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振動磨、攪拌磨、氣流磨加工硅灰石超細粉體結果對比研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-05-27  來源:中國粉體技術網  瀏覽次數:40
核心提示:在硅灰石超細粉碎過程中,物料的受力方式有擠壓、沖擊、研磨、剪切、摩擦等形式,不同的受力方式粉碎產物的形貌各異。
振動磨、攪拌磨、氣流磨加工硅灰石超細粉體結果對比研究

  1 硅灰石超細粉碎

    在硅灰石超細粉碎過程中,物料的受力方式有擠壓、沖擊、研磨、剪切、摩擦等形式,不同的受力方式粉碎產物的形貌各異。通常,剪切和摩擦作用始終具有使顆粒沿著與力作用方向平行的結晶解理面剝離的趨勢,而解理面往往是顆粒內部強度最弱的結合面。因此,適當大小的剪切力和摩擦力具有將晶體束剝離成單根纖維的作用,有利于高長徑比超細硅灰石的制備。

  1. 1 硅灰石介質攪拌磨粉碎

    濕法介質攪拌磨制備硅灰石超細粉的影響因素主要有磨礦時間、攪拌速度、礦漿濃度、磨礦介質、助磨劑等。試驗采用ZJM - 20攪拌球磨機,磨礦條件為:球料比5∶1 (介質為Ф2 mm硅酸鋯) ,磨礦濃度50% ,攪拌轉速800 r/min,試驗入料粒度為100目。按攪拌球磨機的設計原理,結合針狀硅灰石的晶體特性,介質攪拌磨法應很難制備出針狀超細硅灰石粉體,試驗結果也證明了這一點。
表1為介質攪拌磨濕法磨礦6h產品粒度分析結果,圖2為介質攪拌磨濕法磨礦6h產品粒度分布曲線;圖3 ( a、b)為介質攪拌磨濕法磨礦6h產品掃描電鏡照片。


  3. 2 硅灰石沖擊式粉碎

    硅灰石試驗原料經給料斗給入CM - 51型沖擊式超細粉碎機的粉碎腔內,在粉碎腔內經過兩級粉碎后由尾部安裝的風扇式輸送機送至渦輪分級機內,其中微細顆粒隨氣流一起通過高速旋轉的分級機葉片間隙進入到收塵器中,通過固氣分離,超細產品從收塵器底部排出,凈化的空氣經高壓風機排入大氣。在分級機中,達不到粒度要求的大顆粒物料被高速旋轉的分級機葉輪打到分級筒的邊緣,并在邊緣沿螺旋線軌跡下落,經旋轉閥門返回到粉碎腔進行再粉碎。表2 為沖擊式粉碎產品粒度分析結果;圖4為沖擊式粉碎產品粒度分布曲線;圖5為沖擊式粉碎產品SEM照片。

  3. 3  硅灰石振動磨粉碎

    振動磨機工作時,筒體內的物料隨著研磨介質一起運動,它不斷受到研磨介質強烈的沖擊、剪切和研磨,物料在這些力的作用下不斷細化。同時在振頻和振幅的作用下產生自轉和公轉,不斷沿圓周做螺旋運動使物料位移直到出料口。這個過程中物料不僅產生分布混合,還上下剪切產生分散混合。試驗采用MZG-3型振動磨,入料粒度為0~5 mm,磨礦介質為組合型剛玉球形介質。表3為硅灰石振動磨粉碎產品粒度分析結果;圖6為硅灰石振動磨粉碎產品粒 度分布曲線;圖7為硅灰石振動磨粉碎產品SEM照片。

  3. 4 硅灰石氣流粉碎

    硅灰石氣流粉碎實驗室試驗采用的是QLMⅠ型流化床式氣流粉碎機。硅灰石入料粒度: 0~2mm;工作壓力: 0.7MPa;分級電流頻率: 100 Hz、150Hz、200 Hz、250 Hz、300 Hz,對應的分級輪轉速分別為6 000 r /min、9 000 r/min、12 000 r/min、15 000 r /min和18 000 r /min。試驗通過改變氣流磨分級電流的頻率,對分級輪轉速進行調整,從而達到對粉碎產品粒度的控制。表4為分級電流頻率200 Hz條件下粉碎產品粒度分析結果,圖8為對應的粒度分布曲線;圖9 ( a、b)為分級電流頻率200 Hz條件下粉碎產品掃描電鏡照片。

  4 結語

    粉碎產品粒度分析結果表明,所選擇的設備在相應工藝參數條件下,沖擊粉碎產品平均粒徑X50為4.93μm,振動磨粉碎產品平均粒徑X50為4.11μm,介質攪拌磨(6h)粉碎產品平均粒徑X50為1.54μm,流化床式氣流磨粉碎( 200 Hz)產品平均粒徑X50為4.16μm。不同粉碎方法粉碎產品的平均粒徑均小于5μm,特別是介質攪拌磨粉碎可以制備出產品平均粒徑1 μm左右的硅灰石超細粉體,在不需要特殊硅灰石晶體形貌的應用領域,這些硅灰石微粉的制備工藝將具備優勢。

    從不同粉碎設備粉碎產品粒度分布曲線可以看出,粉體粒度分析測試技術還不能準確地表征異形礦物粉體的特征。圖2介質攪拌磨( 6 h)粉碎產品粒度分布曲線呈明顯的正態分布,是因為粉碎產品的形貌近似顆粒狀;而其它方法粉碎的產品粒度分布曲線則呈明顯的不規則分布,因為現代激光粒度儀的測試原理采用的是全米氏(Mei)理論,儀器的光學結構系統依據的是傅立葉光學原理;測試時假定顆粒是均勻、各向同性的圓球。所以,現代光粒度儀不能準確地測試異形礦物粉體(針狀、片狀)的形貌特征,但在粒度特征方面是可以借鑒的。

    流化床式氣流粉碎( 200 Hz)產品平均粒徑為4.16μm,按我國粉體分類方法已經成為超細粉體,針狀晶體形貌完好,而其它幾種方法的粉碎產品不同程度地出現過粉碎現象,不能很好地保護硅灰石的針狀晶體形貌。

    試驗結果表明,采用流化床式氣流機粉碎硅灰石,均能得到礦物晶體形貌較好的針狀硅灰石產品,關鍵是解決好分級電流頻率和產品細度的關系,當分級輪轉速太高時,粉碎產品中顆粒狀和短柱狀的比例明顯增加。由于氣流粉碎實驗室試驗采用的是QLM-型氣流粉碎機,分級輪的直徑較小而轉速又相對較高,硅灰石針狀晶體在經過分級輪進入旋風分離器收集系統時容易折斷,而工業型氣流粉碎機分級輪的直徑較大而轉速又相對較低,將會得到晶體形貌更好的針狀硅灰石粉體。

來源:中國粉體技術網

 
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