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四川瑞馳拓維機(jī)械制造有限公司 2010-01-10 點擊5527次
一：超細(xì)研磨技術(shù)發(fā)展過程中碰到的三個技術(shù)難題
傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備在加工超細(xì),，超硬,，超純【三超】物料時碰到的技術(shù)難題有三個,；
磨不細(xì) 是傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備最難解決的問題之一,。因為,，在介質(zhì)磨中要將物料粉碎到更小尺寸，必須在使用更小介質(zhì)的前提下來提高介質(zhì)的動能,，而小尺寸介質(zhì)的質(zhì)量也小,，所以只有增大介質(zhì)的運(yùn)動速度來提高其動能，由于受漿料阻尼及介質(zhì)自由加速距離限制,，介質(zhì)很難在密閉容器中獲得大的運(yùn)動速度,。
分不離 是傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備又一難題。一般所研磨產(chǎn)品平均細(xì)度約為所使用介質(zhì)尺寸的1/1000,。如果研磨產(chǎn)品細(xì)度為100納米,，應(yīng)該使用介質(zhì)的尺寸為0.1mm。 如此小尺寸介質(zhì)與納米尺寸物料的機(jī)械分離是十分困難的,。
純不夠 在許多情況下純度是判斷產(chǎn)品質(zhì)量合格的重要指標(biāo),，否則，就是細(xì)度達(dá)到了,，介質(zhì)與物料也分離了,，但污染了的物料屬于廢品！
傳統(tǒng)超細(xì)研磨設(shè)備分為干法和濕法兩種,，干法研磨設(shè)備包括振動磨,，氣流磨等，而濕法超細(xì)研磨設(shè)備主要指 球磨機(jī),，攪拌磨和砂磨機(jī),，
二：濕法超細(xì)研磨設(shè)備發(fā)展概述
在高檔鈦白粉生產(chǎn)過程中超細(xì)研磨是一個不可缺少的重要工藝。砂磨機(jī)屬于超細(xì)研磨設(shè)備用于鈦白生產(chǎn)工藝中的后處理,。由于立盤式砂磨機(jī)效率低,，啟動困難諸多缺點現(xiàn)在已很少使用，所以鈦白粉行業(yè)越來越多的使用臥盤式砂磨機(jī),。
1：球磨機(jī), 攪拌磨, 臥盤式砂磨機(jī)的特點
砂磨機(jī)是在球磨機(jī)(Ball Mill )的基礎(chǔ)上發(fā)展成為立式攪拌磨(Attritor),，然后再逐步發(fā)展成為砂磨機(jī)(Agitator Ball Mill )球磨機(jī)，如圖1所示,。
圖-1：球磨機(jī) / 攪拌磨 / 砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)原理比較
攪拌磨和砂磨機(jī)共同點是利用研磨介質(zhì)之間的碰撞,，擠壓，摩擦等原理破碎物料,，所以三者都被稱作介質(zhì)磨,，但三者又有本質(zhì)上的區(qū)別；
球磨機(jī)：筒體低速旋轉(zhuǎn),，筒體內(nèi)無攪拌器,，使用大尺寸研磨介質(zhì),，利用磨球升高而產(chǎn)生的重力勢能落下而轉(zhuǎn)換成的動能來破碎物料。研磨細(xì)度最小可達(dá)10-30微米,。
攪拌磨：筒體固定,，內(nèi)置銷棒式攪拌器，使用較小研磨介質(zhì),，利用攪拌器施加給介質(zhì)的動能破碎物料,。結(jié)構(gòu)為立式，研磨細(xì)度最細(xì)可達(dá)1-3微米,。
砂磨機(jī)：筒體一般（也有旋轉(zhuǎn)的筒體）固定,，筒體內(nèi)布置不同型式的攪拌器，使用較小或很小的研磨介質(zhì),，利用攪拌軸施加給介質(zhì)的動能破碎物料,。根據(jù)砂磨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分為立式和臥式，盤式或銷棒式,。研磨細(xì)度最細(xì)可達(dá)0.1- 0.3微米,。
2：球磨機(jī), 攪拌磨，砂磨機(jī)能量密度及介質(zhì)的動能
