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一種粉體顆粒復合、整形、球化、包覆系統(tǒng)的介紹
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系統(tǒng)主要工作原理： 物料顆粒在主機的高速運轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的流場中，形成粉體顆粒充分分散的氣固兩相流，在該系統(tǒng)內(nèi)高速循環(huán)運動。循環(huán)運動中顆粒在葉輪、循環(huán)管路及其它顆粒的沖擊、摩擦、剪切等作用下，團聚顆粒被打散顆粒表面被活化、棱角被打磨。在機械力化學和物理沖擊的共同作用下子顆粒會以化學鍵、物理鑲嵌或粘附的形式被包覆在母顆粒的表面，形成具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的球形或近球形復合顆粒。 系統(tǒng)主要由主機、捕集器和控制系統(tǒng)組成。主機由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、定子和循環(huán)回路等部分組成，機內(nèi)投入的物料在這些部件作用下被迅速分散，同時受到強大的沖擊力，加上顆粒間相互作用的壓縮、摩擦、剪切、撞擊等多種力的作用，在短時間內(nèi)即可均勻地完成顆粒復合化和球形化處理。捕集器收集處理好的成品，防止揚塵。該系統(tǒng)加工過程是間歇式的。該系統(tǒng)進行復合處理的主要優(yōu)點是相互處理的物質(zhì)可以是無機物、有機物、金屬材料，選擇的范圍很廣，而且是短時干式處理。 的操作條件 從理論上說，利用設備進行新材料的研究開發(fā)，可以使各類有機、無機及金屬材料進行無限的組合。實際上，選用恰當?shù)奈镔|(zhì)（即合理的“物質(zhì)的組合”）與正確的“運轉(zhuǎn)條件”是能否創(chuàng)造出令人滿意的新型復合顆�；蚋纳祁w粒性質(zhì)的關(guān)鍵。顆粒的摩擦、接觸產(chǎn)生靜電，顆粒軟化及子顆粒被強制嵌入母顆粒中可使母顆粒間形成相互附著，從而達到復合的目的。 1.物質(zhì)的組合 原則上認為各種有機物、無機物、金屬材料可無限組合，但實際上在物質(zhì)的組合上，應考慮以下因素； ○1 母顆粒粒徑最好在500μm以下，否則容易破碎。 ○2 母顆粒與子顆粒直徑之比最好為（5~10）：1以上（子顆粒越小越好），差別越大對復合越有利； ○3 母顆粒為球形或不規(guī)則形狀均可，但母顆粒為鱗片狀或纖維狀是，處理較困難，對子顆粒的形狀一般無特殊要求； ○4 進行成膜處理時，子顆粒的軟化點、玻璃化轉(zhuǎn)變點等因素應重點考慮，有時粒徑大小也很重要。通常子顆粒的熔點或軟化點應遠低于母顆粒，子顆粒粒徑越小越容易軟化成膜； ○5 母顆粒、子顆粒的混合化比一般由處理目的、最終材料的用途決定； ○6 有時需考慮粉粒體的帶電性、母顆粒與子顆粒的硬度差等。充分考慮目的、用途和成本來決定顆粒的組合是非常重要的。 實驗時應依據(jù)實驗結(jié)果對混合比及各種參數(shù)進行不斷調(diào)整，找出最佳值，以得到高性能的復合顆粒。 2.工藝參數(shù) 裝置的運轉(zhuǎn)條件是重要的因素，主要包括轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、處理時間、投料等，這些因素對如何保持恒定的溫度、選擇合適的保護氣體也是需要重要點考慮的。 ○1 轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速與沖擊力有關(guān)，是主要的能量源，是決定能否進行復合化和球形化處理的重要因素。轉(zhuǎn)速決定了單位時間內(nèi)對物料施與能量的大小以及對顆粒各種作用的分配比例。轉(zhuǎn)速越大，單位時間內(nèi)施與的能量越大，對顆粒的沖擊力和顆粒間的碰撞力越大。轉(zhuǎn)速過低，氣流循環(huán)不好，處理不均勻，影響材料的質(zhì)量。 ○2 處理時間。時間決定了對物料施與作用力的延續(xù)度，在一定的轉(zhuǎn)速下，時間越長，系統(tǒng)對物料施與總能量越大。處理時間的長短一般決定于被處理材料的性質(zhì)，大多數(shù)控制在5min左右，某些物質(zhì)的處理時間需要15~20min，甚至更長。 ○3 投料量。投料量也是一個重要的工藝參數(shù)，投料量的選擇與物料的粒度、密度、塑性（變形性）等都有關(guān)系。處理時出沖擊力作用外，轉(zhuǎn)子與定子的間隙對顆粒的相互影響很大。