氣流粉碎機使用熱蒸汽實現氣流粉碎的納米化

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

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，采用該技術的流化床氣流磨可以生產D50在 130 納米 (nm) 范圍內的干粉，100% 的分布小于 400 納米。

該技術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。該技術利用蒸汽產生超細顆粒；因此有了新術語——納米化。

將尺寸減小到納米范圍的主要目標是提高產品性能。這通常是由于磨得更細會增加表面積。但是，開發新產品的動力也很大。創新促使許多陶瓷行業的研究人員開始尋找納米顆粒（研磨至 200 nm 和更細尺寸的材料）來提高產品性能或解鎖陶瓷材料的新應用。

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

氣流粉碎機流化床氣流磨橫截面

三個關鍵因素使蒸汽流化床噴射研磨成功并具有商業可行性：

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。在更高的研磨壓力下，可以獲得更高的射流速度。在 100 BAR 絕對壓力下，噴射速度超過 1200 m/s。與使用空氣時接近最大值 600 m/s 相比，噴嘴處的動能大約高出四倍。這種增加的研磨能量導致研磨過程中更細的尺寸減小，因此更細的顆?？捎糜诜旨墮C。

2. 作為顆粒動態分級的介質，蒸汽比空氣的切割尺寸更細。蒸汽具有比空氣更低的動態粘度和更低的密度，以及比空氣更高的聲速，這使得在分級輪內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。在氣流粉碎機中，這意味著產品的粒度分布更細。

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。與具有相當精細度的空氣操作相比，1200 m/s 的噴射速度和動能沖擊能量的增加也可以顯著增加磨機產量。吞吐量的增加與動能的增加成正比。對于相同粒徑和相同氣體流速的材料，根據材料的脆性，生產量增加了兩到三倍。

世界范圍內已經安裝了幾套具有生產規模的蒸汽流化床氣流磨系統，包括德國和日本最先進的測試設施。正在處理各種各樣的產品，結果令人印象深刻。這里有一些例子：

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

陶瓷材料 -現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，采用傳統干磨法的氧化鋁可產生約 2.3 m (d 99 ) 的細度。我們現在能夠達到 d 50 = 130-140 nm，ad 99為 0.340 至 0.350 nm。

其他應用——經過測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現。

結果表明，通過這項技術，現在可以通過干法處理實現納米范圍內的顆粒尺寸。以前這只能通過濕磨來實現。然而，濕法研磨的缺點是當需要干燥產品時，干燥所需的額外設備和能量。

由于動能的增加，蒸汽噴射研磨提供了將固體研磨至更高細度的能力。然而，只有當研磨機具有內部分級機時，才能對研磨過程本身進行精確控制。分級機通過不允許物料離開研磨系統來控制粒度，除非粒度達到正確的細度。在空氣中運行的傳統分級機的性能僅限于大約 2 m 的 ad 97。當然，這會隨材料特性（例如比重）而變化。然而，我們在蒸汽中研磨到比這更高的細度。那么我們如何控制分類過程來生產更精細的產品呢？

解決方案再次在于實際的研磨介質——蒸汽。有兩種力作用在分級器場中的顆粒上（見圖 2）。這些是質量力和阻力。質量力——在動態分級機的情況下是離心力的結果——傾向于將顆粒移動到粗粒級——遠離分級機場并返回研磨過程。阻力——這是流體介質輸送顆粒的結果——傾向于將顆粒通過分級器場移動到細粒部分，在那里它們與流體介質一起排出。蒸汽的氣體特性允許通過影響這些力來產生更細的顆粒。如上所述，蒸汽的動態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致分級器內氣流的圓周速度顯著更高（在相同的分級器速度下）。這增加了分級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，則質量力對粒子的等效影響是差的平方的關系。因此，在此示例中，粒子上的質量力增加了 2.25 倍，將切割尺寸移動到更精細的范圍內。

降低的動態粘度降低了顆粒上的阻力。阻力傾向于將顆粒移動到細粒部分。降低阻力可減少將較粗顆粒拖至細顆粒的趨勢，同時將切割尺寸移至更細的范圍。結合起來，這兩個因素將產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能夠將您的產品制成 1.0 m 的細度，那么現在可以使用蒸汽流化床氣流粉碎機將相同的產品制成 0.3 m 甚至更細。作用在粒子上的力真的很簡單——但結果卻是戲劇性的。使用干磨技術達到 200 nm 以下的顆粒尺寸為尋求擴大產品供應的企業開辟了一個全新的機會世界。氣流粉碎機使用熱蒸汽實現氣流粉碎的納米化。