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什么是珠磨机

发布时间:2023-02-20

摘要: 本文主要介绍了珠磨机是什么,珠磨(砂磨)、球磨的区别,珠磨机的工作原理,应用领域简单的选型依据及HM&M珠磨机的类型、特征及应用领域。

关键词: 珠磨机,砂磨机,研磨方式,结构

摘要:本文主要介绍了珠磨机是什么,珠磨(砂磨)、球磨的区别,珠磨机的工作原理,应用领域简单的选型依据及HM&M珠磨机的类型、特征及应用领域。

关键词:珠磨机、工作原理、选型、应用HM&M

一、 珠磨机介绍

珠磨机又称砂磨机,是一种在圆柱形容器中通过搅动研磨介质(磨珠)来研磨或分散浆料中的微小颗粒的设备。研磨容器(呈圆筒形)内部装有搅拌器,磨珠和浆料(物料),珠磨机的转子产生磨珠运动,产生强烈的剪切力和对颗粒的冲击。珠磨机应用范围广泛,如粉碎较大的颗粒和分散纳米颗粒。微米或亚微米大小的粒子被有效地压缩成更细的粒子,细到几十纳米。通过优化介质尺寸、转子转速和转子类型,可对每种材料实现最佳条件的能量和冲击力进行调整。

 

图1 HM&M珠磨机的产品图

 

二、珠磨机(砂磨机)/球磨机傻傻分不清楚 

珠磨机在球磨机的基础上发展而来,在国外被称作搅拌式球磨机(搅拌轴+球磨机组合),珠磨机和球磨机都是利用研磨介质之间的碰撞、挤压、摩擦等原理来粉碎物料,但珠磨机在研磨效率、制备成本上均优于球磨机,珠磨机制备出的粉料平均粒径也比球磨机制备的产品粒度小得多1

 

三、 珠磨机的工作原理

图2 珠磨机原理图

以立式布局珠磨机为例,对珠磨原理进行简单介绍。如图2所示,通过泵将浆料(黑色)送入研磨腔后,搅拌转子(银灰)按照预设的转速转动,推动研磨腔内的研磨珠(白色)运动,研磨珠通过撞击或者摩擦剪切的方式将浆料中大颗粒粉碎成小颗粒,或者将小颗粒团聚而成的团簇分散开。浆料经过粉碎或分散后,通过顶部的无筛网离心式珠料分离装置,与研磨珠分离,然后从顶部流出,通过管路回流到搅拌桶,之后再次被泵送入研磨腔,循环往复,直至达到目标细度。

 

图3 研磨(左)与分散(右)的区别

 

珠磨机的工作简单分,可分为两种,一种是对大的“分散”使之分散成小颗粒稳定存在。图3黄色图形代表浆料内部的颗粒。左边的一整块大颗粒经过珠磨机处理后,变成一个个小颗粒,此过程称之为粉碎。右边大颗粒则是由小颗粒团聚在一起形成的团簇,经过珠磨机处理后,原本团聚在一起的颗粒全部分散开,并不会重新团聚在一起,此过程称之为分散。

 

四、 珠磨机的应用 

通过珠磨机的原理,珠磨主要起到的是粉碎和分散的作用。应用于多个领域,例如医药领域(难溶性药物,混悬剂,微晶药品),墨水涂料颜料领域(如喷墨,彩色光刻胶中金属络合物颜料),电子及半导体材料领域(如多层片式陶瓷电容器(MLCC)中的BaTiO3,化学机械抛光用的 研磨液(CMP Slurry,锂电池行业的原材料,如三元材料磷酸铁锂等),日化领域(如防紫外化妆品中用的二氧化钛)等。下图4所示为珠磨机主要的应用分类。表1和表2展示了一些HM&M珠磨机的应用案例。

表1 HM&M常见应用案例

 

五、如何选择珠磨机 

 

可以说,珠磨机的应用领域非常广泛,适用各式各样的材料。磨珠尺寸是粉碎分散处理中最重要的因素。当把微米粒子粉碎成亚微米粒子时,应选择Ø 0.5mm以上的大磨珠。当粉碎或分散亚微米或纳米的粒子时,应选择Ø 0.3mm以下的磨珠。在分散处理中,不需要对粒子施加巨大的冲击力。

 

通常在使用珠磨机时,会根据处理粒径、样品特性(黏度、硬度)、目标粒径、处理目的等选择合适的处理参数。通过选择合适的磨珠尺寸,搅拌器转速和加入的磨珠量(磨珠填充率),调节粉碎/分散所需要的能量,进而达到处理目的。

 

1️⃣  目标粒径和处理物质本身的硬度决定了粉碎/分散所需要的能量。通过选择合适的参数,能调节粉碎/分散所需要的能量。

2️⃣  磨珠和粒子之间的碰撞频率会影响粉碎/分散速度(碰撞频率由搅拌器转速和磨珠大小控制)。

3️⃣  磨珠间的空隙大小与磨珠自身的大小成正比例,而这个空隙大小会影响粒子的最终尺寸。

 

图5 磨珠间的空隙

 

所以,磨珠尺寸越小,磨珠与粒子的接触机会将更多。请注意,磨珠间的空隙指的是当磨珠紧密堆积时,由磨珠包围的空间(图5)。此外,较小的磨珠能加快处理速度,这是因为在同一体积中,相对于大尺寸的磨珠数量,小尺寸的磨珠数量更多,从而增加了磨珠和粒子之间的碰撞频率。

 

狭缝式磨珠分离器

 

这种方法是通过浆料出口处的狭小的缝隙将浆料与磨珠分离。缝隙宽度约为磨珠直径的1/3。配备有狭缝分离器的珠磨机,适用于Ø 0.3mm或更大的磨珠。如果使用小于Ø 0.3mm的磨珠,狭缝处可能会被磨珠和粗大粒子堵塞,导致浆料的供给压力增加。即使是处理高粘度的浆液,这种方法也能保证操作稳定并且不会有磨珠的漏出。

 

筛网式磨珠分离器

 

该分离器在浆料出口处设置有筛网,通过筛网来对浆料和磨珠进行分离,类似于狭缝式磨珠分离器。该分离器由金属线的网状物构成,网中的窄小间隙用于磨珠和浆料的分离。配备这种分离器的珠磨机通常选用大于Ø 0.1mm的磨珠。与狭缝式相比,筛网式的分离面积更多,能适用于更小的磨珠的分离。然而,当磨珠小于或者等于Ø 0.1mm的情况下,便需要配备更细的筛网,而这种情况下筛网处容易被磨珠和浆料中的粗大粒子堵住发生堵塞。这种磨珠分离法不适合处理高粘度浆料。

 

离心式磨珠分离器

 

该分离器是利用离心力分离磨珠,它内部有呈排列 状的分离板。由于磨珠的密度是浆料的4到5倍,产生在磨珠上的离心力能有效地起到重力筛选的作用来分离磨珠。该方法的一个重要特征是没有狭窄的间隙。不需要浆料通过狭窄的间隙,即使是使用15或30μm大小的磨珠,也不会发生堵塞。因此,当使用微珠(指Ø 0.1mm或以下的磨珠)分散或粉碎处理亚微米粒子和纳米粒子时,离心式磨珠分离器为最佳。 

 

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