投料過多或過少時產(chǎn)品的均勻性欠佳。太多不易分散均勻，太少則顆粒之間不能有效碰撞，處理效果也不理想。 ○4 處理溫度。顆粒在劇烈運動時，顆粒與機械內(nèi)壁及顆粒之間的摩擦產(chǎn)生大量熱量，利用這一效應可以進行成膜處理。但由于材料性質(zhì)及加工目的不同，機內(nèi)溫度過高有時會起相反的作用，操作時應注意利用裝置的冷卻系統(tǒng)進行冷卻，溫度一般控制在40~90℃之間。 另外，在處理易燃、易爆物料時可以利用氮氣、氬氣、氖氣等惰性氣體進行保護(選配)。 設備的功能及運用 設備的功能主要有顆粒的復合化處理和球形化處理，其中顆粒的復合化又分為固定化處理和成膜化處理。 固定化處理：利用主機轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)及其產(chǎn)生的告訴氣流對顆粒產(chǎn)生的強大沖擊力，可以將所需要的顏料、流轉(zhuǎn)性改善劑、阻燃材料、磁粉等各種帶有某種特殊性的子顆粒利用顆粒間形成的沖擊力嵌入母顆粒表面并固定，使之即有母顆粒的材料特性，又有子顆粒的材料特性，從而使顆粒的流動性、吸濕性、色調(diào)、導電性、導磁性等得到調(diào)整。按照這種方法不僅能改善表面材質(zhì)，還可創(chuàng)造出無數(shù)種新型復合顆粒。 成膜化處理：在沖擊力作用下，機械能在顆粒中轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生機械化學現(xiàn)象，沖擊力產(chǎn)生的局部溫升被蓄積在顆粒中，即沖擊產(chǎn)生的局部高溫使熔點較低的子顆粒軟化，呈膜狀包覆在母顆粒表面，從而形成一層均勻地膜，即所謂的干式涂層處理，可以達到包容、緩釋的目的。 球形化處理：不對顆粒作復合處理，利用金屬或樹脂本身的塑性變形，在設備高速運動的轉(zhuǎn)子及其產(chǎn)生的高速氣流的沖擊力和顆粒間相互作用的壓縮、摩擦、剪切、撞擊等多種力的作用下，使形狀不規(guī)則的顆粒沖撞打磨成球狀或近球狀顆粒，從而提高顆粒物料的流動性，調(diào)整松裝、振實密度和比表面積等。 以上功能并不一定都是單獨存在的，有時也可以在同一個處理過程中同時出現(xiàn)，如進行復合處理時，固定化與球形化是同時完成的。在固定化處理時，非球形母顆粒比球形母顆粒的表面積大，因此容易進行有規(guī)則的混合。對非球形母顆粒進行成膜化處理時，需先將母顆粒進行球形化處理，使子顆粒能在母顆粒表面形成均勻地膜。 設備的優(yōu)點主要有：○1能夠創(chuàng)造具有某種特性的復合顆粒。可用人工方法創(chuàng)制自然界中不存在的復合顆粒。因為物質(zhì)間的組合是無限的，因而復合顆粒的應用是很廣泛的; ○2節(jié)約貴重金屬等材料。復合顆粒表面的性質(zhì)即為顆粒的特性，亦是人們所期望的特性，因此當表面附著一層子顆粒后既不影響其自身特性又可減少子顆粒材料的用量。當子顆粒密度大而母顆粒密度小時，復合后的顆粒在保持子顆粒特性的情況下重量大為減輕。特別是子顆粒很貴重時，復合后因減少了貴重的子顆粒用量可明顯降低成本；○3可實現(xiàn)生產(chǎn)工藝合理化。例如為獲得某種顏色的樹脂顆粒，常規(guī)的加工工藝是樹脂與顏料混合→加熱混煉→冷卻延展→粉碎→分級→不良品再加工等。而采用顆粒復合方法則容易得多，用合適粒徑的樹脂作母顆粒、顏料微粉作子顆粒進行固定化處理即可；○4改善、提高各種粉體的物理特性。通過處理可改善粉體的流動性、分散性、色調(diào)、味覺等物理性能。 利用設備系統(tǒng)的基本處形式（固定化、成膜化、球形化）創(chuàng)造新的復合材料，在各種行業(yè)得到了廣泛的應用。如用樹脂做母顆粒，在復印機墨粉、涂料、化妝品、復合材料、軍工特殊材料等方面已有廣泛的應用。 本設備采用無縫焊接鋼和鑄件構(gòu)成，符合規(guī)定的安全標準，易于連續(xù)操作。 轉(zhuǎn)子由驅(qū)動裝置驅(qū)動進行高速旋轉(zhuǎn)，物料在轉(zhuǎn)子和箱體內(nèi)環(huán)組成的封閉式區(qū)域內(nèi)進行不斷整形或幾種粒子之間的符合，物料在機體內(nèi)循環(huán)的時間可調(diào)，用以滿足不同的需求。 物料在機體內(nèi)運行一段時間后，放料氣缸動作，機體內(nèi)的物料通過輸送風管進入集料器收集，多數(shù)物料在成品料桶內(nèi)被收集；少量含塵氣流進入除塵器箱體，氣流急劇下降，超細粉通過沉降進入集料器被收集。 |
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