反應時(shí)的原生粒徑很小，納米鈣的原生粒徑為≤100nm，輕鈣的原生粒徑為0.5-5µm，但是由于輕鈣和納米碳酸鈣在碳化、陳化、壓濾、干燥等工序都會(huì )有團聚現象發(fā)生，特別是壓濾機脫水時(shí)的擠壓，和干燥時(shí)由于水分的揮發(fā)，粉體收縮，其顆粒發(fā)生團聚，從干燥設備中出來(lái)的宏觀(guān)粒徑遠大于原始粒徑（一次粒徑），雖然可以在合成過(guò)程中加入分散劑和表面改性劑，可以減少團聚，但是仍避免不了團聚，特別是納米碳酸鈣由于表面能高，更容易發(fā)生團聚，造成二次團聚，這也是納米材料制造過(guò)程中關(guān)鍵難題。
干燥工藝及設備不同，其團聚情況不同。采用箱式干燥、帶式干燥、盤(pán)式干燥、漿葉干燥、回轉式干燥等干燥形式，其產(chǎn)品出來(lái)為塊狀或顆粒狀，需粉碎分級才能使用。強力閃蒸干燥，由于設備配套了內置式的粉碎盤(pán)，從旋風(fēng)分離器、除塵器中分離出來(lái)的產(chǎn)品是粉狀，由于納米碳酸鈣的容易團聚，強力閃蒸干燥的粉碎能力不是很強，仍有分粗粒子和雜質(zhì)產(chǎn)生。
所以必須配有粉碎研磨機解聚，分級、過(guò)篩，得到細度好、純度高的產(chǎn)品。
目前浙江省嵊州市眾威粉碎設備有限公司生產(chǎn)的粉碎研磨機主要有：萬(wàn)能式的粉碎機、微粉磨、旋風(fēng)磨等，其中旋風(fēng)磨是采用德國技術(shù)生產(chǎn)的，具有粉碎能力大，設備能耗低、產(chǎn)量大、噪聲小，吸油值低、細度、分散性、振實(shí)密度好的優(yōu)點(diǎn),是進(jìn)行納米碳酸鈣活化、分散、粉碎處理的理想設備。
2 旋風(fēng)磨粉碎系統
2.1 概況
ZWV旋風(fēng)磨是本公司在已有的超微粉碎技術(shù)的基礎上，引進(jìn)德國先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)研制的新一代超微粉碎設備，其技術(shù)處于國內領(lǐng)先地位，填補了國內外空白，整機及其耐磨裝置已獲國家專(zhuān)利。該機的研發(fā)成功為我國粉體工程行業(yè)提供了高效節能的超微粉碎設備，并已出口十多個(gè)國家和地區。
ZWV旋風(fēng)磨原理先進(jìn)，擁有獨特的不拆機可調間隙的功能，粉碎區產(chǎn)生的強烈渦流有著(zhù)驚人的粉碎效果，并且有良好的物料分散作用。本機與其他粉碎機相比結果顯示：物料從ZWV旋風(fēng)磨進(jìn)口到出口經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)最短，所以其粉碎能耗也最低，乃是對特殊物料加工的高檔微粉設備。其卓越的技術(shù)性能甚至超過(guò)了國外同類(lèi)設備，完全可替代進(jìn)口，是目前性能好、體積小、能耗低、噪聲小的環(huán)保節能型理想微粉設備。
2.2 用途和特點(diǎn)
ZWV旋風(fēng)磨是一種適合無(wú)機物、有機物粉碎的通用超微粉碎機，廣泛適用于化工、染料、塑料、非金屬礦、醫藥、飼料、食品等行業(yè)的低到中等硬度物料的超微粉碎，對聚乙烯醇、PVC、PE、纖維性物料等幾乎所有熱敏性物料均能進(jìn)行超細粉碎，產(chǎn)品粒產(chǎn)最細可達2-5um。特別適應于納米鈣的粒碎分散，效果十分理想。
該機的特點(diǎn)如下：
1、采用錐形的轉子與定子，通過(guò)升降上箱體（定子）即可調整轉子與定子的間隙來(lái)控制產(chǎn)品細度和產(chǎn)量，間隙調整范圍為0-5mm。
2、轉子采用特殊的從歐洲進(jìn)口的高強度鋼材和高硬度耐磨鑄件，轉子最外端線(xiàn)速度達125米/秒以上，同時(shí)具有使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。
3、運用計算機輔助設計的箱體出料更流暢，噪音更加小，在處理粘性及凝聚性物料時(shí)，極大地減少了微粉的粘壁現象。
4、處理風(fēng)量特大，粉碎時(shí)溫升低，特別適用于熱塑性和纖維物料，產(chǎn)品粒度均勻。
5、在轉子下面可選配風(fēng)葉來(lái)加大空氣流量。
6、維修、操作和清洗方便。
2.3 設備結構及工作原理
本機是一種渦輪式超微粉碎機。它由機架、機體、粉碎裝置、加料斗、傳動(dòng)裝置和電機等組成，其內部結構如圖1所示。配套由主機、分級機、高壓離心風(fēng)機、關(guān)風(fēng)機、旋風(fēng)集料器和電控柜等組成整套超微粉碎機線(xiàn)。
