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20世紀(jì)80年代以來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來(lái)越多的行業(yè)需要對(duì)物料進(jìn)行干式超微粉碎,以提高產(chǎn)品質(zhì)量,擴(kuò)大應(yīng)用范圍和出口創(chuàng)匯,而氣流粉碎法是對(duì)粉體實(shí)現(xiàn)超微細(xì)粉碎最有效的設(shè)備之一。 我們通過(guò)對(duì)氣流粉碎工藝的研究,以及對(duì)輕鈣、重鈣、硅灰石、高嶺土、膨潤(rùn)土、鈦白粉、滑面粉、田青粉、白炭黑、塑料及人參等物料的粉碎,認(rèn)為氣流粉碎法強(qiáng)度大、顆粒規(guī)整、表面光滑、成品粒度分布窄、污染少、純度高,可粉碎低熔點(diǎn)和熱敏性物料,是材料領(lǐng)域值得推廣的技術(shù)。材料經(jīng)過(guò)加工,在保持原物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的同時(shí),在磁性、光吸收、熱阻、化學(xué)活性和熔點(diǎn)等方面表現(xiàn)出奇異性能,加工增值幅度很大。超微粉碎技術(shù)是近十年來(lái)新興的一門(mén)技術(shù),它在傳統(tǒng)粉碎技術(shù)的基礎(chǔ)上,將粉碎的概念大大向前延伸了。在各種超微粉碎機(jī)械設(shè)備中,目前以氣流粉碎機(jī)在制藥工業(yè)上的應(yīng)用較為廣泛,而在氣流粉碎機(jī)中又以氣流化床式氣流超微粉碎機(jī)應(yīng)用最廣。 氣流粉碎已廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)藥、礦產(chǎn)、醫(yī)藥、陶瓷、電子、國(guó)防、日化、輕工、紡織、冶金、食品等行業(yè),對(duì)農(nóng)藥可濕性粉劑、藥品、化學(xué)試劑,各種填料、顏料、染料、粉末涂料、火箭推進(jìn)劑、礦產(chǎn)品、固體潤(rùn)滑材料、化妝品、食品、有色金屬等進(jìn)行了有效的超微粉碎,使這些物料及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的質(zhì)量(如粒度、懸浮率、溶解度、遮蓋力、著色力、藥效、吸油率、潤(rùn)滑性、絕緣性、粗糙度等)有明顯的提高,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是在中藥方面的應(yīng)用意義更為重大,經(jīng)多項(xiàng)研究證實(shí),在藥品生產(chǎn)過(guò)程中固形物料經(jīng)過(guò)超微粉碎,使其處于微米甚至納米尺寸時(shí),該物質(zhì)的物理、化學(xué)特性都將發(fā)生極大的變化,從而顯著提高藥品的溶出度,并能減輕藥物的毒副作用。無(wú)論內(nèi)服或外用,都能明顯提高療效。特別在中藥領(lǐng)域,中藥材經(jīng)超微粉碎細(xì)化后,可直接用于口服,從而免除了飲片、煎煮等繁瑣的工藝,大大方便了病人用藥;不僅如此,經(jīng)研究表明,超微細(xì)化后的中藥用量,只相當(dāng)于原方劑用量的十分之一,從而大大節(jié)省了寶貴的中藥材資源,也有效保護(hù)了中藥材種植環(huán)境。另外,通過(guò)超微粉碎技術(shù),使難溶或微溶于水的有效成品,經(jīng)細(xì)胞破壁,可明顯提高藥品的生物利用度。這為中醫(yī)藥走向世界開(kāi)創(chuàng)了全新的途徑。 1.氣流粉碎機(jī)粉碎原理及機(jī)型 氣流粉碎是一種利用高速氣流(300-500m/s)或過(guò)熱蒸汽(300-400C)的能量使顆;ハ喈a(chǎn)生沖擊、碰撞或摩擦,從而導(dǎo)致顆粒粉碎的設(shè)備。高速氣流是通過(guò)安裝在粉碎機(jī)周邊的噴嘴,將高壓空氣或高壓熱氣流噴出后迅速膨脹來(lái)產(chǎn)生的,由于噴嘴附近速度梯度很大,因此絕大部分的粉碎作用發(fā)生在噴嘴附近。在粉碎室內(nèi)顆粒與顆粒之間的碰撞頻率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顆粒與器壁的碰撞,也就是說(shuō)氣流粉碎的主要粉碎作用是顆粒之間的沖擊或碰撞。 利用氣流的能是進(jìn)行粉碎的想法很早就產(chǎn)生了,戈斯林在1882年提出了第一項(xiàng)利用氣流動(dòng)能進(jìn)行粉碎的專(zhuān)利,即靶式氣流粉碎機(jī);威洛比在1917年和1927年提出了對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)專(zhuān)利;直到1936年依據(jù)安德魯?shù)谋馄绞綒饬鞣鬯閷?zhuān)利,在美國(guó)首次被制造成功,進(jìn)入了真正應(yīng)用的時(shí)代;在20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了等截面循環(huán)管式氣流粉碎機(jī),以及變截面循環(huán)管式氣流粉碎機(jī);70年代德國(guó)Alpine公司開(kāi)發(fā)了流化床式氣流粉碎機(jī)。