超細粉體原料不僅是制備結構材料的基礎,它本身也是一種具有特殊功能的材料,為精細陶瓷、電子元件、生物工程處理、新型復印材料、優質耐火材料以及與精細化工有關的材料等許多領域所需。隨著超細粉體在現代工業越來越廣泛的應用,超細粉體分級技術在粉體加工中的地位越來越重要。
超細分級原理
目前較常見的分級方法是基于重力場和離心力場進行分級。
重力場分級原理是古老、經典也是較完善的理論,其理論基礎是根據層流狀態下的斯托克斯定律。在分級過程中,假設流場是按層流狀態進行,并假設超細固體顆粒呈球形,在介質中是自由沉降。這些與實際情況都有較大差異。在離心力場中,顆??色@得比重力加速大得多的離心加速度,故同樣的顆粒在離心場中的沉降速度遠大于重力場情形,換言之,即使較小的顆粒也能獲得較大的沉降速度。
此外,超細粉體分級按所用介質可分為干法分級與濕法分級。干法分級的特點是用空氣作流體,成本較低,方便易行,但它有兩個不足,一是易造成空氣污染,二是分級的精度不高。濕法分級用液體作為分級介質,存在較多的后處理問題,即分級后的粉體需要脫水、干燥、分散廢水處理等,但它有著分級精度高、無爆炸性粉塵等特點。
超細分級設備
迄今為止,超細分級設備可謂百花齊放。按流體介質的不同可分為干式分級和濕式分級,在干式分級中,根據分級原理的不同又可分為重力式、離心式、慣性式等種類。
1.重力式超細分級機
重力式超細分級機是利用不同粒徑的顆粒在重力場中沉降速度不同而進行分級的。重力式分級機有水平流型和垂直流型兩種類型。
2.慣性分級機
顆粒運動時具有一定的動能,運動速度相同時,質量大者其動能也大,即運動慣性大。當他們受到改變其運動方向的作用時,由于慣性的不同會形成不同的運動軌跡,從而實現大小顆粒的分級。目前,這種分級機的分級粒度已能達到1μm,若能有效避免顆粒團聚和分級室內渦流的存在,分級粒徑可望達到亞微米級,分級精度和分級效率也會明顯提高。
3.離心式分級機
離心式分級機由于易于產生遠強于重力場的離心力場,因而是迄今為止開發較多的一類超細分級機。按照離心力場中流型的不同,可分為自由渦型和強制渦型兩類。常見的自由渦型(或準自由渦型)有DS型分級機、SLT型分級機等;強制渦型分級機有MC型分級機、MS型分級機、MSS型分級機、ATP分級機、MP型分級機、渦輪分級機等。
4.射流分級機
射流分級機是集慣性分級、迅速分級和微細顆粒的附壁效應(Coanda效應)等原理于一身進行超細分級的分級設備。簡單的講Coanda效應就是微細顆粒具有的隨氣流沿彎曲壁面運動的特性。射流分級機與其他分級機相比具有以下特點:
(1)分級部分無運動部件,維護工作量小,工作可靠。
(2)噴射射流可使粉體得到良好的預分散。
超細分級應注意的問題
1.分級作業與物料性質
待分級粉體的物理性質是影響分級過程的重要因素之一。如對于磨蝕性強的粉體,應采用耐磨材料或加耐磨內襯;對于鐵污染要求嚴格的粉體應采用鐵絕緣內襯以防止因粉體的沖刷而帶人鐵質。
2.粉體的預分散
粉體分散不好,團聚的細顆粒往往表現為粗顆粒性質。為了達到優良的分級效果,將顆
粒充分分散是分級技術的重要體現。其中選擇正確的分散劑既有助于提高超細分級作業的效率,又不影響粉體的性能。
3.分級區流暢
分級區流暢是關系到分級過程成敗的關鍵,無論何種分級力場,其共同要求是具有強有力的分級能力、分級面清晰、分級迅速等。除此外,還要求減小或避免渦流的存在,即要求流線形式的單一性。
粉體行業作為多學科、多專業的橫向交叉行業,近年來受到各個行業的重視,超細粉體分級技術也得到迅速的發展,但隨著現代高技術和新材料產業的迅速發展,超細粉體分級技術存有問題及面臨的挑戰也日顯突出。因此,加強對超細分級技術及設備的研究十分必要。