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長沙萬榮粉體設備科技有限公司 2022-05-25 點擊1286次
無機非金屬礦物粉體材料必須進行表面改性后才能廣泛應用于塑料、橡膠、膠粘劑等現代高分子新材料行業、高聚合物基復合功能性材料及涂料等工業中，這樣不僅可降低高分子材料的生產成本，同時可賦予產品某些特殊的物化性能。
但改性機裝備技術的落后已經嚴重制約了我國粉體表面改性技術的發展，如果能夠實現集研磨解聚、復合改性和分散處理等多種功能于一體，那么對簡化粉體改性流程、提高粉體改性質量、降低粉體改性成本等方面都是至關重要的。
復合改性機-蜂巢磨最大的特點是集干燥、復合改性和分散處理等三種功能于一體，是一種真正高度連續化的粉體復合改性機，而且還具有結構緊湊、體積小、操作簡便、運行平穩、勞動強度低、噪聲小等特點。
長沙萬榮粉體設備科技有限公司研制并生產的蜂巢磨（簡稱CM），其主機由解聚輪、出料門、進風口、分級機、進料口、多路表面分散劑入口和喂料機組成（圖1)。
解聚輪為核心關鍵部件，由風量干燥腔、粉碎解聚腔和混合改性腔組成，其主體內部空間結構因形似于蜂巢（圖2)，又具有研磨解聚和改性分散的功能，故名蜂巢磨（CM）連續式粉體復合改性機。
復合改性機-蜂巢磨最大的特點是集粉體干燥、研磨解聚、復合改性和分散處理等多種功能于一體，是一種真正高度連續化的粉體復合改性機，還具有結構緊湊、體積小、噪音小、運行平穩等特點。
2.1極高的深度干燥能力
超細粉體和110～130℃的熱風經物料入口送入風量干燥腔，在腔中轉子高速旋轉形成劇烈的湍流，達到快速負壓閃蒸干燥的效果，數秒鐘之內就能實現粉體中0.5%左右的殘余水分幾乎完全蒸發和分離，使產品含水量降至0.05%的深度干燥水平。深度干燥的粉體為后續復合改性和分散處理打下了良好的基礎。
2.2獨特而先進的研磨解聚理念
深度干燥后的微粉進入粉碎解聚腔，粉碎解聚腔中解聚輪以160m/s的線速度高速轉動，再加上引風機形成的負壓效果，驅動粉體物料高速螺旋狀上升，形成巨大的離心力。圓柱狀筒體內壁靜態的鋸齒（定子）和快速旋轉的解聚輪葉片（轉子）之間最短距離僅為約3mm，因此，粉體物料在高速螺旋上升過程中，不斷地與定子和轉子碰撞、摩擦和剪切。當離心力、碰撞力、摩擦力和剪切力所組成的合力遠遠大于超細粉體顆粒軟團聚的表面能時，粉體顆粒在極短的時間（3-5s）內就會被充分打散和完全解聚。
整個解聚和打散過程中完全不同于傳統的攪拌磨或重力錘，是一種全新的解聚打散理念。整個主機中只有解聚輪是運轉設備，結構簡單，運行平穩，可長周期安全運轉，加上筒體內壁和解聚輪都采用了特殊的滲碳處理技術，大大提高了設備的耐磨性和使用壽命。
2.3高度連續化的三級復合改性和分散處理技術
完全解聚后的超細粉體以劇烈的湍流形態進入混合改性腔，同時液化后的三種改性劑（根據實際需要選擇1～3種）和分散劑通過壓縮空氣分別從圖1所示的7、8、9、10四個入口噴嘴，以霧化形式被連續、穩定、均勻且幾乎同時地注入混合改性腔，依次進行三級復合改性和分散處理；由于三種改性劑和分散劑注入時存在空間位置差距（10～20cm，型號不同差距不同），因此，改性劑和分散劑與粉體接觸的時間也存在微小的差距，非常有利于依次進行三級復合改性和分散處理。
整個混合改性腔是一個圓柱體結構，沒有任何死角。當改性劑用量為改性粉體量的0.8%～1.2%時，活化率可達99%以上。通過形成化學鍵或物理纏繞，表面改性劑和分散劑與超細粉體之間形成牢固的化學鍵耦合或機械物理纏繞；通過精準計算改性劑的用量和過剩系數，最終可基本上形成單分子包覆膜。
一般的通用設備處理時間需15～30min，物料與改性劑間才能分散良好并接觸充分，形成改性劑在粉體顆粒表面的均勻包覆。而本機的改性劑采用了霧化處理，粉體物料又處于一種劇烈的湍流狀態，物料與改性劑得到充分混合，只需3～5s就能完成混合改性過程，從而縮短了在混合改性腔中的處理時間，并提高了包覆率。整個流程中，從微粉進料到改性粉體從CM主機出料并進入分離包裝系統，只需30～50s。
