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UnionProcess搅拌研磨的进展

时间:2024-02-20  作者:砂磨机生产厂家:美国UP青岛工厂  点击:319次

颗粒尺寸的减小几乎从一开始就存在,并经历了许多变化。我们都见过牛转磨石磨谷物的画面,这种方法至今仍在世界许多地方使用。1922年,Szegvari博士(搅拌磨发明人想出了使用鹅卵石、一加仑罐体、钻床和他为钻头设计的特殊搅拌器来实现精细分散的想法。他发明了一种设备,可以生产出他所需要的东西。该设备是他的第一台研磨机,它被定义为具有内部研磨介质的研磨机。





Attritor(搅拌磨)基础知识

搅拌磨比其他研磨机更有效率的主要特征是,它的功率输入直接作用于研磨介质以实现物料研磨,而不是用于缸体旋转或振动。当同时存在冲击作用和剪切力时,会发生最有效的精细研磨。


01  湿法研磨

湿法研磨时,研磨介质由于其不规则运动而不断撞击,从而产生冲击作用。剪切作用是指球(研磨介质)在其随机运动中以不同的旋转方向旋转,从而在相邻的浆料上施加剪切力。结果,同时存在液体剪切力和研磨介质冲击力。这种剪切和冲击的结合导致尺寸减小以及良好的分散性。


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批量式搅拌磨的操作非常简单。所有材料都可以直接装载到研磨缸中,不需要预混合或预分散。由于顶部开放式研磨罐的设计,因此可以直观的观察研磨过程,并可以随时补充溶剂、物料或其他添加剂等成分。如果材料易碎,最大进料尺寸可达10mm;否则,任何10目向下的材料都是可行的。

批量式搅拌磨用于加工难以研磨的材料,如碳化钨、碳化硅、陶瓷、玻璃粉、油墨、巧克力、金属氧化物和各种金属。高达30000cps的高粘度浆料也可以在批量式搅拌磨中处理。


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循环式搅拌研磨系统是搅拌磨和储料缸(预混缸)的组合,预混缸的大小通常是研磨缸的10倍。该系统的基本要求之一是高循环(或泵送)速率。预混缸的全部研磨浆料至少每7-8分钟通过一次研磨缸。

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在这种快速循环情况下,研磨浆料由气动隔膜泵传送,以下进上出的路径通过搅拌磨研磨缸。研磨缸内的研磨介质起到动态筛网的作用,使细颗粒快速通过,而较粗的颗粒则沿着更曲折的路径进行研磨。可以连续监测浆料,在研磨过程中的任何时候都可以向预混缸中添加额外的成分,并且可以精确地终止加工。

循环系统的一个优点是可以用较少的研磨介质和研磨设备投资来处理大量的材料。另一个优点是更好的温度控制,这是可以实现的,因为预混缸会有夹套用于冷却或加热,并充当散热器。此外,浆料通过研磨缸的速度非常快(每次通过20-30秒),因此加热时间更短。当研磨缸内衬由塑料或橡胶用于无金属污染的加工时,这些优点非常重要。


02  干法研磨

一种被描述为运动孔隙度的条件实现了搅拌磨干法研磨加工的原理。干燥颗粒受到各种力,如冲击、旋转、翻滚和剪切;因此,可以容易地获得微米范围的细粉末。此外,与其他冲击式研磨设备相比,这些力的组合会产生更类似于球形的颗粒。

与湿法研磨相比,干法研磨可以降低运输成本,因为在许多湿法浆料工艺中,总重量的50%是液体。因为从湿法研磨过程中去除液体不仅涉及另一个过程步骤,而且还需要大量的能量,所以干法研磨可以降低能量成本。另一个优点是消除了废液处理。遵循更严格的环境法规,任何废液(无论是水还是溶剂)的处理都可能成本高昂。

干法研磨使用5到13毫米的磨球,轴转速通常在75到500之间。这些类型的搅拌磨适用于较难研磨的材料,如金属粉末、金属碳化物和玻璃块。这些机器的进料尺寸可以很粗,但比所选的研磨介质小。


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03  小磨介超细研磨

大约25年前,行业趋势开始朝着颗粒越来越小的方向发展。大多数参与研磨的人都同意,一种使用小磨介研磨机是生产这些颗粒的首选。小磨介通常被定义为3到25mm,但现在可以使用小到0.05mm的磨介。与较大尺寸相比,小磨介研磨具有几个优点,包括在研磨过程中能量输入更多,单位体积内可填充更多磨介,而且它还可以获得大的表面积与重量比。

