氣流粉碎機(jī)使用熱蒸汽實(shí)現(xiàn)氣流粉碎的納米化

氣流粉碎機(jī)超微粉化是通過使用壓縮空氣或其他氣體進(jìn)行噴射研磨，將顆粒微型化至 2-200 微米 (m) 的范圍。對(duì)于大多數(shù)干法粉碎工藝而言，2m 是該技術(shù)的實(shí)際限制。

納米化是通過用過熱蒸汽噴射研磨使顆粒小型化。通過使用過熱蒸汽作為研磨氣體，采用該技術(shù)的流化床氣流磨可以生產(chǎn)D50在 130 納米 (nm) 范圍內(nèi)的干粉，100% 的分布小于 400 納米。

該技術(shù)代表了通過干磨工藝減小顆粒尺寸的巨大飛躍，并將氣流研磨工藝提高了十倍。該技術(shù)利用蒸汽產(chǎn)生超細(xì)顆粒；因此有了新術(shù)語——納米化。

將尺寸減小到納米范圍的主要目標(biāo)是提高產(chǎn)品性能。這通常是由于磨得更細(xì)會(huì)增加表面積。但是，開發(fā)新產(chǎn)品的動(dòng)力也很大。創(chuàng)新促使許多陶瓷行業(yè)的研究人員開始尋找納米顆粒（研磨至 200 nm 和更細(xì)尺寸的材料）來提高產(chǎn)品性能或解鎖陶瓷材料的新應(yīng)用。

使用介質(zhì)研磨法生產(chǎn)納米顆粒是多年前實(shí)現(xiàn)的，其益處已得到充分證明。納米顆粒用于提高反應(yīng)性、增加表面積并減少材料消耗（尤其是稀有和高價(jià)值成分）。然而，由于干法加工生產(chǎn)納米尺寸顆粒的能力有限，因此濕法加工是唯一的可能性

氣流粉碎機(jī)流化床氣流磨橫截面

三個(gè)關(guān)鍵因素使蒸汽流化床噴射研磨成功并具有商業(yè)可行性：

1. 與空氣相比，蒸汽可以在非常高的壓力下提供給氣流粉碎機(jī)。在更高的研磨壓力下，可以獲得更高的射流速度。在 100 BAR 絕對(duì)壓力下，噴射速度超過 1200 m/s。與使用空氣時(shí)接近最大值 600 m/s 相比，噴嘴處的動(dòng)能大約高出四倍。這種增加的研磨能量導(dǎo)致研磨過程中更細(xì)的尺寸減小，因此更細(xì)的顆粒可用于分級(jí)機(jī)。

2. 作為顆粒動(dòng)態(tài)分級(jí)的介質(zhì)，蒸汽比空氣的切割尺寸更細(xì)。蒸汽具有比空氣更低的動(dòng)態(tài)粘度和更低的密度，以及比空氣更高的聲速，這使得在分級(jí)輪內(nèi)具有更高的流速成為可能。因此，作用在被分離材料上的加速力更高，可能的切割尺寸更細(xì)。在氣流粉碎機(jī)中，這意味著產(chǎn)品的粒度分布更細(xì)。

3. 如上所述，更高的射流能量也可以顯著增加容量并提高能源效率。與具有相當(dāng)精細(xì)度的空氣操作相比，1200 m/s 的噴射速度和動(dòng)能沖擊能量的增加也可以顯著增加磨機(jī)產(chǎn)量。吞吐量的增加與動(dòng)能的增加成正比。對(duì)于相同粒徑和相同氣體流速的材料，根據(jù)材料的脆性，生產(chǎn)量增加了兩到三倍。

世界范圍內(nèi)已經(jīng)安裝了幾套具有生產(chǎn)規(guī)模的蒸汽流化床氣流磨系統(tǒng)，包括德國和日本最先進(jìn)的測(cè)試設(shè)施。正在處理各種各樣的產(chǎn)品，結(jié)果令人印象深刻。這里有一些例子：

精細(xì)研磨的無定形石墨 -通過傳統(tǒng)的干磨（以及濕磨）研磨 ad 99小于 4 m 的石墨一直存在問題。使用這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在可以獲得顯著低于 D 99 ~ 1.0 m 的粒徑。

