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固体物料如何取得满意的粉碎

球磨机常用于固体物料的粉碎过程中,而磨粉设备在该粉碎过程中的应用原理,许多学者认为,由于磨机内的研磨体与固体颗粒外表接触产生剧烈摩擦,固体颗粒之间的碰撞、摩擦,以及固体颗粒与筒内壁的剧烈碰撞、摩擦,使固体颗粒带有大量静电。同时,随着固体颗粒的不断细化,产生大里新表面,原颗粒的表面电荷平衡状态被破坏,使新生颗粒表面带上大量电荷。同时随着机械能周期性进行,受静电力、范德华力,表面张力等作用,使粒子间又可相互聚集成团,造成过粉磨现象,再加上机械能的锤焊作用,就会导致研磨体和衬板表面被微粉所粘附,形成所谓“缓冲垫层”,降低了研磨介质对物料的冲击几率和研磨作用,从而降低了磨机粉磨效率,导致磨机产量和产品 降低、颗粒级配不合理。前苏联学者研究指出:“在球和衬板上粘结200um的物料层,由此产生的缓冲作用使冲击能降低80%”。可见物料层的缓冲作用对冲击能降低的严重程度。

关于在粉磨过程中粉料集聚、附着于磨机衬板和研磨介质表面的原因,Masdulieh研究认为:集聚是由于粉磨截断颗粒内部电价键的作用结果。对水泥熟料而言,所涉及的就是Si-O共价键和Ca-O间的离子键,其单键键能分别为443.8和133.98kJ/mol,颗粒应产生在Ca-O离子键断裂,引起颗粒表面电子密度的变化,断面出现一系列交错的Ca2+和O2-活性点。在没有外来离子或分子将这些活性点屏蔽时,会彼此吸引,使已断裂的界面趋向愈合。研磨介质对这些刚断裂颗粒的撞击作用,既可能产生新的断裂,也可能压紧颗粒,促使已分离的颗粒又重新复合,但无法解释细粉颗粒附着于磨机衬板和研磨介质表面现象。

球磨机

对于这种附着、附聚现象,Rehbinder也认为当粉磨物料的颗粒达到一定细度时,范德华力或静电负荷达到如此高的数值,以致使最细的颗粒彼此吸引粘附聚集。从而即使延长粉磨时间,从某一时刻以后,比表面积就开始降低而不是增加,这种粘附现象表现为在粉磨介质和磨机内壁上生成包壳,但对其生成的物理机理没有进行研究探讨。

Beke研究认为:物料在磨机衬板和研磨体表面上的吸附与物料本身之间的集聚存在着很大的区别。虽然二者都是因为不饱和价键力的作用,然而却表现不同。在粉磨过程中,物料集聚的形成和发展有两个阶段:开始是小颗粒由于表面张力而具有较强的集聚力,粘附在大颗粒上或相互间粘附,这样形成的松散的集聚体,有人叫做“结团”。在这种松散集聚体的基础上,进一步受机械应力作用,可发生类似于金属焊接那样的过程(锤焊过程),使结构发生变化,晶格歪扭与畸变。只能等它们生长到一定尺寸后,再度被粉磨。物料的粉磨进入到这一阶段以后,机械能将周期性地引起聚结与粉碎,它本身交替地转换成表面能与结合能,形成所谓的机械能转化为化学能的进程并在磨机衬板和研磨体表面附着形成“缓冲垫层”。但是该阶段粉磨特点是颗粒物料粒径在um级范围内,相比于水泥工业粉磨作业的水泥颗粒粒径要细得多,球磨机粉磨过程的能耗也较低。因此是否由所谓结团的物料聚集体受到研磨体冲击而形成“缓冲垫层”值得商榷。

综上所述,在物料被粉磨的过程中,当颗粒粒径减小到微米级后斌 处于均匀一、缺陷减少、强度和硬度增加,易磨性恶化;同时,因比表面积及表面能显著增大,微细颗粒相互结团聚集趋势明显增强。采用助磨剂能大幅度提高粉碎效率,而且 、 ,并能改普粉料的物理性能,业已成为粉体制备特别是水泥工艺中强化原料和水泥成品粉磨的重要途径之一。