粉体研磨设备和磨介的选择与应用
Robert E.Schilling，P.E.和Margaret Yang
Union Process股份有限公司
俄亥俄州阿克伦
在本文中，我们将讨论与化学应用和化学工业相关的介质研磨技术。化学应用包括材料、化学工艺和化学工业中使用的操作(包括介质研磨技术)的广泛物理化学知识。介质研磨技术在固体化学加工的三个主要领域具有重要意义。第一个领域是研磨物料的粒度减小;第二种是混合和研磨几种物质以形成新的混合物;第三个领域是原料的活化或释放。随着研磨在化工行业的广泛应用，正确选择研磨设备变得至关重要。
有许多不同类型的研磨设备，如球研磨设备，更适合原材料的粗磨处理。这些工厂使用的"大"介质的尺寸从20毫米不等，并且可以生产大约10微米到网目尺寸的材料。其他研磨设备，如Attritors(立式搅拌磨)，更适合"中等"粒度的颗粒。使用3至10mm的磨介可生产出粒度约为1至10微米的材料。研磨技术的最新进展是针对超细粒度亚微米或纳米级的应用。这些高性能小磨介砂研磨设备通过使用0.1至1mm大小的磨介生产亚微米级的粒度。
第一台小型、中型磨粉机是20世纪50年代杜邦公司开发的立式砂研磨设备。从那时起，出现了新的研磨技术，从球研磨设备到卧式磨，到窄间隙研磨设备，再到近几年开发的高速循环砂研磨设备。
如前所述，不同类型的研磨设备适用于不同的加工要求。在选择研磨设备类型和磨介尺寸时，需要考虑几个重要因素。一般来说，进料越粗，研磨介质就应该越大、越致密。由于可能产生更大的冲击力，因此需要更大、更重的介质。还应考虑最终粒径，所需的末端粒度越细，研磨介质应越小。由于可用于进行精细研磨的表面积较大，因此小磨介对更细的端部颗粒尺寸更有效。
一些高效的生产工艺是利用、结合两种研磨技术的优势进行互补。高效研磨的一个例子是使用诸如Attritor(立式搅拌磨)之类的研磨设备进行第一阶段研磨，最后的超细研磨使用小磨介砂研磨设备进行的。这两个阶段的过程最大限度地提高了两种研磨技术的效率。
研磨设备和磨介选择过程中需要考虑的另一个重要方面是与物料接触的结构材料。加工高纯或高活性材料时，通常需要研磨设备接触部件尽可能纯度一致、惰性和无污染。在这些情况下，研磨设备接触零件和研磨介质可以由各种类型的不锈钢或陶瓷制成。一些研磨设备部件也可以内衬或涂覆不同类型的聚合物。
立式循环研磨设备—Q系列
近年来，许多涂料、氮化硅、氧化铝等材料供应商将他们的注意力集中在一种"新"类型的"高速循环研磨"上，以实现优异的分散性。实际上，这种"高速循环研磨"并不是一种"新"技术。1976年，Andrew Szegvari博士(UNION PROCESS的创始人)获得了这种快速循环研磨的专利。基于此技术，设计并制造了Q系列设备(图1)。多年来，数百个不同行业在其研磨过程中成功应用了Q系列设备。
Q系列 Attritor(立式搅拌磨)将研磨主机与配备了高速分散器和低速挂壁搅拌的大型预混缸结合在一起。(图2)。研磨设备设计用于高速循环研磨，预混缸中的所有研磨物料每7-8分钟通过研磨室1次或每小时通过大约8次。这种泵速度高，物料分散均匀、粒度分布窄以及更快的研磨。Q系列中使用的磨介大小范围为3mm到10mm。
GT是小磨介砂磨机家族的最新成员。它可将部分物料研磨到100nm以下甚至更细，特殊设计的"TEETH"研磨结构多组排列。这种专有设计消除了轴摆动和研磨振动，同时提供了更大的随机磨介运动，以提高研磨效率。GT系列设计使用0.2mm至2.0mm的磨介。
