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亞微米粉體干式分級技術難點及解決方案
2015年06月18日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:3760
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一、原理

干式微粉分級機,大都是采用離心法和射流法實現不同粒度的微粉分級。離心法就是利用高速旋轉的分級葉輪,在分級葉輪緣處形成了強大的離心場,大尺寸微粉因為離心力更大被甩出,小尺寸微粉顆粒因為離心力較小,被風力“壓入”分級葉輪,經過管道導入收集室收集。本文所討論的EPL亞微米分級機采用了離心法。

 

二、給料和多次打散

容重比較重和形狀更接近球形顆粒的微粉,在分級桶內的流場中后容易“下沉”;容重比較輕和形狀更不規則的微粉,在分級桶內的流場中容易“上浮”。因此,要達到期望的粒度,除了分級機轉速和風機轉速的有效配合,給料口針對不同的微粉設置有不同的給料導向槽,促使微粉在分級桶內的流場內更均勻地多次參與分級。

 

亞微米尺寸的粉體的比表面積更大,微粉的表面能增高后,靜電和范德華力等使得微粉更容易團聚,因此在分級過程中需要多次打散和分級。

 

市場上接近亞微米尺寸的分級機,大都是采用中部風力送料 + 二次進風的方法(增大打散機會和多次分級)。通過觀察我們發現,在分級葉輪高速旋轉的離心場下,中部送料 + 二次進風造成了分級機中部的強烈湍流,很多細粉在湍流的裹挾下來不及上升到分級葉輪就被留在了分級機底部的粗粉中,同時也增大了粉塵密度,使得一次分利率降低,分級葉輪和二次進風功耗增大。

 

針對以上問題,為了使得分級機內的流場更容易控制,EPL亞微米分級機設計了雙桶結構,給料位置位于內外桶之間,微粉被螺旋給料機送入分級桶內在離心和風力作用下被初步打散。分級桶內還增設了分風傘,分風傘將分級葉輪附近的層流區與分級桶下部的湍流區隔離開,大尺寸的微粉在離心力作用下依照旋風收集的原理直接沉入下部粗粉收集桶內,小尺寸微粉在分級桶與分風傘之間能夠多次單向循環和打散直至分離,不僅提高了分級效率,也提高了一次分離率。

 

三、粗粉自旋風收集

如果采用中部給料和二次進風,分級機中部強烈的湍流不僅不利于細粉的上升,更容易造成桶內粉塵密度過大,不利于分離。為了控制分級桶內微粉密度,耐馳等公司采用了自動稱重裝置,增大了設備加工和控制難度。

 

EPL亞微米分級機粗粉收集桶比照旋風收集器設計,在微粉進入桶內第一次分級后,大部分粗粉就會被自動收集到分級機底部錐形桶內,雙桶結構 + 分風傘可以防止大顆粒被再次帶起,同時又允許小尺寸微粉再次上升回到分級桶上部參與多次分級。與其他分級機比較,只需普通中壓風機一次給風,不需二次進風。

 

四、分級葉輪形狀及大顆粒帶入問題

 

市場上各種分級機使用的分級葉輪,大致可以分為以下兩類:


 

因為分級葉輪上緣靠近密封壁,分級葉輪在高速旋轉過程中,旋轉的上緣與靜止的密封壁間形成的“附壁效應”,會造成大尺寸微粉的“吸入”。為了解決這個問題,一部分廠家采用在分級葉輪上端面吹壓縮空氣的方法(A – 普通分級葉輪);一部分廠家采用了在分級葉輪上緣加飛邊的設計(B – 上緣加飛邊的分級葉輪),因為在同樣轉速下,加大的飛邊處離心力更大,用于阻止大顆粒的吸入。

 

以上兩種方法,都會在分級葉輪端面處造成“渦流”,不僅不能完全克服大顆粒的“吸入”,而且還造成分級效率降低和能耗增大。

 

EPL分級機自住設計的的分級葉輪更像普通分級葉輪的改進,獨特的設計使得分級葉輪周邊完全實現了“層流流場”,分級葉輪端面既不需要壓縮空氣,也不需要加飛邊,消除了大顆粒帶入,分級粒度窄,分離效率高,功耗小。

 

五、軸頭正壓噴粉

分級桶內的微正壓,以及采用不同的收集方式時的“憋風”現象,都會造成軸頭噴粉,部分廠家采用軸端吹入壓縮空氣的方法防止噴粉,部分廠家采用氣密軸承防止噴粉,氣密軸承不僅造價高,國內加工能力有限,更因為硬質微粉的磨損問題不適合用在分級機上。經過多種方案測試,我們設計了軸頭環吹裝置,從風機直接引風至軸頭,完全避免了軸頭噴粉問題,與氣密軸承比造價低,也不需要消耗壓縮空氣。

 

附:鐵硅鋁粉分級后粒度曲線

備注:以上粒度為委托第三方測試。

 

目前已經為客戶測試過碳化硅、硅微粉、鐵硅鋁粉、碳粉、石墨粉、改性淀粉、色粉等多種微粉。


深圳易普蘭科技供稿


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