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走进微观世界3:粉体微纳化技术与装备的发展趋势
2021年11月08日 发布 分类:粉体入门 点击量:189
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随着现代科技的进步和工程技术的飞速发展,粉体超细化技术在微纳米食品、高新技术、新材料等领域的研究开发中扮演着越来越重要的角色,粉体超细化技术在很大程度上影响着现代工业技术的发展。一方面,得益于现代工业自动控制技术的发展,智能化和网络化将成为未来机械设备发展的必然趋势,粉体超细化加工设备也将朝着该方向发展。另一方面,随着工业应用对微纳粉体的粒径大小、粒度分布以及颗粒粒形的要求越来越严格,优化粉体超细化加工工艺,不可避免地成为粉体超细化技术发展的重要方向。

粉体微纳化装备的智能化和网络化

现代微纳粉体加工企业常常依据市场需求进行微纳粉体产品类型的生产调整,

这要求粉体超细化加工设备具有一定的调控与适应性能,并且要求能够自动调节工作状况以规避人工调节的低精度与滞后性。现代工业控制技术的发展为新时代粉体超细化加工设备发展指明了方向,智能化和网络化成为粉体超细化加工设备发展的干要趋势,这干要体现在两个方面∶粉体超细化加工设备的集成化操作与智能控制技术和智能监控、检测、远程故障诊断与维护技术。

1)集成化操作与智能控制技术

粉体超细化加工设备的集成化操作与智能控制技术主要包括自动进料系统、粉体粒度在线监测与控制系统、自动出料与包装系统。对于连续化生产的粉体超细化加工设备,自动进料系统能根据生产项目要求,并结合在线监测技术自动调节进料流量,以保证生产效率的最大化。超细粉碎的粒度检测和控制技术,是实现微纳粉体工业化连续生产、确保微纳粉体性能可靠的重要保证。传统的粒度监测,需要在超细粉碎设备停止粉碎作业条件下,进行取样和粒度分析工作,耗时耗力并严重影响工业连续化生产。粉体粒度在线监测与控制系统能够在超细粉碎设备运行过程中自动采集粉碎样品,对其进行粒度测试并生成报告,既保证了连续化生产,又为操作工艺的调整提供了最新参考资料。自动出料与包装系统在粉碎完成后,对超细产品进行分装处理,这将大大提高微纳粉体产业的生产效率。

2)智能监控、检测、远程故障诊断与维护技术

多数超细粉碎设备及精细分级设备的关键部B件均存在不同程度的磨损问题,如气流磨机的内衬、球磨机的磨介、水力旋流器内壁以及离心分级机的高速旋转轴等。这些关键部件一般都要求具有很强的连续工作能力和较低的故障率。因此,在工业生产中,对这些关键而易磨损部件进行准确的监测和探伤,对于及时进行设备维护是十分重要的。应用电子监控与故障诊断技术对粉体超细化加工设备进行在线的智能监控、检测、远程故障诊断与维护,实现粉体超细化加工设备的监控与故障诊断数字化、自动化和智能化,是粉体超细化加工设备智能化发展的一个重要方面。采用多传感器融合技术,在粉体超细化加工设备内部设置多种类型传感器,可以通过探测设备内部关键合部件的振动频率、温度、压力等物理特征值结合基于网络的信息传输技术,供设备生产厂商与设备应用企业同时对设备进行远程监控,可以准确判断关键部件的磨损等使用状况,及时进行维护作业,将大大提高工作效率。

粉体微纳技术工艺的优化

工业应用对微纳粉体的要求不仅体现在粒径大小,还包括粒度分布和颗粒粒形等方面,通常要求粒度分布窄,粒形规则。因此,在粉体超细化加工工艺优化方面,粉体超细化技术发展趋势表现在三个方面∶超细粉碎技术的工艺优化与新技术开发、精细分级工艺优化与新技术开发以及多功能一体化超细化设备的开发。

1)超细粉碎技术的工艺优化与新技术开发

超细粉碎技术的工艺优化与新技术开发是粉体超细化加工工艺研究的重点。采用现有的超细粉碎设备及粉碎工艺,制得的微纳粉体产品往往粒度分布较宽,且颗粒形状不一。为得到满足工业应用要求的产品,还需要进行繁琐的精细分级等后续操作,这大大增加了劳动成本。进一步优化粉体超细粉碎技术,使得粉碎产品粒度分布在一个较窄范围,直接满足工业应用要求,将大大节约劳动力、降低生产成本。一方面,工业生产中应用的超细粉碎设备通常不是仅对一种物料进行超细粉碎加工,发展能适应不同性质物料、满足不同粒度和级配要求、具有不同生产能力的超细粉碎成套工艺设备生产线和生产技术是超细工业优化的重要方向。另一方面,从具体物料特性出发,针对某一类型物料开发特种设备实现超细粉碎设备的个性化,也是一个前景可观的方向。此外,研究非机械力超细粉碎技术也是一个重要思路,如当前已经在研的超声粉碎技术。这种非机械力超细粉碎技术往往具有工艺简单、能耗低、效率高以及便于实现工业生产等优点。

2)精细分级工艺优化与新技术开发

精细分级是当前粉体超细化产业中不可缺少的操作单元。在现阶段,由于超细粉碎设备制得的产品还不能直接满足工业应用需求,精细分级工艺优化与新技术开发仍将是粉体超细化技术领域的重要部分。在现有超细粉碎设备的基础上,开发与其相配备的精细分级设备也是粉体超细化工业研究的重要方向之一。研究开发超细粉碎与分级设备相结合的闭路工艺,实现连续化生产,对于提高生产效率、降低能耗、保证合格产品粒度等方面具有积极促进作用。从整个工艺系统的角度出发,在现有粉碎设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送以及其他辅助工艺设备,优化超细粉碎设备和精细分级设备的酉配套组合工艺,从而大大提高生产效率、降低能耗、保证产品的精度要求。

(3)开发多功能一体化超细化设备

如将超细粉碎和干燥等工序结合、超细粉碎与表面改性相结合、机械力化学原理与超细粉碎技术相结合,可以扩大超细粉碎技术的应用范围,也是粉体超细化的一个重要发展方向。借助于表面包覆、固态互溶现象,可制备一些具有独特性能的新材料。

 

参考文献

1. 郑水林超细粉碎工程 [M] 北京∶中国建材工业出版社,2006.

2. 铁生年,李星,李昀理.微纳粉体材料的制备技术及应用 [J] .中国粉体技术,200915(3)∶68-72.

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4. 杨华明,邱冠周,王淀佐.超细粉碎过程粉体的机械化学变化 [J] .金属矿山,200011)∶ 24-26.

5. 付信涛.中国微纳粉体材料应用市场综述 [J].中国粉体工业,2006(3):28-31.

 

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