2.4型號及主要技術參數
表1 蜂巢磨技術參數表
CM型連續式粉體復合改性機的氣體流量、主機功率、生產能力等工藝條件都可以在一定的范圍內調節。整套裝置的生產能力可通過變頻調速調節主機功率、鼓風機功率和引風機功率來調整，以此達到降低功耗的目的。
CM型連續式粉體復合改性工藝如圖3所示。
1.原礦倉；2.給料螺旋輸送機；3.計量螺旋輸送機；4.稱重傳感器；5.熱風發生器；6.改性劑料斗；7.改性劑計量器；8.改性劑液化器；9.壓縮空氣入口；10.物料入口管；11.機座；12.電動機；13.風量室；14~17.改性劑分散劑入口；18.混合改性腔；19.物料出口；20.風管；21.布袋除塵器；22.包裝機；23.引風機
改性工藝流程整套系統由給藥（改性劑）系統，CM型連續解聚改性主機和成品收集與除塵收集系統組成（圖3）。計量給料系統由原料倉、給料螺旋輸送機、計量螺旋輸送機和稱重傳感器組成；熱風發生器是一個天然氣燃燒室或者采用電加熱器結合鼓風機產生熱風的裝置；給藥(改性劑)系統由改性劑料斗、計量裝置、液化器和壓縮空氣入口組成。
第一步要開啟引風機，使系統形成負壓，然后再開啟熱風發生器。熱風發生器熱風溫度一般控制在110~130℃之間，熱風依次進入CM主機和分離包裝系統，對整個系統進行預熱。系統預熱后，超細粉體由原料倉依次進入計量器、螺旋給料輸送機，在物料入口管中與壓縮熱風匯合送入風量室干燥腔。在干燥腔中轉子高速旋轉下，微粉物料形成劇烈的氣旋，達到快速負壓閃蒸干燥的效果，數秒鐘之內就能實現殘余水分幾乎完全蒸發和分離，使產品中最終含水量達到0.05%的深度干燥水平。
深度干燥后的微粉進入粉碎腔，微粉在高速螺旋上升過程中，不斷地與筒體內壁定子和解聚輪轉子之間產生巨大的碰撞力、摩擦力和剪切力，粉體顆粒將在極短的時間（3-5s）內就被充分打散和完全解聚。
完全解聚后的超細粉體以劇烈的湍流形態進入混合改性腔，液化后的改性劑（1～3種改性劑可選）和分散劑通過壓縮空氣分別從四個噴嘴噴霧進入，以霧化形式被連續均勻地、幾乎同時地注入混合改性腔，依次進行三級復合改性和分散處理。
混合改性腔內，粉體物料運動形態又處于一種劇烈的湍流狀態，從而使物料與改性劑得到充分混合，3～5s之內就完成了混合改性過程，在改性劑用量僅為0.8%～1.2%的條件下，就能確保活化率達到99%以上，最終基本上形成單分子包覆膜。
不同物料、不同用途有著不同的改性工藝要求。CM主機中定子、轉子之間的強烈摩擦都會產生熱量，如何維持系統的熱量平衡？除了調節燃氣溫度之外，還可通過調節引風機的轉速改變空間速度大小和停留時間來調節CM主機內溫度。物料出CM主機后經風管進入布袋除塵分離器得到產品并包裝，熱風經引風機排空（熱風余熱可用于預熱和液化改性劑）。
整個CM型連續解聚改性工藝過程在負壓下操作，連續化程度高、改性劑預先液化并霧化給料、給料自動計量、系統溫度可調、給料速度可控、成品氣流輸送、無粉塵污染，可實現規模化生產，且操作簡便、運行平穩、勞動強度低。同時，可根據改性劑的性質實現自動調節運行技術參數、改性溫度和停留時間，確保對超細粉體良好的改性效果和分散效果。
CM型連續式粉體復合改性機現已申請國家發明專利——《一種蜂巢磨》（專利號為：ZL201430222902.0）和六個緊密相關的實用新型專利，堪稱我國超細粉體連續式復合改性和分散處理技術的重大突破。蜂巢磨被譽為技術、科技、 自主、工藝、新材料的革命里程碑。
CM型連續式粉體復合改性機特別適用于硬脂酸類、各種偶聯劑、透氣薄膜專用碳酸鈣、碳纖維、碳素纖維、硫酸鋇（重晶石）、氧化鋁、氫氧化鋁（鎂）、滑石、新能源電池磷酸鐵等需要干燥、解聚、表面包覆改性的行業。其改性和解聚效果、工藝性能都明顯強于國內現有粉體改性設備。
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部分圖文來自新材料在線