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国内气流粉碎机设备

时间:2010-09-30      阅读:2803

20世纪80年代以来,随着国民经济的发展,越来越多的行业需要对物料进行干式超微粉碎,以提高产品质量,扩大应用范围和出口创汇,而气流粉碎法是对粉体实现超微细粉碎zui有效的设备之一。
    我们通过对气流粉碎工艺的研究,以及对轻钙、重钙、硅灰石、高岭土、膨润土、钛白粉、滑面粉、田青粉、白炭黑、塑料及人参等物料的粉碎,认为气流粉碎法强度大、颗粒规整、表面光滑、成品粒度分布窄、污染少、纯度高,可粉碎低熔点和热敏性物料,是材料领域值得推广的技术。材料经过加工,在保持原物质化学性质的同时,在磁性、光吸收、热阻、化学活性和熔点等方面表现出奇异性能,加工增值幅度很大。超微粉碎技术是近十年来新兴的一门技术,它在传统粉碎技术的基础上,将粉碎的概念大大向前延伸了。在各种超微粉碎机械设备中,目前以气流粉碎机在制药工业上的应用较为广泛,而在气流粉碎机中又以气流化床式气流超微粉碎机应用zui广。
    气流粉碎已广泛应用于化工、农药、矿产、医药、陶瓷、电子、国防、日化、轻工、纺织、冶金、食品等行业,对农药可湿性粉剂、药品、化学试剂,各种填料、颜料、染料、粉末涂料、火箭推进剂、矿产品、固体润滑材料、化妆品、食品、有色金属等进行了有效的超微粉碎,使这些物料及关联产品的质量(如粒度、悬浮率、溶解度、遮盖力、着色力、药效、吸油率、润滑性、绝缘性、粗糙度等)有明显的提高,取得了巨大的经济效益和社会效益。特别是在中药方面的应用意义更为重大,经多项研究证实,在药品生产过程中固形物料经过超微粉碎,使其处于微米甚至纳米尺寸时,该物质的物理、化学特性都将发生极大的变化,从而显著提高药品的溶出度,并能减轻药物的毒副作用。无论内服或外用,都能明显提高疗效。特别在中药领域,中药材经超微粉碎细化后,可直接用于口服,从而免除了饮片、煎煮等繁琐的工艺,大大方便了病人用药;不仅如此,经研究表明,超微细化后的中药用量,只相当于原方剂用量的十分之一,从而大大节省了宝贵的中药材资源,也有效保护了中药材种植环境。另外,通过超微粉碎技术,使难溶或微溶于水的有效成品,经细胞破壁,可明显提高药品的生物利用度。这为中医药走向世界开创了全新的途径。
1.气流粉碎机粉碎原理及机型
    气流粉碎是一种利用高速气流(300-500m/s)或过热蒸汽(300-400C)的能量使颗粒互相产生冲击、碰撞或摩擦,从而导致颗粒粉碎的设备。高速气流是通过安装在粉碎机周边的喷嘴,将高压空气或高压热气流喷出后迅速膨胀来产生的,由于喷嘴附近速度梯度很大,因此绝大部分的粉碎作用发生在喷嘴附近。在粉碎室内颗粒与颗粒之间的碰撞频率,远远高于颗粒与器壁的碰撞,也就是说气流粉碎的主要粉碎作用是颗粒之间的冲击或碰撞。
    利用气流的能是进行粉碎的想法很早就产生了,戈斯林在1882年提出了*项利用气流动能进行粉碎的,即靶式气流粉碎机;威洛比在1917年和1927年提出了对喷式气流粉碎机;直到1936年依据安德鲁的扁平式气流粉碎,在美国被制造成功,进入了真正应用的时代;在20世纪40年代出现了等截面循环管式气流粉碎机,以及变截面循环管式气流粉碎机;70年代德国Alpine公司开发了流化床式气流粉碎机。所以按照历史的发展,以及原化工部制定的ZB G90005-87专业标准-超细粉碎机械名词术语,目前气流粉碎机有5分机型,即O型气流粉碎机、扁平式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、对冲式气流粉碎机、流化床式气流粉碎机。
    O形气流粉碎机也就是循环式气流粉碎机,粉碎腔为一垂直O形循环通路,喷嘴置于粉碎腔底部。扁平式气流粉碎机也叫水平圆盘式气流粉碎机,粉碎腔为扁平圆形,喷嘴分布于同一水平面,沿周壁等距离配置。靶式气流粉碎机就是物料在喷管中,与输入气流相混合并得到加速,混合气流经喷嘴射出后,冲击到前方的冲击靶上获得粉碎。对冲式气流粉碎机在粉碎腔内,相对安装二个喷嘴。流化床式气流粉碎机在立式圆筒形粉碎腔内底部设有喷嘴,或在壳壁径向设有喷嘴,空气经喷嘴射入,对由送料器送入筒内的物料进行加速和冲击粉碎,粉碎腔顶部设有分级器,物料在粉碎腔内形成流化床。
    目前上海化工机械三厂、宜兴清新粉体公司、西南化机、昆山、无锡及中科院等单位生产的机型,已经几乎覆盖了气流粉碎机的五种机型,但就性能来看:扁平式有自行分级能力,但进料速度影响粒度及其分布;流化床式在粉碎高分子聚合物和纤维状物料方面又不如靶式*;所以应结合扁平式、靶式和流化床式等机型的优点,开发全新结构的新机型。
2.国内气流粉碎机机型开发与生产
