1 粉碎的目的和方法
雖然碳酸鈣結晶反應時的原生粒徑很小，納米鈣的原生粒徑為≤100nm，輕鈣的原生粒徑為0.5-5µm，但是由于輕鈣和納米碳酸鈣在碳化、陳化、壓濾、干燥等工序都會有團聚現象發生，特別是壓濾機脫水時的擠壓，和干燥時由于水分的揮發，粉體收縮，其顆粒發生團聚，從干燥設備中出來的宏觀粒徑遠大于原始粒徑（一次粒徑），雖然可以在合成過程中加入分散劑和表面改性劑，可以減少團聚，但是仍避免不了團聚，特別是納米碳酸鈣由于表面能高，更容易發生團聚，造成二次團聚，這也是納米材料制造過程中關鍵難題。
干燥工藝及設備不同，其團聚情況不同。采用箱式干燥、帶式干燥、盤式干燥、漿葉干燥、回轉式干燥等干燥形式，其產品出來為塊狀或顆粒狀，需粉碎分級才能使用。強力閃蒸干燥，由于設備配套了內置式的粉碎盤，從旋風分離器、除塵器中分離出來的產品是粉狀，由于納米碳酸鈣的容易團聚，強力閃蒸干燥的粉碎能力不是很強，仍有分粗粒子和雜質產生。
所以必須配有粉碎研磨機解聚，分級、過篩，得到細度好、純度高的產品。
目前浙江省嵊州市眾威粉碎設備有限公司生產的粉碎研磨機主要有：萬能式的粉碎機、微粉磨、旋風磨等，其中旋風磨是采用德國技術生產的，具有粉碎能力大，設備能耗低、產量大、噪聲小，吸油值低、細度、分散性、振實密度好的優點,是進行納米碳酸鈣活化、分散、粉碎處理的理想設備。
2 旋風磨粉碎系統
2.1 概況
ZWV旋風磨是本公司在已有的超微粉碎技術的基礎上，引進德國先進技術開發研制的新一代超微粉碎設備，其技術處于國內領先地位，填補了國內外空白，整機及其耐磨裝置已獲國家專利。該機的研發成功為我國粉體工程行業提供了高效節能的超微粉碎設備，并已出口十多個國家和地區。
ZWV旋風磨原理先進，擁有獨特的不拆機可調間隙的功能，粉碎區產生的強烈渦流有著驚人的粉碎效果，并且有良好的物料分散作用。本機與其他粉碎機相比結果顯示：物料從ZWV旋風磨進口到出口經過的路線最短，所以其粉碎能耗也最低，乃是對特殊物料加工的高檔微粉設備。其卓越的技術性能甚至超過了國外同類設備，完全可替代進口，是目前性能好、體積小、能耗低、噪聲小的環保節能型理想微粉設備。
2.2 用途和特點
ZWV旋風磨是一種適合無機物、有機物粉碎的通用超微粉碎機，廣泛適用于化工、染料、塑料、非金屬礦、醫藥、飼料、食品等行業的低到中等硬度物料的超微粉碎，對聚乙烯醇、PVC、PE、纖維性物料等幾乎所有熱敏性物料均能進行超細粉碎，產品粒產最細可達2-5um。特別適應于納米鈣的粒碎分散，效果十分理想。
該機的特點如下：
1、采用錐形的轉子與定子，通過升降上箱體（定子）即可調整轉子與定子的間隙來控制產品細度和產量，間隙調整范圍為0-5mm。
2、轉子采用特殊的從歐洲進口的高強度鋼材和高硬度耐磨鑄件，轉子最外端線速度達125米/秒以上，同時具有使用壽命長等特點。
3、運用計算機輔助設計的箱體出料更流暢，噪音更加小，在處理粘性及凝聚性物料時，極大地減少了微粉的粘壁現象。
4、處理風量特大，粉碎時溫升低，特別適用于熱塑性和纖維物料，產品粒度均勻。
5、在轉子下面可選配風葉來加大空氣流量。
6、維修、操作和清洗方便。
2.3 設備結構及工作原理
本機是一種渦輪式超微粉碎機。它由機架、機體、粉碎裝置、加料斗、傳動裝置和電機等組成，其內部結構如圖1所示。配套由主機、分級機、高壓離心風機、關風機、旋風集料器和電控柜等組成整套超微粉碎機線。
