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【砂磨机】介质之研磨珠的性能、挑选原则及发展趋势

 

  【砂磨机】介质之研磨珠的性能、挑选原则及发展趋势

  砂磨机通过研磨介质将机械能转化为对物料的破碎能,其原理是借助研磨介质之间的摩擦、剪切和碰撞将物料颗粒分散及破碎。随着砂磨机的不断发展,其使用的研磨介质也不断发展,从开始的天然砂发展到后来玻璃珠,再到高致密度、超耐磨的氧化锆珠。

  一、研磨珠的物理性能

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  研磨珠的硬度莫氏硬度(Mohs)为常用的指标,硬度越大的研磨珠,珠子的磨损率理论上越低。常用的研磨珠及其他材料的硬度如下所示。

  类型玻璃珠硅酸锆珠纯锆珠氧化铝陶瓷珠铬钢珠

  硬度6.57.898.27

  如从研磨珠对砂磨机的接触件(分散碟、棒销和内缸等)磨损情况来看,硬度大的研磨珠对接触件的磨耗性虽大些,但可通过调节珠的填充量,浆料的粘度、流量等参数以达最佳优化点。

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  研磨珠的密度各种研磨珠材质的分子量和百分组成决定了研磨珠的密度,常用的研磨珠的密度如下表所示。

  类型玻璃珠硅酸锆珠纯锆珠氧化铝陶瓷珠铬钢珠

  比重2.54.35.55.77.8

  散重1.52.53.23.44

  通常情况下,比重越大的研磨珠,冲量越大,研磨效率越高,而对砂磨机的接触件(内缸、分散盘等)磨损相对比较大,所以浆料的粘度和流量的配合成为关健。低密度研磨珠适合低粘度的浆料,高密度的研磨珠适合高粘度的浆料。

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  研磨珠的粒径研磨珠的大小决定了研磨珠和物料的接触点的多少,粒径小的珠子在相同的容积下接触点越多,理论上研磨效率也越高;另一方面,在研磨初试颗粒比较大的物料时,例如对于100微米的浆料,D=1mm的珠子未必胜用,原因是小珠子的冲量达不到充分研磨分散的能量,此时应采用粒径较大的珠子。

  二、选择研磨珠的基本原则

  依物料的粘度高低选择不同密度材质的研磨珠。

  依原料颗粒大小和产品所要求的细度选择合适尺寸的珠子。

  检查研磨机的分离器或筛网孔径选择合适尺寸研磨珠,间隙应为最小珠子直径的三分之一。例如:使用 1.2~1.4 mm 的珠,间隙应为 0.4 mm 。

  不同品牌珠子不可混合使用,尽量避免大小珠子的混合使用。

  如何确定锆珠的粒径:

  5.1、研磨设备的要求:

  筛网分离:珠子的最小直径=筛网的缝隙/1.5;

  环式分离:珠子的最小直径=环的缝隙/3;

  5.2、工艺要求:

  物料的初始直径:珠子的最小直径=物料初始直径*30~50;

  物料的最终直径=珠子的直径。

  三、研磨珠发展趋势

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  粒径偏差越来越小对于砂磨机,均匀粒径的研磨珠体现出其优越性,一方面是对物料细度的狭窄分布有一定贡献,另一面是大大减小碎珠的产生而减少砂磨机接触件的磨损和避免对产品的污染。

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  粒径越来越小砂磨机设备从全球第一台使用粒径较大研磨球的搅拌式球磨机诞生,发展到使用粒径较小的研磨珠的立式砂磨机、卧式砂磨机以及各种带改良功能的超细研磨新一代砂磨机,使用的研磨珠的粒径愈来愈小。其主要有两个推动原因:

  物料研磨最终细度微米甚至亚微米化 :由于研磨机内的物料是通过运动中的研磨介质的接触作分散和研磨,研磨介质粒径越小而接触点越多,最后达到较高的研磨效果及较小的研磨细度。实践数据告诉我们,当改用粒径较小的研磨珠时,研磨物料细度得到明显的提高。

  砂磨机分离装置的改进使用超细研磨珠成为可能。允许使用的最小研磨珠粒径已成为评衡砂磨机质量档次的一重要指标。分离装置设计和制作材料的每一次**,都带来了使用研磨珠颗粒变小的一次飞跃。分离装置从静止传统的扁平Nickel网到带三角横梁的Johnson网以及到动态的环式分离器和套筒式Cartridge网,除使用寿命延长之外,能使用研磨介质的粒径越来越小,而同时又不明显影响物料的流量。

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  比重越来越大从动力学公式P=mv可知,珠子的冲量P与珠子的质量m成正比,密度越大的珠子运动能量就越大,研磨效率也相对越高。由于韧性较高的无机颜料(如碳黑、酞青蓝、氧化铁等)需要超细研磨,加之要追求更高的研磨效率和理想的光泽度,使用高密度的研磨珠业已成为一条解决途径。

  砂磨机生产制造技术的提升也使得高密度研磨珠的广泛使用成为可能:

  高输入能量密度砂磨机的产生:现代砂磨机的发展趋势之一是研磨缸的体积变小,而配置的马达功率变大,所输入能量密度就急剧增大。现代砂磨机的能量密度为传统砂磨机的4倍甚至更多。这就使得有效带动高密度的研磨珠(如纯锆珠)成为可能。同时因研磨区域的高能量分布,只有高抗压强度和耐磨的研磨介质才能胜用。

  砂磨机接触件材质质量的提高 :砂磨机的接触件(如内缸、分散碟、棒销和分离装置等)采用了坚硬耐磨的硬质合金(如碳化钨)及陶瓷(如碳化硅、氧化锆等)等高性能的材料,可抵挡因如纯锆珠本身高能量和高硬度的冲击和摩擦所带来的磨损。

 


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