    上海化工机械三厂可加工生产全部气流粉碎机机型,生产的圆盘式超音速气流粉碎机包括QS50、QS100、QSB200、QSB280、QS300、QS350、QSB500和QS600等八个规格;靶式气流粉碎机有QBN450一种规格;对喷式气流粉碎机有QDN400一种规格;流化床式气流粉碎机有QL630一种规格。
    宜兴清新粉体公司生产STJ系列扁平式气流粉碎机,JOM循环式气流粉碎机、AO型台式微型气流粉碎机、CO型小型气流粉碎机组等五种,还有OMC气流粉碎机、SPC强制涡流式干式分级机等产品。
    该公司生产的STJ系列扁平式气流粉碎机有STJ-100、STJ-200、STJ-315、STJ-400、STJ-475、STJ-560、STJ-670、STJ-750等八种规格;JOM型循环式气流粉碎机有JOM-0101、JOM-0202、JOM-0304、JOM-0405、JOM-0608、JOM-0808等六种规格;AO型台式微型气流粉碎机一种规格,CO型小型气流粉碎机组一种规格。
    国内生产气流粉碎设备除上述系列外,还有下述机型:
    西南化机股份有限公司主要生产三个系列:单喷型、对喷型和流化床型,其中单喷型包括CP-11、CP-20、CP21三种规格,对喷型包括CP-30、CP-40、CP-40L、CP-50四种规格,流化床型包括CP-100、CP-300、CP-500三种规格。
    昆山市超微粉碎机厂主要生产QYF系列流化床对撞式气流粉碎机和QYN系列超音速气流粉碎机两个系列。其中QYF系列流化床对撞式包括QYF-200、QYF-400、QYF-600、QYF-800四种规格,QYN系列超音速气流粉碎机包括QYN-100、QYN-200、QYN-400、QYN-600四种规格。
    无锡市化工机械厂(力马公司)生产扁平式气流粉碎机,JGM型共一个系列五种规格,即H-50、H-100、H-200、H-400、H-600.
    中科院下属物理所、低温中心和化冶所等单位,分别开发生产了对撞式气流粉碎机、低温气流粉碎机(可用于废旧轮胎的加工粉碎)和流化床式气流粉碎机,价格比较昂贵,生产能力不大。
3.气流粉碎机的发展方向
3.1国外发展方向
    气流粉碎的发展从戈斯林开始,经历了安德鲁的扁平式气流粉碎机的成功,发展了约一百年的时间,技术的发展已趋向成熟,形成了稳定的五种典型的机型。目前国外应用较多的是流化床式气流粉碎机,但整个技术领域发展的重点已经转向以下几个方面:
    (1)开展对粉体工程机理的研究,使之系统化、理论化;
    (2)深化混合、干燥、造粒、包覆等工艺与粉碎联合进行;
    (3)解决高分子聚合物和弹性物料的粉碎,满足技术经济的要求;
    (4)规范不同方法粒度测定的不一致性,提高数据的重复性;
    (5)提高生产能力,降低能量消耗,使单位产量的能耗*等。
3.2国内发展方向
    由于国内气流粉碎的发展起步较晚,在加强交流和合作的基础上,研究开发的5种机型与国外相一致。但由于机械的加工精度等问题,使我们的气流粉碎设备还落后于发达国家,市场上还是以扁平式气流粉碎机为主,对冲式气流粉碎机和流化床式气流粉碎机的应用还比较少,推广应用还是当前发展的重点。
    大型流化床式气流粉碎机主机系统由空压机、空气净化器系统、超音速气流粉碎机、分级机、旋风分离器等组成。中、小型流化床式气流超微粉碎机,通常将超音速气流粉碎机、分级机及旋风分离器组合成一体机,可大大节省占地面积,有利于安装、运输和使用。
    目前在行业生产中所使用的流化床式气流超微粉碎机,虽然涵盖了多喷管、流化床、卧式分级及气体密封等技术,实现了流场多元化、料层流态化及卧式分级化的体系。但是,由于这种粉碎模式所设计的喷嘴沿粉碎室内壁呈平行、对称排列,只在单一平面内形成对射(即水平对喷),从而使得待粉碎的物料,只能在一个近似平面的范围内进行粉碎,这就导致了以下几种缺陷:
    (1)粉碎室的底部为卸料方便,都设计成了圆锥形,由进料装置送入粉碎室内的物料,一旦落入设在粉碎室下方的圆锥体内,物料即进入了一个盲区,无法继续进行粉碎。
    (2)粉碎区域于一个近似平面的范围内,面积狭窄,使得物料受到气流夹带、冲击、挤压和摩擦的机会相对较少。
    (3)传统结构使得物料在被粉碎过程中,其流态化状态于喷嘴的上方,而沉积于粉碎室下方锥体内的物料不能形成流态化状态。
    以上缺陷是造成传统流化床式超微气流粉碎机能耗较高、效率偏低的主要原因。
    国内比较有价值的气流粉碎并不多,其中北京超越合众技术有限公司徐宝东独立开发设计的“喷旋式气流粉碎机”是比较有价值的国家发明,其结构不同于上述5种机型。根据性能测试的数据,性能达到同类产品水平,而且在同样原料和粉碎细度的情况下,处理能力明显高于同类产品。

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