隨著被破碎物料顆粒尺寸的減小,，將其破碎所需要的動能(E=1/2 x MV2)急劇增加,。為達(dá)到所需細(xì)度還必須使用小尺寸的研磨介質(zhì)，而小尺寸介質(zhì)的動能相應(yīng)減小,，所以必須通過提高介質(zhì)運(yùn)動速度（砂磨機(jī)攪拌器轉(zhuǎn)速）來提高其動能,，另外，能量密度也是影響研磨效率的一個重要因素,，能量密度定義為單位筒體容積的裝機(jī)功率,。砂磨機(jī)能量密度最高，攪拌磨次之,，球磨機(jī)最低（圖-2）,。
圖-2：球磨機(jī)/攪拌磨/砂磨機(jī)介質(zhì)尺寸與產(chǎn)品細(xì)度, 能量密度比較
3: 臥盤式砂磨機(jī)研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)比較
研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)是砂磨機(jī)的重要組成部分，其作用是將研磨過的物料與研磨介質(zhì)分開,。常用的介質(zhì)分離結(jié)構(gòu)如 圖-3 所示,結(jié)構(gòu)1-3為靜態(tài)分離結(jié)構(gòu), 在使用小研磨介質(zhì)時容易出現(xiàn)堵塞,，結(jié)構(gòu)4屬于動態(tài)離心分離原理，可使用很小的介質(zhì), 研磨效率高,，砂磨機(jī)出口不堵塞,。
圖-3：研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
4：研磨介質(zhì)對研磨效果的影響分析
研磨介質(zhì)是破碎過程中能量的中介體,，所有【介質(zhì)磨】研磨效率及產(chǎn)品質(zhì)量都與介質(zhì)的種類,，尺寸，比重,，填充率有關(guān),。
介質(zhì)的尺寸 砂磨機(jī)一般使用球型介質(zhì),。直徑越小，單位體積中裝填的數(shù)目越多,，磨球之間接觸點越多,，在相同研磨時間產(chǎn)品細(xì)度愈好(如圖- 4所示)。過小的研磨介質(zhì)往往引起設(shè)備出口分離器的堵塞,。分離器縫隙寬度決定研磨介質(zhì)尺寸大小,，一般情況下研磨介質(zhì)直徑為砂磨機(jī)分離器縫隙寬度的2 -3倍。
介質(zhì)裝填率 設(shè)備近似最佳研磨效果時介質(zhì)填加量,，臥式砂磨機(jī)的裝填率一般為80-90%,。立式研磨設(shè)備裝填率一般75-80%。研磨介質(zhì)裝填率過高,，容易引起砂磨機(jī)溫升高或出口堵塞,。裝填率過低，研磨效率低,，磨損加劇,，研磨時間延長。
研磨介質(zhì)比重 介質(zhì)比重越大,，動能越大,，研磨效率越高。
圖-4: 研磨介質(zhì)尺寸與產(chǎn)品細(xì)度的關(guān)系（相同研磨時間）
三：國外進(jìn)口砂磨機(jī)在鈦白生產(chǎn)中存在的問題分析
國內(nèi)鈦白企業(yè)從2001年開始引進(jìn)了40多臺德國產(chǎn)砂磨機(jī),，筒體容積有500和1000升,。設(shè)備經(jīng)過8年多的運(yùn)行逐步進(jìn)入備件更換及故障頻發(fā)期。
1： 部件材質(zhì)選錯（見圖-5）
機(jī)械密封 機(jī)械密封是砂磨機(jī)最重要也是最貴部件,，其可靠性,，使用壽命直接影響生產(chǎn)線的運(yùn)行。早起進(jìn)口砂磨機(jī)機(jī)械密封進(jìn)料側(cè)法蘭未作耐磨包覆,，磨損嚴(yán)重,。
內(nèi)襯材質(zhì) 進(jìn)口砂磨機(jī)筒體內(nèi)襯材質(zhì)有離心澆注耐磨鑄鐵(GX280CrMo24)和特耐磨鑄鋼（1.4571或 316Ti）壁厚15-30毫米，使用壽命約3-4萬小時,，更換一個原裝進(jìn)口內(nèi)襯價格在30萬人民幣,，另外，內(nèi)筒磨損會引起物料中鐵污染,。
進(jìn)料法蘭 初期進(jìn)口砂磨機(jī)進(jìn)料法蘭與軸承座設(shè)計成一體結(jié)構(gòu),，未作聚氨酯包覆。磨損后必須與軸承座一起更換,。
研磨盤 由于選用了不合適的PU原料及制造工藝,，磨盤隨著時間慢慢發(fā)生水解和化學(xué)腐蝕，最終剝落至解體。
排料口 排料口金屬篩網(wǎng)受介質(zhì)和物料沖刷磨損,，一般壽命僅為 6個月左右,。