所以按照歷史的發(fā)展,以及原化工部制定的ZB G90005-87專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-超細(xì)粉碎機(jī)械名詞術(shù)語(yǔ),目前氣流粉碎機(jī)有5分機(jī)型,即O型氣流粉碎機(jī)、扁平式氣流粉碎機(jī)、靶式氣流粉碎機(jī)、對(duì)沖式氣流粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)。 O形氣流粉碎機(jī)也就是循環(huán)式氣流粉碎機(jī),粉碎腔為一垂直O(jiān)形循環(huán)通路,噴嘴置于粉碎腔底部。扁平式氣流粉碎機(jī)也叫水平圓盤(pán)式氣流粉碎機(jī),粉碎腔為扁平圓形,噴嘴分布于同一水平面,沿周壁等距離配置。靶式氣流粉碎機(jī)就是物料在噴管中,與輸入氣流相混合并得到加速,混合氣流經(jīng)噴嘴射出后,沖擊到前方的沖擊靶上獲得粉碎。對(duì)沖式氣流粉碎機(jī)在粉碎腔內(nèi),相對(duì)安裝二個(gè)噴嘴。流化床式氣流粉碎機(jī)在立式圓筒形粉碎腔內(nèi)底部設(shè)有噴嘴,或在殼壁徑向設(shè)有噴嘴,空氣經(jīng)噴嘴射入,對(duì)由送料器送入筒內(nèi)的物料進(jìn)行加速和沖擊粉碎,粉碎腔頂部設(shè)有分級(jí)器,物料在粉碎腔內(nèi)形成流化床。 目前上;C(jī)械三廠、宜興清新粉體公司、西南化機(jī)、昆山、無(wú)錫及中科院等單位生產(chǎn)的機(jī)型,已經(jīng)幾乎覆蓋了氣流粉碎機(jī)的五種機(jī)型,但就性能來(lái)看:扁平式有自行分級(jí)能力,但進(jìn)料速度影響粒度及其分布;流化床式在粉碎高分子聚合物和纖維狀物料方面又不如靶式優(yōu)越;所以應(yīng)結(jié)合扁平式、靶式和流化床式等機(jī)型的優(yōu)點(diǎn),開(kāi)發(fā)全新結(jié)構(gòu)的新機(jī)型。 2.國(guó)內(nèi)氣流粉碎機(jī)機(jī)型開(kāi)發(fā)與生產(chǎn) 上;C(jī)械三廠可加工生產(chǎn)全部氣流粉碎機(jī)機(jī)型,生產(chǎn)的圓盤(pán)式超音速氣流粉碎機(jī)包括QS50、QS100、QSB200、QSB280、QS300、QS350、QSB500和QS600等八個(gè)規(guī)格;靶式氣流粉碎機(jī)有QBN450一種規(guī)格;對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)有QDN400一種規(guī)格;流化床式氣流粉碎機(jī)有QL630一種規(guī)格。 宜興清新粉體公司生產(chǎn)STJ系列扁平式氣流粉碎機(jī),JOM循環(huán)式氣流粉碎機(jī)、AO型臺(tái)式微型氣流粉碎機(jī)、CO型小型氣流粉碎機(jī)組等五種,還有OMC氣流粉碎機(jī)、SPC強(qiáng)制渦流式干式分級(jí)機(jī)等產(chǎn)品。 該公司生產(chǎn)的STJ系列扁平式氣流粉碎機(jī)有STJ-100、STJ-200、STJ-315、STJ-400、STJ-475、STJ-560、STJ-670、STJ-750等八種規(guī)格;JOM型循環(huán)式氣流粉碎機(jī)有JOM-0101、JOM-0202、JOM-0304、JOM-0405、JOM-0608、JOM-0808等六種規(guī)格;AO型臺(tái)式微型氣流粉碎機(jī)一種規(guī)格,CO型小型氣流粉碎機(jī)組一種規(guī)格。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)氣流粉碎設(shè)備除上述系列外,還有下述機(jī)型: 西南化機(jī)股份有限公司主要生產(chǎn)三個(gè)系列:?jiǎn)螄娦、?duì)噴型和流化床型,其中單噴型包括CP-11、CP-20、CP21三種規(guī)格,對(duì)噴型包括CP-30、CP-40、CP-40L、CP-50四種規(guī)格,流化床型包括CP-100、CP-300、CP-500三種規(guī)格。 昆山市超微粉碎機(jī)廠主要生產(chǎn)QYF系列流化床對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)和QYN系列超音速氣流粉碎機(jī)兩個(gè)系列。其中QYF系列流化床對(duì)撞式包括QYF-200、QYF-400、QYF-600、QYF-800四種規(guī)格,QYN系列超音速氣流粉碎機(jī)包括QYN-100、QYN-200、QYN-400、QYN-600四種規(guī)格。 無(wú)錫市化工機(jī)械廠(力馬公司)生產(chǎn)扁平式氣流粉碎機(jī),JGM型共一個(gè)系列五種規(guī)格,即H-50、H-100、H-200、H-400、H-600. 中科院下屬物理所、低溫中心和化冶所等單位,分別開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)、低溫氣流粉碎機(jī)(可用于廢舊輪胎的加工粉碎)和流化床式氣流粉碎機(jī),價(jià)格比較昂貴,生產(chǎn)能力不大。 