UnionProcess开发了一种研磨机,将循环研磨与小磨介的优势结合在一起。研磨机的设计可容纳0.2至1.0mm的磨介,并开发了一套球料分离装置,可在不堵塞的情况下实现高流量循环研磨。这是通过在格栅环之间用适当尺寸的格栅垫片分隔开格栅环的筛网来实现的。由于格栅环直径与研磨腔一致,因此浆料可以通过最大的开口区域,从而消除筛网的任何堵塞。

通过使用不同尺寸的垫片,用户可以最大限度地扩大所用格栅的开放面积。该研磨机利用专门设计的研磨齿,研磨齿在整个研磨腔中提供定向和均匀的磨介分布,同时提供更大的随机磨介运动和高效的研磨。与被研磨材料接触的研磨部件(腔室、格栅环和研磨齿)可以由更硬的金属制成,以延长使用寿命,也可以由陶瓷制成,如MgO稳定的氧化锆,用于防止金属污染问题的应用。


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04  研磨介质

研磨介质是优化研磨过程中需要考虑的另一个重要因素,因为磨介成本可能是费用的重要组成部分。研磨介质的选择取决于几个因素,其中一些因素是相互关联的。

一般来说,高密度磨介会产生更好的结果,并且磨介应该比要研磨的材料密度更大。此外,研磨高粘性材料需要具有更高密度的磨介来防止漂浮。较小的磨介不能将大颗粒磨细,但当需要超细颗粒时,效率更高。磨介越硬,污染越小,因此磨损时间越长。

污染是另一个重要考虑因素。磨介磨损产生的磨耗不应影响产品,或者应通过使用磁性分离器、化学方法或烧结过程去除。成本也是一个因素。

磨介的磨耗越少则价格越高,有2-3倍或5-6倍的价差。因此从长远来看,额外的成本是值得的。其他因素包括pH(一些强酸或碱性材料可能与某些金属磨介反应)和变色(例如,白色材料应保持白色)。


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05  低温研磨

冷冻研磨是机械研磨的一种特殊工况应用,其中粉末在冷冻剂(通常为液态氮)中或在工艺参数下的冷冻剂温度下研磨,从而获得纳米的微观结构。亚利桑那州图森市高级陶瓷研究所使用搅拌磨在低温条件下进行的研磨研究。人们可以很容易地看到较低温度对设备的影响,这说明了需要采取特殊预防措施来保护人员。


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一些必须与低温研磨一起使用的特殊设备。这张照片由Advanced Ceramics Research提供,展示了用于这种研磨的气体回收系统和特殊研磨机。低温研磨利用了极低的冷冻剂温度和传统机械研磨所提供的优势。低温研磨中极低的研磨温度抑制了材料的形变和再结晶,导致更精细的晶粒结构和更快的晶粒细化。

这项技术正在进行大量的应用,以生产出更坚固的铝金属。低温研磨产生小到30μm的晶粒尺寸,促进了纳米级氧化物和氮化物颗粒的形成。这导致金属的强度是起始金属的2-3倍。海军陆战队正在努力开发一种30到40吨的坦克,它将提供与70吨坦克相同的保护水平。为海军开发冷冻研磨陶瓷的研究也在进行中。华盛顿特区国家研究实验室化学部门负责人James Murday博士报告了一种陶瓷纳米复合材料涂层,该涂层用于四艘船的传动轴。使用四年后,检查显示没有可见损坏。位于加州大学的Schoe-nung、He、Tang和Witkin进行的技术成本建模表明,冷冻研磨具有商业化的潜力,可以经济地制造纳米材料。

陶瓷纳米颗粒使陶瓷零件的制造变得经济。伦斯勒理工大学的R·W·西格尔表示:"近年来,由于陶瓷纳米颗粒在大规模生产和加工上取得了进展,将陶瓷净成型为最终零件的能力已成为现实。

现在有了大量具有独特流变和机械性能的纳米陶瓷粉末,可以在足够的压力和温度下在烧结-锻造模具中直接形成陶瓷零件,从而生产出具有原始模具所有定义和精度的最终零件。由陶瓷纳米颗粒固结而成的二氧化钛和氧化铝等纳米陶瓷在实验室中已被证明易于形成小样品,对其力学行为的研究表明,这些超细晶粒材料在压缩过程中表现出显著的韧性行为。"


06  确保高质量的结果

随着陶瓷行业对标准的要求越来越高,精细研磨/颗粒尺寸减小已成为成功的最重要因素之一。多年来,搅拌磨已被证明是实现这些研磨任务的一种出色且可靠的手段。


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有关研磨的其他信息



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电子邮件:sales@unionprocess.com.cn

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UnionProcess数字智能化生产线解决方案——氧化铝智能生产线


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