圖1 內部結構圖 ZWV的主要工作原理如下：料物由上箱體的頂部加入后，迅速被轉子上部的預粉碎刀片打散，散向定子四壁，進(jìn)入轉子和定子組成的粉碎區。轉子超高速旋轉產(chǎn)生的大量空氣流既受機內轉動(dòng)和靜止部件的影響，又受風(fēng)機的恰當導向，被轉變成無(wú)數個(gè)急轉的湍流。這些在粉碎區內為數眾多的空氣湍流，把物料催動(dòng)，并加速到和空氣流同樣高的速度。然而，這些物料的運轉方向和速度卻都在瞬間突然改變，其結果，也是本粉碎機的原理所在，各物料顆粒相互碰撞，并在高速氣流中完成較理想的裂解。僅一小部分顆粒是通過(guò)機內運動(dòng)和靜止部件的撞擊而細化的。物料顆粒在ZWV旋風(fēng)磨機內的整個(gè)逗留期間，總受空氣流環(huán)圍，因此，在超細粉磨過(guò)程中不可避免產(chǎn)生的熱量也被作為粉磨介質(zhì)的空氣流帶走。大流量的空氣及其急轉的湍流確保其溫升最小。上述超高速粉碎原理，使本不帶篩選裝置的ZWV旋風(fēng)磨特別適用于為粉磨連同干燥操作在內的課題提供技術(shù)上安全、經(jīng)濟上獲益的解決方法。
為達到需要的細度和產(chǎn)量，可以增加或降低間隙墊片的高度來(lái)達到改變轉子和定子間的間隙，從而來(lái)控制其產(chǎn)量和細度。
2.4 產(chǎn)品型號與主要技術(shù)參數
ZWV旋風(fēng)磨的主要技術(shù)參數見(jiàn)下表
|
名稱(chēng)
型號
|
ZWV50 |
ZWV500 |
ZWV750 |
ZWV1000 |
ZWV1250 |
| 生產(chǎn)率比值 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
| 轉子直徑(mm) |
250 |
500 |
750 |
1000 |
1250 |
| 轉子速度(r/min) |
9550 |
4775 |
3183 |
2387 |
1910 |
| 粉碎粒度(um) |
2-250 |
| 最大處理風(fēng)量(m3/h) |
1200 |
2100 |
3300 |
4500 |
5100 |
| 產(chǎn)量(kg/h) |
30-800 |
80-2000 |
100-3000 |
200-4500 |
300-6000 |
| 動(dòng)力(kw) |
11-18.5 |
30-45 |
45-75 |
55-110 |
75-132 |
| 外形尺寸L×B×J(mm) |
1285×600×720 |
1690×880×930 |
2210×1100×1550 |
2510×1330×1640 |
2800×1580×770 |
| 主機重量（kg） |
500 |
1100 |
2300 |
3000 |
3600 |
注：生產(chǎn)率及粉碎粒度視物料不同及配套裝置選用匹配有所變化而確定。
3 分級機
3.1 概述
ZFH系列高效渦輪超微分級機是我公司引進(jìn)德國先進(jìn)技術(shù)，適合低到中等硬度超微粉體材料分組的超微分級設備，使用特殊材料的轉子可分級高硬度物料，各項性能指標達到了國際同類(lèi)型標準。本機帶二次進(jìn)風(fēng)和高精度渦輪，切割粒徑可達3µm。
ZFH高效渦輪超微分級機適用于化工、醫藥、食品、非金屬礦等行業(yè)粉體加工中的分粒、除鐵、除纖維、精選。例如：非金屬礦中石膏粉、碳酸鈣等的精選，長(cháng)石、石英、重晶石的除鐵加工和分粒。很容易形成沉淀物的物料，如：顏料、染料、殺蟲(chóng)劑、樹(shù)脂、水泥和非晶體的石灰石、白堊、E-PVC及填料中無(wú)機粉末的分級，同時(shí)可對不同密度物料如再生橡膠等分離纖維雜質(zhì)，特種工業(yè)超細粉末的提取，如磁粉等，用途極為廣泛。
該機的特點(diǎn)如下：
本機為干式物料空氣分級機，具有當今國際上最先進(jìn)的渦輪分級原理：帶有二次進(jìn)風(fēng)和無(wú)級變速的分級渦輪，分級渦輪與之相聯(lián)接的配合屬?lài)鴥仁讋?chuàng )、國際領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)氣流密封裝置，分級精度高，分級范圍廣，能在3-150µm之間調整成品粒度。一般情況下，能獲得小于5µm、含量達97% 以上的超微細粉；
本機占有空間少，結構簡(jiǎn)單緊湊；操作方便，易損件少，費用低。振動(dòng)小，噪聲低，運轉平衡，維修、清洗方便，自動(dòng)化程度高。
3.2 設備結構及工作原理
ZFH系列高效渦輪超微分級機由上部帶分散導向葉片的進(jìn)料渦殼和高速后向多葉片式分級葉輪組成，分級輪與出口采用動(dòng)態(tài)氣流密封；下部為帶有二次進(jìn)風(fēng)裝置的二次分選裝置。其主要結構見(jiàn)圖1。