与Deltamill一样，研磨齿可在整个研磨腔中提供定向均匀的磨介分布。研磨设备可用于连续和循环模式。所有研磨设备都可以使用无金属部件生产，用于某些陶瓷应用，这可能是一个考虑因素。
GT系列砂磨机采用研磨缸四周环形分离器设计。它由一系列圆环组成，环之间有适当尺寸的垫片，这种新设计消除了分离器堵塞。
由于这一位于研磨缸末端的坚固且大的开放式筛网区域，与其他研磨设备相比，维护和清洁要容易得多。将盖子从研磨缸端部拉开是一件简单的事情，这很容易将分离器取出来以便维修。
干磨加工是出料粒度平均为2至3微米或更大的产品的理想选择。
干磨具有许多潜在的成本节约效益。
干法加工可以降低运输成本，因为材料可以在不增加液体重量的情况下运输;
它还可以降低生产成本和能源，因为不需要从最终产品中除去液体;
干磨还可以消除与废液处理相关的成本，由于更严格的环境法规，废液处理成本越来越高。
SD系列 ATTRITORS(立式搅拌磨)可以在批处理或连续模式下操作。该系列设备适用于较难研磨的材料，如金属粉末、金属碳化物和玻璃熔块。SD系列使用的磨介尺寸通常为5-13mm，进料尺寸可粗至1/2英寸。如果以分批方式操作，最终产品的尺寸可以达到2-3微米。
SD系列也用于制造弥散强化金属(DSM)。在这一过程中(称为机械合金化或冷焊)，运动孔隙导致研磨介质首先将金属和添加剂破碎成小颗粒，然后将它们搅拌在一起形成团聚体。通过重复该过程，各种金属均匀混合并分散，形成新的合金成分(DSM)。
颜料行业也使用SD系列Attritors(立式搅拌磨)干粉研磨一些颜料，以进行颜色开发。
HSA系列使用2-3mm小磨介，运行速度更高，通常从400-2000 RPM。具有独特的专利设计概念，包括新的轴/臂配置和侧卸料滤网。这种特殊的设计组合允许研磨设备连续生产细粉，这些细粉通过离心 力从研磨设备中排出。然而，由于使用的磨介尺寸较小，进料仅限于40目和更细，出料通常在2-5微米范围内。
SD和HSA研磨设备都可以设置空气分级机或筛分机，以形成闭合的研磨工艺回路。通过不断对细料进行分类，并将过大的材料重新送回研磨设备，可以实现非常高效和细致的粒度分布研磨。
▪陶瓷制品 | ▪化学制品 | ▪煤炭和焦炭 |
▪纤维和纤维素 | ▪食品 | ▪玻璃料 |
▪机械合金化 | ▪金属氧化物 | ▪金属粉末 |
▪矿物质 | ▪颜料 | ▪塑料和橡胶 |
除了全系列的生产型研磨设备外，Union Process股份有限公司还生产许多不同类型的研究和实验室型研磨设备。这些实验室型研磨设备是在各种研磨条件下确定可行性和测试不同配方的非常有用的工具。
Union Process不仅可以提供广泛的研磨设备，还可以提供"专有技术"和支持，以满足客户的具体要求。
1945年作为立式搅拌磨的发明人，在美国俄亥俄州的Akron成立了Union Process Inc.，搅拌研磨技术成为Union Process 公司的起点。
2005年，美国Union Process进入了中国成立外资企业：青岛联瑞精密机械有限公司，致力于设计研发生产"立式搅拌磨&卧式砂磨机"，可提供真空、惰性气体保护、低温液氮、防爆等特殊工况研磨分散混料和自动化产线，在硬质合金、先进陶瓷、纳米材料、片状金属粉、磁性材料等领域应用广泛。
美国UP青岛工厂—青岛联瑞精密机械有限公司
立式搅拌磨发明人专业设计、研发、生产"卧式砂磨机&立式搅拌磨"
79年超细研磨、分散、混料和自动化产线的设备经验
官网：https://www.unionprocess.com.cn
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