圖1 內部結構圖 ZWV的主要工作原理如下：料物由上箱體的頂部加入后，迅速被轉子上部的預粉碎刀片打散，散向定子四壁，進入轉子和定子組成的粉碎區。轉子超高速旋轉產生的大量空氣流既受機內轉動和靜止部件的影響，又受風機的恰當導向，被轉變成無數個急轉的湍流。這些在粉碎區內為數眾多的空氣湍流，把物料催動，并加速到和空氣流同樣高的速度。然而，這些物料的運轉方向和速度卻都在瞬間突然改變，其結果，也是本粉碎機的原理所在，各物料顆粒相互碰撞，并在高速氣流中完成較理想的裂解。僅一小部分顆粒是通過機內運動和靜止部件的撞擊而細化的。物料顆粒在ZWV旋風磨機內的整個逗留期間，總受空氣流環圍，因此，在超細粉磨過程中不可避免產生的熱量也被作為粉磨介質的空氣流帶走。大流量的空氣及其急轉的湍流確保其溫升最小。上述超高速粉碎原理，使本不帶篩選裝置的ZWV旋風磨特別適用于為粉磨連同干燥操作在內的課題提供技術上安全、經濟上獲益的解決方法。
為達到需要的細度和產量，可以增加或降低間隙墊片的高度來達到改變轉子和定子間的間隙，從而來控制其產量和細度。
2.4 產品型號與主要技術參數
ZWV旋風磨的主要技術參數見下表
|
名稱
型號
|
ZWV50 |
ZWV500 |
ZWV750 |
ZWV1000 |
ZWV1250 |
| 生產率比值 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
| 轉子直徑(mm) |
250 |
500 |
750 |
1000 |
1250 |
| 轉子速度(r/min) |
9550 |
4775 |
3183 |
2387 |
1910 |
| 粉碎粒度(um) |
2-250 |
| 最大處理風量(m3/h) |
1200 |
2100 |
3300 |
4500 |
5100 |
| 產量(kg/h) |
30-800 |
80-2000 |
100-3000 |
200-4500 |
300-6000 |
| 動力(kw) |
11-18.5 |
30-45 |
45-75 |
55-110 |
75-132 |
| 外形尺寸L×B×J(mm) |
1285×600×720 |
1690×880×930 |
2210×1100×1550 |
2510×1330×1640 |
2800×1580×770 |
| 主機重量（kg） |
500 |
1100 |
2300 |
3000 |
3600 |
注：生產率及粉碎粒度視物料不同及配套裝置選用匹配有所變化而確定。
3 分級機
3.1 概述
ZFH系列高效渦輪超微分級機是我公司引進德國先進技術，適合低到中等硬度超微粉體材料分組的超微分級設備，使用特殊材料的轉子可分級高硬度物料，各項性能指標達到了國際同類型標準。本機帶二次進風和高精度渦輪，切割粒徑可達3µm。
ZFH高效渦輪超微分級機適用于化工、醫藥、食品、非金屬礦等行業粉體加工中的分粒、除鐵、除纖維、精選。例如：非金屬礦中石膏粉、碳酸鈣等的精選，長石、石英、重晶石的除鐵加工和分粒。很容易形成沉淀物的物料，如：顏料、染料、殺蟲劑、樹脂、水泥和非晶體的石灰石、白堊、E-PVC及填料中無機粉末的分級，同時可對不同密度物料如再生橡膠等分離纖維雜質，特種工業超細粉末的提取，如磁粉等，用途極為廣泛。
該機的特點如下：
本機為干式物料空氣分級機，具有當今國際上最先進的渦輪分級原理：帶有二次進風和無級變速的分級渦輪，分級渦輪與之相聯接的配合屬國內首創、國際領先的動態氣流密封裝置，分級精度高，分級范圍廣，能在3-150µm之間調整成品粒度。一般情況下，能獲得小于5µm、含量達97% 以上的超微細粉；
本機占有空間少，結構簡單緊湊；操作方便，易損件少，費用低。振動小，噪聲低，運轉平衡，維修、清洗方便，自動化程度高。
3.2 設備結構及工作原理
ZFH系列高效渦輪超微分級機由上部帶分散導向葉片的進料渦殼和高速后向多葉片式分級葉輪組成，分級輪與出口采用動態氣流密封；下部為帶有二次進風裝置的二次分選裝置。其主要結構見圖1。