3.氣流粉碎機(jī)的發(fā)展方向 3.1國(guó)外發(fā)展方向 氣流粉碎的發(fā)展從戈斯林開(kāi)始,經(jīng)歷了安德魯?shù)谋馄绞綒饬鞣鬯闄C(jī)的成功,發(fā)展了約一百年的時(shí)間,技術(shù)的發(fā)展已趨向成熟,形成了穩(wěn)定的五種典型的機(jī)型。目前國(guó)外應(yīng)用較多的是流化床式氣流粉碎機(jī),但整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向以下幾個(gè)方面: (1)開(kāi)展對(duì)粉體工程機(jī)理的研究,使之系統(tǒng)化、理論化; (2)深化混合、干燥、造粒、包覆等工藝與粉碎聯(lián)合進(jìn)行; (3)解決高分子聚合物和彈性物料的粉碎,滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)的要求; (4)規(guī)范不同方法粒度測(cè)定的不一致性,提高數(shù)據(jù)的重復(fù)性; (5)提高生產(chǎn)能力,降低能量消耗,使單位產(chǎn)量的能耗最優(yōu)等。 3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展方向 由于國(guó)內(nèi)氣流粉碎的發(fā)展起步較晚,在加強(qiáng)國(guó)際交流和合作的基礎(chǔ)上,研究開(kāi)發(fā)的5種機(jī)型與國(guó)外相一致。但由于機(jī)械的加工精度等問(wèn)題,使我們的氣流粉碎設(shè)備還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,市場(chǎng)上還是以扁平式氣流粉碎機(jī)為主,對(duì)沖式氣流粉碎機(jī)和流化床式氣流粉碎機(jī)的應(yīng)用還比較少,推廣應(yīng)用還是當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)。 大型流化床式氣流粉碎機(jī)主機(jī)系統(tǒng)由空壓機(jī)、空氣凈化器系統(tǒng)、超音速氣流粉碎機(jī)、分級(jí)機(jī)、旋風(fēng)分離器等組成。中、小型流化床式氣流超微粉碎機(jī),通常將超音速氣流粉碎機(jī)、分級(jí)機(jī)及旋風(fēng)分離器組合成一體機(jī),可大大節(jié)省占地面積,有利于安裝、運(yùn)輸和使用。 目前在行業(yè)生產(chǎn)中所使用的流化床式氣流超微粉碎機(jī),雖然涵蓋了多噴管、流化床、臥式分級(jí)及氣體密封等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)多元化、料層流態(tài)化及臥式分級(jí)化的體系。但是,由于這種粉碎模式所設(shè)計(jì)的噴嘴沿粉碎室內(nèi)壁呈平行、對(duì)稱(chēng)排列,只在單一平面內(nèi)形成對(duì)射(即水平對(duì)噴),從而使得待粉碎的物料,只能在一個(gè)近似平面的范圍內(nèi)進(jìn)行粉碎,這就導(dǎo)致了以下幾種缺陷: (1)粉碎室的底部為卸料方便,都設(shè)計(jì)成了圓錐形,由進(jìn)料裝置送入粉碎室內(nèi)的物料,一旦落入設(shè)在粉碎室下方的圓錐體內(nèi),物料即進(jìn)入了一個(gè)盲區(qū),無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行粉碎。 (2)粉碎區(qū)域僅限于一個(gè)近似平面的范圍內(nèi),面積狹窄,使得物料受到氣流夾帶、沖擊、擠壓和摩擦的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。 (3)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得物料在被粉碎過(guò)程中,其流態(tài)化狀態(tài)僅限于噴嘴的上方,而沉積于粉碎室下方錐體內(nèi)的物料不能形成流態(tài)化狀態(tài)。 以上缺陷是造成傳統(tǒng)流化床式超微氣流粉碎機(jī)能耗較高、效率偏低的主要原因。 國(guó)內(nèi)比較有價(jià)值的氣流粉碎專(zhuān)利并不多,其中北京超越合眾技術(shù)有限公司徐寶東獨(dú)立開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的“噴旋式氣流粉碎機(jī)”是比較有價(jià)值的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利,其結(jié)構(gòu)不同于上述5種機(jī)型。根據(jù)性能測(cè)試的數(shù)據(jù),性能達(dá)到同類(lèi)產(chǎn)品水平,而且在同樣原料和粉碎細(xì)度的情況下,處理能力明顯高于同類(lèi)產(chǎn)品。 |
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