本機主要利用渦輪分級輪的分篩理論；旋轉渦輪產(chǎn)生的離心力與空氣所形成的向心力之間的平衡。其主要工作原理是：待分級的物料通過(guò)加料機被高壓負壓吸風(fēng)系統吸入分級室，在這里首先被分散導向葉片分散，在渦殼與分級渦輪附近受強而有力的離心力場(chǎng)的作用，符合要求的微粉吸出分級葉輪后被收集裝置收集，粗料則落入下箱體，在這里由于受到二次進(jìn)風(fēng)的影響而被再次分散，夾雜在粗粉中的細粉再次隨氣流進(jìn)入分級區，粗料則沿內壁下落通過(guò)關(guān)風(fēng)機被收集。由于渦輪與上箱體采用特殊的密封機構，使得密封效果十分優(yōu)越，出料粒度更均勻。通過(guò)調節驅動(dòng)電機的轉速及二次進(jìn)風(fēng)量的大小，可得到最佳的分級效果。
圖2 結構及分級原理1出料閥；2機殼； 3兩次進(jìn)風(fēng)可調裝置；4分級輪；5出料口，6進(jìn)料口；7軸承座；8聯(lián)軸器驅動(dòng)裝置；9電動(dòng)機
3.3 主要技術(shù)參數
|
型號
名稱(chēng)
|
轉子直徑（mm） |
轉速
（r/min） |
電機功率（KW） |
最大風(fēng)量（m3/h） |
處理量
（kg/h） |
分級范圍
（µm） |
| ZFH-132 |
132 |
1100-11000 |
4 |
500 |
15-300 |
3-150 |
| ZEH-250 |
250 |
700-7000 |
5.5-7.5 |
2000 |
30-800 |
| ZFH-315 |
315 |
500-5000 |
7.5-11 |
3200 |
50-1500 |
| ZFH-400 |
400 |
450-4500 |
11-15 |
5000 |
100-3000 |
| ZFH-500 |
500 |
350-3500 |
22-30 |
7000 |
200-4500 |
| ZFH-630 |
630 |
250-2500 |
30-37 |
9000 |
300-6000 |
| ZFH-800 |
800 |
150-1500 |
37-45 |
12500 |
400-8000 |
注：生產(chǎn)率及粉碎粒度視物料不同配套裝置選用匹配有所變化而確定。
4 納米碳酸鈣常用配套工藝流程
目前大型的納米碳酸鈣項目粉碎采用如下流程：ZWV -1000型分碎機，配和ZFH-630分級機，流程如下圖3。
5 目前市場(chǎng)上常用的粉碎機對比
目前市場(chǎng)上常用粉碎的粉碎機有萬(wàn)能式粉碎機，微粉氣流磨，旋風(fēng)磨，下面就各個(gè)設備用于納米碳酸鈣的性能對比：
| 項 目 |
1 |
2 |
3 |
| 粉碎機主機 |
萬(wàn)能式粉碎機 |
ACM微粉氣流磨 |
ZWV旋風(fēng)磨旋風(fēng)磨 |
| 分級機 |
氣流分級 |
內置分級機 |
ZFH高效渦輪分級機 |
| 生產(chǎn)能力噸/小時(shí) |
1-1.5噸 |
0.5-1 |
1-3噸 |
| 耗電量kw/噸 |
40-80 |
100-150 |
40-80 |
| 粉碎強度 |
較差，容易產(chǎn)生粗粒。 |
分散性好 |
分散性好 |
| 粒度分布 |
不均勻 |
均勻 |
均勻 |
浙江省嵊州市眾威粉碎設備有限公司采用目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)——德國工藝技術(shù)，經(jīng)國內外多家使用證明，效果卓越，性能理想，在國內絕對處領(lǐng)先水平。
將烘干后的碳酸鈣物料，通過(guò)輸送機送入ZWV旋風(fēng)磨充分粉碎研磨后，分散后成為氣固二項流體，進(jìn)入ZFH高效渦輪分級機，對粉碎后的物料進(jìn)分級，粗粉回到物料重新粉碎，保證物料細度的均勻性。細粉中的氣固二項流體，通過(guò)旋風(fēng)集料器、脈沖除塵器的收集將成品收集下來(lái)進(jìn)入料倉，潔凈空氣通過(guò)配套高壓離心風(fēng)機排出，物料采用自動(dòng)包裝機進(jìn)行包裝。整套系統采用負壓操作，保證了車(chē)間的無(wú)粉塵操作，具有產(chǎn)量大，細度好，設備耐磨性能好，清潔生產(chǎn)等特點(diǎn)。
作者：劉亞雄1，何渠偉2（1福建省鴻豐納米科技有限公司，2嵊州市眾威粉碎設備有限公司，浙江 嵊州）
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