圖-5: 進(jìn)口砂磨機(jī)選錯材質(zhì)舉例(下)
2： 介質(zhì)分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理（見圖-6）
A: 德國PM600 SuperTex 砂磨機(jī)最初采用靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)（見圖3-3），結(jié)構(gòu)為彈夾式陶瓷過濾筒,，生產(chǎn)中出口經(jīng)常堵塞引起停機(jī),，后來改造成動態(tài)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)才正常運(yùn)行。
B： 美國PMH1000TEX/ RF砂磨機(jī)最初也是采用靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)（見圖3-3）,，雖然經(jīng)常堵塞但還能勉強(qiáng)運(yùn)行,！后來采用錐形散射轉(zhuǎn)子+ 動態(tài)縫隙環(huán)結(jié)構(gòu)后堵塞嚴(yán)重根本不能運(yùn)行！ 后由北京瑞馳拓維科技有限公司改造成 動態(tài)渦輪分離系統(tǒng)(DTS) 如今正常運(yùn)行,。
C： 德國LME500/1000K砂磨機(jī)介質(zhì)分離系統(tǒng)為動態(tài)離心分離原理（見圖3-4）,，結(jié)構(gòu)為一個組合式徑向空心轉(zhuǎn)子，雖然出口不易堵塞,，但轉(zhuǎn)子外周圍是分離區(qū)而不產(chǎn)生研磨作用,，但卻消耗約20%的功率。另外,，該轉(zhuǎn)子的橫梁布置為徑向散射結(jié)構(gòu),，與渦輪轉(zhuǎn)子理論磨損軌跡不一致，所以,，當(dāng)磨損到一定程度是會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡引起振動,。
圖-6: 三種典型研磨介質(zhì)分離系統(tǒng)比較
四：瑞馳HDM臥盤式砂磨機(jī)特點及在鈦白生產(chǎn)中應(yīng)用。
總結(jié)了目前鈦白行業(yè)砂磨機(jī)使用中存在的問題,，北京瑞馳拓維科技有限公司開發(fā)的HDM系列砂磨機(jī)具有以下優(yōu)點,；
1： 重要部件采用特耐磨材料
A -設(shè)備磨損件耐磨保護(hù) 進(jìn)口設(shè)備出現(xiàn)的故障主要是機(jī)械密封，進(jìn)出法蘭,，排料篩網(wǎng),，研磨內(nèi)筒磨損。所以,，HDM砂磨機(jī)對以上薄弱點均做了特殊聚氨酯(PU)包覆措施,，徹底解決了與物料接觸部件的磨損難題，大大延長了磨損件的使用壽命,，降低了設(shè)備運(yùn)行成本,。
B-新型介質(zhì)分離系統(tǒng) 不論是靜態(tài)介質(zhì)分離系統(tǒng)出現(xiàn)的堵塞停機(jī)故障還是動態(tài)分離系統(tǒng)磨損后出現(xiàn)的振動均屬于分離系統(tǒng)本身設(shè)計缺陷，必須從理論上分析其原因后才能找出正確解決方案,。瑞馳公司新開發(fā)的動態(tài)渦輪介質(zhì)分離系統(tǒng)(Dynamic Turbo Separation)為整體結(jié)構(gòu),，周邊外緣葉片切向分布。與進(jìn)口設(shè)備分離系統(tǒng)比較,，重量減輕30%,，能耗降低20%左右,。
圖-7: 瑞馳砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)及材質(zhì)選擇
2： HDM砂磨機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)
HDM系列砂磨機(jī)已規(guī)模化,，系列化并出口印度，伊朗等國家,。國內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)廠家,，如 四川龍蟒，山東魯北化工,，淮安飛揚(yáng)等已經(jīng)使用運(yùn)行,。其主要技術(shù)參數(shù)見圖表-8.
圖-8：HDM系列砂磨機(jī)研磨鈦白粉產(chǎn)量明細(xì)表