陶瓷材料 -現(xiàn)在正在加工全系列的陶瓷材料。這些包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅和碳化鈣等等。例如，采用傳統(tǒng)干磨法的氧化鋁可產(chǎn)生約 2.3 m (d 99 ) 的細(xì)度。我們現(xiàn)在能夠達(dá)到 d 50 = 130-140 nm，ad 99為 0.340 至 0.350 nm。

其他應(yīng)用——經(jīng)過測(cè)試和加工的其他材料包括陶瓷顏料、氧化鐵、二氧化硅、各種電池材料、二氧化鈦、玻璃和活性炭。在將蒸汽整合到流化床氣流磨中之前，諸如此類的粒度分布只能通過濕磨來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)果表明，通過這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在可以通過干法處理實(shí)現(xiàn)納米范圍內(nèi)的顆粒尺寸。以前這只能通過濕磨來實(shí)現(xiàn)。然而，濕法研磨的缺點(diǎn)是當(dāng)需要干燥產(chǎn)品時(shí)，干燥所需的額外設(shè)備和能量。

由于動(dòng)能的增加，蒸汽噴射研磨提供了將固體研磨至更高細(xì)度的能力。然而，只有當(dāng)研磨機(jī)具有內(nèi)部分級(jí)機(jī)時(shí)，才能對(duì)研磨過程本身進(jìn)行精確控制。分級(jí)機(jī)通過不允許物料離開研磨系統(tǒng)來控制粒度，除非粒度達(dá)到正確的細(xì)度。在空氣中運(yùn)行的傳統(tǒng)分級(jí)機(jī)的性能僅限于大約 2 m 的 ad 97。當(dāng)然，這會(huì)隨材料特性（例如比重）而變化。然而，我們?cè)谡羝醒心サ奖冗@更高的細(xì)度。那么我們?nèi)绾慰刂品诸愡^程來生產(chǎn)更精細(xì)的產(chǎn)品呢？

解決方案再次在于實(shí)際的研磨介質(zhì)——蒸汽。有兩種力作用在分級(jí)器場中的顆粒上（見圖 2）。這些是質(zhì)量力和阻力。質(zhì)量力——在動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)的情況下是離心力的結(jié)果——傾向于將顆粒移動(dòng)到粗粒級(jí)——遠(yuǎn)離分級(jí)機(jī)場并返回研磨過程。阻力——這是流體介質(zhì)輸送顆粒的結(jié)果——傾向于將顆粒通過分級(jí)器場移動(dòng)到細(xì)粒部分，在那里它們與流體介質(zhì)一起排出。蒸汽的氣體特性允許通過影響這些力來產(chǎn)生更細(xì)的顆粒。如上所述，蒸汽的動(dòng)態(tài)粘度和密度比空氣低得多，而聲速比空氣高。

蒸汽中更高的聲速導(dǎo)致分級(jí)器內(nèi)氣流的圓周速度顯著更高（在相同的分級(jí)器速度下）。這增加了分級(jí)器場中粒子的加速度。例如，如果圓周速度從 200 增加到 300 m/s，則質(zhì)量力對(duì)粒子的等效影響是差的平方的關(guān)系。因此，在此示例中，粒子上的質(zhì)量力增加了 2.25 倍，將切割尺寸移動(dòng)到更精細(xì)的范圍內(nèi)。

降低的動(dòng)態(tài)粘度降低了顆粒上的阻力。阻力傾向于將顆粒移動(dòng)到細(xì)粒部分。降低阻力可減少將較粗顆粒拖至細(xì)顆粒的趨勢(shì)，同時(shí)將切割尺寸移至更細(xì)的范圍。結(jié)合起來，這兩個(gè)因素將產(chǎn)品的中值粒度降低了 0.3 倍或更多。這意味著 – 如果您的氣流粉碎機(jī)能夠?qū)⒛漠a(chǎn)品制成 1.0 m 的細(xì)度，那么現(xiàn)在可以使用蒸汽流化床氣流粉碎機(jī)將相同的產(chǎn)品制成 0.3 m 甚至更細(xì)。作用在粒子上的力真的很簡單——但結(jié)果卻是戲劇性的。使用干磨技術(shù)達(dá)到 200 nm 以下的顆粒尺寸為尋求擴(kuò)大產(chǎn)品供應(yīng)的企業(yè)開辟了一個(gè)全新的機(jī)會(huì)世界。氣流粉碎機(jī)使用熱蒸汽實(shí)現(xiàn)氣流粉碎的納米化。