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粉体的表面改性设备都有哪些?
2023年01月04日 发布 分类:粉体入门 点击量:738
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一般粉体表面改性设备,主要担负三项职责:一是混合;二是分散;三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面,并产生良好的结合。由于混合物的种类和性质各不相同,混合、分散和表面改性要求的质量指标也不相同,因而出现多种性质不同的改性设备,而这些设备大多数是从化工、塑料、粉碎、分散等行业中引用过来的。根据所用的表面改性工艺的不同,表面改性设备可分为干法设备和湿法设备两大类。其中干法设备主要有高速加热式混合机、卧式加热混合机、SLG型(涡流式)连续式粉体表面改性机、PSC型连续式粉体表面改性机、高速冲击式粉体表面改性机、流化床式粉体表面改性机、涡旋磨等;湿法改性设备主要是可控温反应釜、反应罐或搅拌反应筒。

干法表面改性设备

1.高速加热式混合机

高速加热式混合机是无机粉体,如无机填料或颜料表面化学包覆改性常用的设备之一,这是塑料制品加工行业广泛使用的混料设备。它主要由回转盖、混合锅、折流板、搅拌装置、排料装置、机座等组成。


高速加热混合机结构示意图

1一回转盖;2一混合锅;3一折流板;4一搅拌装置;5一排料装置;6—驱动电机;7一机座

高速加热式混合机的表面改性效果与许多因素有关,主要有叶轮的形状与回转速度、物料温度、物料在混合室内的充满程度(即填充率)、混合时间、添加剂(表面改性剂)加入方式和用量等高速加热式混合机是一种间歇式的批量粉体表面改性设备,它的处理时间可长可短,很适合中、小批量的表面化学包覆改性和实验室进行改性剂配方实验研究。高速加热式混合机是物料加工行业的定型设备,型号有SHR型、GRH型、CH型等,依生产厂家不同而不同。主要技术参数为总容积、有效容积、主轴转速、装机功率等。总容积从10L到800L不等,其中10L高速加热式混合机主要用于实验室试验研究;排料方式有手动和气动两种;加热方式有电加热和气加热两种。

2.SLG型粉体表面改性机

SLG型粉体表面改性机是一种连续干式粉体表面改性机。其结构主要是有温度计、出料口、进风口、风管、主机、进料口、计量泵和喂料机组成主机由三个呈品字形排列的改性圆筒组成,所以又称为三筒式连续表面改性机。


SLG型连续粉体表面改性机结构示意图

1—温度计2-出料口3一进风口4一风管5一主机6一进料口7一计量泵8一喂料机

SLG型连续粉体表面改性机的工艺配置由给料装置、给药装置、SLG型连续粉体表面改性机、旋风集料器及除尘器组成。该机的工艺配置使其具备了连续生产、无粉尘污染等工艺特性,而且操作简便、单机处理能力较大、单位产品能耗低。

这种表面改性机可用于与干法制粉工艺(如超细粉碎工艺)配套,连续大规模生产各种表面化学包覆的无机粉体,如无机活性填料和颜料,也可单独设置用于各种微米级粉体的表面改性以及纳米粉体的解聚和表面改性。

3.高速冲击式粉体表面改性机

日本制造的HBY型高速冲击式粉体表面改性机的主机结构如图9-5所示,主要由高速旋转的转子、定子、循环回路、翼片、夹套、给料和排料装置等组成。投入机内的物料在转子、定子等部件的作用下被迅速分散,同时不断受到以冲击力为主的包括颗粒相互间的压缩、摩擦和剪切力等诸多力的作用,在较短时间内即可完成表面包覆、成膜或球形化处理。

