了解流化床氣流磨及其優點

簡介

氣流粉碎分級設備自上世紀30年代問世以來，類型不斷更新，結構不斷改進，主要有扁平式氣流磨、循環式氣流磨、沖擊式氣流磨、對噴式氣流磨、靶式氣流磨和流化床（對噴）式氣流磨等。

流化床式氣流磨是70年代末80年代初德國Alpine公司開發并投入使用的新機型，具有能耗低、磨損輕、污染小、噪聲低、產品粒度細且分布較均勻等特點，在合成樹脂、酚醛樹脂、PVC、顏料和染料、粉末涂料、成色劑、醫藥、化妝品、高級陶瓷、磁粉、磨料、金屬粉末、食品、香料、硬脂酸、脂肪、蠟、礦粉以及農藥和可濕性粉劑等生產中得到廣泛應用。

基本原理

（流化床式氣流磨的研磨室截面）

一種流化床式氣流磨的研磨室截面如上圖所示，流化床式氣流粉碎機是將單向噴射氣流與逆向對噴氣流相互迭加，單向噴射的氣流束通過噴嘴進入粉碎室，在粉碎區形成對心逆噴射流場，被粉碎的物料在壓差作用下形成流態化。流態化是指在流場中使顆粒床層在臨界流態化速度下膨脹，床層中的固體顆粒具有流體的流動特征。

粉碎區的被粉碎物料在高速對心逆噴射流場中被加速，在各噴嘴噴出的射流交匯點處產生劇烈的沖擊碰撞、摩擦及剪切，導致物料被粉碎。經粉碎后的物料在匯交點周圍形成一股向上的氣流，把物料帶到上部的水平放置的渦輪分選機中自動分級，符合要求的粉末顆粒被分選機選出再由旋風收集，而粗顆粒則沿壁滑回研磨腔繼續研磨，直到被分離為止。因此通過流化床氣流磨粉碎分級處理能獲得分散性好、粒度分布窄的粉體。

主要優點

（1）將傳統氣流粉碎機的線、面沖擊粉碎改為空間立體式沖擊粉碎，并將噴射沖擊產生的高速氣流能充分利用于粉碎室物料的流動中，使粉碎區產生類似于流化狀態的氣固粉碎及分級循環流動效果，提高了沖擊粉碎的效率和能量綜合利用率，與其他傳統方法相比，耗能平均減少了30~40%；

（2）由于沖擊粉碎區和氣固流動帶置于粉碎室中部空間，避免了粉碎室壁面受到高速氣流帶動的物料的沖擊磨蝕作用，改善了噴射沖擊粉碎中最嚴重的磨損問題，并大大減少了物料被污染的可能性；

（3）釆用高純氮氣或者氬氣等保護性氣體作為工作介質，防止氧化，而且閉環運行氣耗小，降低成本；

（4）完全閉環運行過程沒有粉塵飛揚，對環境無任何污染，對人體無害；

（5）氣流磨后，粉體的活性增大。氣流磨粉碎分級處理過程中高速噴氣流所具有的能量，不僅能使顆粒發生沖擊破碎，而且還會使顆粒內部組織特別是表面狀態，發生一定程度的變化。氣流能量從顆粒晶格上移走了若干原子或離子，使結晶組織發生機械損失。這樣，粉體物料在超微粉碎的同時，顆粒表面能或內能增大，顆粒的活性提高。顆粒的活性增大，不僅利于化學反應的進行，而且還有利于顆粒的吸附、包膜等。

（6）產品粒度細，產量大，適合大型生產；顆粒分級精度高，因而產品的粒度分布窄，并且產品的粒度也易于調節。

其它

流化床氣流磨具有能耗低、磨損小、分級精度高等諸多優點，在目前的超細粉碎設備中使用范圍非常廣。但由于沒有具體的理論指導，常常依靠工程實踐來進行流化床氣流磨的結構設計。

人們對噴嘴研究較多，但對流化床氣流磨內部的流場的研究還僅限于理論上的分析。人們對流化床氣流磨的粉碎應用的較多，但在氣流粉碎工藝過程中常常依賴經驗來調節工藝參數，缺乏理論研究的支持和指導。

因此，應進一步加深流化床氣流磨氣流粉碎工藝的應用基礎研究，加強對流化床氣流磨粉碎機理的理解和認識。隨著流化床氣流磨粉碎技術的不斷發展以及其應用范圍的拓寬，流化床氣流磨粉碎技術必將發揮越來越重要的作用。

參考資料：

肖正強等.流化床氣流磨的發展及研究現狀.江西省科學院生物資源研究所

李睿.鎢粉顆粒粒度形貌優化及其近終成形.北京科技大學

彭飛.陶瓷顆粒在流化床式氣流磨中粉碎行為的研究.華南理工大學

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