本機主要利用渦輪分級輪的分篩理論；旋轉渦輪產生的離心力與空氣所形成的向心力之間的平衡。其主要工作原理是：待分級的物料通過加料機被高壓負壓吸風系統吸入分級室，在這里首先被分散導向葉片分散，在渦殼與分級渦輪附近受強而有力的離心力場的作用，符合要求的微粉吸出分級葉輪后被收集裝置收集，粗料則落入下箱體，在這里由于受到二次進風的影響而被再次分散，夾雜在粗粉中的細粉再次隨氣流進入分級區，粗料則沿內壁下落通過關風機被收集。由于渦輪與上箱體采用特殊的密封機構，使得密封效果十分優越，出料粒度更均勻。通過調節驅動電機的轉速及二次進風量的大小，可得到最佳的分級效果。
圖2 結構及分級原理1出料閥；2機殼； 3兩次進風可調裝置；4分級輪；5出料口，6進料口；7軸承座；8聯軸器驅動裝置；9電動機
3.3 主要技術參數
|
型號
名稱
|
轉子直徑（mm） |
轉速
（r/min） |
電機功率（KW） |
最大風量（m3/h） |
處理量
（kg/h） |
分級范圍
（µm） |
| ZFH-132 |
132 |
1100-11000 |
4 |
500 |
15-300 |
3-150 |
| ZEH-250 |
250 |
700-7000 |
5.5-7.5 |
2000 |
30-800 |
| ZFH-315 |
315 |
500-5000 |
7.5-11 |
3200 |
50-1500 |
| ZFH-400 |
400 |
450-4500 |
11-15 |
5000 |
100-3000 |
| ZFH-500 |
500 |
350-3500 |
22-30 |
7000 |
200-4500 |
| ZFH-630 |
630 |
250-2500 |
30-37 |
9000 |
300-6000 |
| ZFH-800 |
800 |
150-1500 |
37-45 |
12500 |
400-8000 |
注：生產率及粉碎粒度視物料不同配套裝置選用匹配有所變化而確定。
4 納米碳酸鈣常用配套工藝流程
目前大型的納米碳酸鈣項目粉碎采用如下流程：ZWV -1000型分碎機，配和ZFH-630分級機，流程如下圖3。
5 目前市場上常用的粉碎機對比
目前市場上常用粉碎的粉碎機有萬能式粉碎機，微粉氣流磨，旋風磨，下面就各個設備用于納米碳酸鈣的性能對比：
| 項 目 |
1 |
2 |
3 |
| 粉碎機主機 |
萬能式粉碎機 |
ACM微粉氣流磨 |
ZWV旋風磨旋風磨 |
| 分級機 |
氣流分級 |
內置分級機 |
ZFH高效渦輪分級機 |
| 生產能力噸/小時 |
1-1.5噸 |
0.5-1 |
1-3噸 |
| 耗電量kw/噸 |
40-80 |
100-150 |
40-80 |
| 粉碎強度 |
較差，容易產生粗粒。 |
分散性好 |
分散性好 |
| 粒度分布 |
不均勻 |
均勻 |
均勻 |
浙江省嵊州市眾威粉碎設備有限公司采用目前世界上最先進的技術——德國工藝技術，經國內外多家使用證明，效果卓越，性能理想，在國內絕對處領先水平。
將烘干后的碳酸鈣物料，通過輸送機送入ZWV旋風磨充分粉碎研磨后，分散后成為氣固二項流體，進入ZFH高效渦輪分級機，對粉碎后的物料進分級，粗粉回到物料重新粉碎，保證物料細度的均勻性。細粉中的氣固二項流體，通過旋風集料器、脈沖除塵器的收集將成品收集下來進入料倉，潔凈空氣通過配套高壓離心風機排出，物料采用自動包裝機進行包裝。整套系統采用負壓操作，保證了車間的無粉塵操作，具有產量大，細度好，設備耐磨性能好，清潔生產等特點。
作者：劉亞雄1，何渠偉2（1福建省鴻豐納米科技有限公司，2嵊州市眾威粉碎設備有限公司，浙江 嵊州）
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