HBY主机的结构和工作原理示意图

1—投料口;2—循环回路;3一定子;4—夹套;5一转子;6一翼片;7一排料口;8—排料阀

整套系统由混合机、计量给料装置、HBY主机、产品收集装置、控制装置等组成。该系统不仅可用于粉体的表面化学包覆、胶囊化、机械化学改性和粒子球形化处理,还可用于“微米/微米”和“纳米/微米”粉体的共混和复合。用这个系统进行粉体表面改性处理的特点是:物料可以是无机物、有机物、金属等,适用范围广,而且是短时间干式处理。

4.PSC型粉体表面改性机

PSC型粉体表面改性机是一种连续干式粉体表面改性机。其结构主要有喂料机、加热螺旋输送机、主轴、搅拌棒、冲击锤、排料口等组成。

PSC型粉体表面改性机的结构示意图

PSC型粉体表面改性机整套工艺系统由给料装置、加热装置(导热油)、给药(表面改性剂)装置、改性主机、集料装置、收尘装置等组成。

5.卧式桨叶混合机

卧式桨叶混合机是一种以卧式筒体和单体多桨为结构特点的间歇式粉体表面改性机。卧式桨叶混合机主要由传动、主轴、筒体、端盖等组成。


卧式桨叶混合机的结构

6.流态化床改性机

下图为用于表面涂覆改性的Wurster流态化床改性机结构示意图。这种流态化床改性机的底部有两相喷嘴,以使表面改性剂溶液雾化后涂覆于颗粒表面。

Wurster流态化床改性机结构示意图

1—空气分配盘;2—空气流;3—喷涂器;4一涂復区;5—颗粒运动区

7.兼具粉碎或干燥功能的表面改性机

(1)涡轮(旋)磨

用于粉体(如重质碳酸钙)连续表面改性的HWV涡轮磨的结构主要由机座,驱动部分,粉碎腔,间隙调节和进、出料口组成。

工作时.物料从设备顶部进入,逐级通过各个研磨区,受到机械力和气动力产生的冲击、剪切和互磨等复合作用。配合加热和给药设备,HWV涡轮磨可组成粉体表面改性系统,目前这一系统主要用于与超细重质碳酸钙生产线配套进行表面改性,很少单独用于粉体的表面改性。

(2)干燥式粉碎及表面改性机

干燥式粉碎及粉体表面改性机所示是一种兼具加热、粉碎和表面改性的多功能设备,这是一种连续生产的设备,运转过程的温度和停留时间等可以调节。这种设备具有快速干燥功能,物料中的水分和表面改性剂的溶剂组分能迅速地被气化,留下的活性组分吸附在颗粒表面。

干燥式粉碎及粉体表面改性机

1.物料;2.给料口;3.气流进口;4.机座;5.主轴;6.转盘;7.物料出口

湿法表面改性设备

目前湿法表面改性设备主要采用可控温搅拌反应釜或反应罐这种设备的筒体一般做成带夹套的内外两层.夹套内通过加热介质,如蒸汽、导热油等一些较简单的表面改性罐也可采用电加热。

粉体表面化学包覆改性和沉淀包膜改性用的反应釜或反应罐,一般对压力没有要求,只要满足温度和浆料分散以及耐酸或碱腐浊即可.因此结构较为简单。

一般夹套式搅拌反应釜结构主要由夹套式筒体、传热装置、传动装置、轴封装置和各种接管组成。

釜体的筒体一般为钢制圆筒常用的传热装置有夹套结构的壁外传热和釜内装设换热管传热两种形式。应用最多的是夹套传热,夹套是搅拌反应釜或反应罐最常用的反应结构,由圆柱形壳体和底封头组成。


夹套式搅拌反应釜结构示意图

搅拌装置是反应釜的关键部件筒体内的物料借助搅拌器的搅拌,达到充分混合反应。搅拌装置通常包括搅拌器、搅拌轴、支撑结构以及挡板、导流筒等部件.中国对搅拌装置的主要零部件已实行标准化生产。搅拌器主要有推进式、浆式、涡轮式、锚式、框式及螺带式等类型。具体选用时要考虑流动状态、搅拌目的、搅拌容量、转速范围及浆料最高黏度等因素。


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