У галіне сучаснай апрацоўкі ультратонкіх парашкоў паветраны класіфікатар (ACM) стаў асноўным абсталяваннем для многіх галін прамысловасці. Ён шырока выкарыстоўваецца для прамысловых мінералаў (карбанат кальцыя, тальк, каолін), неметалічных мінералаў, катодных/анодных матэрыялаў для літыевых батарэй, харчовай і фармацэўтычнай прадукцыі. Такая папулярнасць абумоўлена яго кампактнай, інтэграванай канструкцыяй «драбнення і класіфікацыі».
Найбольшай тэхнічнай асаблівасцю паветранага класіфікатара (ACM) з'яўляецца яго ўнутраная эфектыўнасць. Здробнены матэрыял не трэба выгружаць з машыны. Замест гэтага ён імгненна прасейваецца ўнутры камеры ўбудаваным высакахуткасным класіфікацыйным колам. Дробны парашок, які адпавядае патрабаванням па памеры часціц, выцягваецца выцяжным вентылятарам. Тым часам некваліфікаваны буйны парашок трапляе непасрэдна назад у зону памолу для паўторнага памолу. Такім чынам, эфектыўнасць класіфікацыі з'яўляецца найважнейшым паказчыкам. Яна непасрэдна вызначае прапускную здольнасць, спажыванне энергіі і дакладнасць размеркавання памераў часціц (PSD) гатовага прадукту.
Што менавіта ўплывае на эфектыўнасць класіфікацыі на млыне ACM падчас рэальнай вытворчасці? У гэтым артыкуле прадстаўлены падрабязны аналіз трох найважнейшых аспектаў: канструкцыйны праект, параметры эксплуатацыйных працэсаў і фізічныя характарыстыкі матэрыялаў.
I. Асноўны структурны дызайн: «Уласцівыя гены» эфектыўнасці класіфікацыі
Механічная структура Паветраны класіфікатар млын (ACM) ляжыць у аснове яго класіфікацыйнай эфектыўнасці. Пасля таго, як структура канчаткова сфарміравана, верхняя мяжа эфектыўнасці ў значнай ступені вызначаецца.
Структура лапаткі і геаметрыя класіфікацыйнага кола
Класіфікацыйнае кола — гэта «сэрца» ўсёй сістэмы класіфікацыі. Калі матэрыял разам з паветраным патокам трапляе ў зону класіфікацыі, ён сутыкаецца з барацьбой паміж двума сіламі. Гэтыя сілы пастаянна дзейнічаюць паміж лапаткамі класіфікацыйнага кола. Першая — гэта цэнтрабежная сіла якая ўзнікае пры кручэнні кола, што выкідвае часціцы вонкі. Другая — гэта сіла аэрадынамічнага супраціўлення, накіраваная ўнутр, якая ўзнікае пры выцяжным вентылятары і якая ўцягвае часціцы ўнутр кола.
- Колькасць лязоў і адлегласць паміж імі: Канструкцыя з большай колькасцю лопасцяў і меншай адлегласцю паміж імі забяспечвае больш раўнамернае поле патоку. Гэта памяншае верагоднасць прасочвання буйных часціц. У выніку атрымліваецца больш дакладны памер рэзкі.
- Стан зносу ляза: Пры апрацоўцы матэрыялаў высокай цвёрдасці (напрыклад, кварца або сілікату цырконія) на працягу доўгага часу краю лапатак класіфікацыйнага кола непазбежна зношваюцца. Пасля таго, як лапаткі дэфармуюцца з-за зносу, у полі патоку ўтвараюцца лакальныя віхуры. Гэта прыводзіць да рэзкага зніжэння эфектыўнасці класіфікацыі, і ў гатовым прадукце пачынаюць з'яўляцца буйныя, занадта вялікія часціцы.
Зазор паміж класіфікацыйным колам і ўшчыльняльным кольцам
Гэта вельмі важная зона, якая часта выклікае праблемы, але многія фабрыкі ігнаруюць яе. Паміж верцячайся верхняй часткай класіфікацыйнага кола і нерухомымі кампанентамі корпуса павінен быць зазор. Каб прадухіліць праслізгванне некласіфікаванага буйнога парашка праз гэты зазор у гатовы дробны парашок, узнікае з'ява, вядомая як «кароткае замыканне патоку». Каб спыніць гэта, звычайна выкарыстоўваецца лабірынтнае ўшчыльненне або паветранае ўшчыльненне. Калі гэты зазор становіцца занадта вялікім або калі ўшчыльненні зношваюцца, буйныя часціцы будуць змешвацца непасрэдна з гатовым прадуктам. Гэта прыводзіць да імгненнага зніжэння як эфектыўнасці класіфікацыі, так і чысціні прадукту.
II. Рабочыя параметры: дынамічнае кіраванне «Чароўныя рукі» класіфікацыі
Пры фіксаванай структуры абсталявання інжынеры карэктуюць рабочыя параметры, каб пераключаць млын ACM паміж рознымі класамі прадукцыі (напрыклад, D50 ад 3 мкм да 45 мкм). Наступныя чатыры ключавыя параметры сумесна вызначаюць дынамічны баланс класіфікацыі.
1. Хуткасць кручэння класіфікацыйнага кола
Хуткасць кручэння класіфікацыйнага кола з'яўляецца найбольш прамым і эфектыўным параметрам для кантролю тонкасці прадукту.
- Высокая хуткасць: Цэнтрабежная сіла прапарцыйная квадрату хуткасці кручэння. Пры павелічэнні хуткасці класіфікатара цэнтрабежная сіла, якая дзейнічае на часціцы, павялічваецца ў геаметрычнай прагрэсіі. Толькі ультратонкі парашок можа пераадолець такую велізарную цэнтрабежную сілу і быць уцягнутым у кола. У такіх умовах памер часціц прадукту становіцца драбнейшым. Аднак, калі хуткасць занадта высокая і не адпавядае патоку паветра, вялікая колькасць кваліфікаванага дробнага парашка не трапіць у кола. Ён будзе вымушаны вярнуцца ў зону шліфавання для «перадрабнення». Гэта зніжае эфектыўнасць класіфікацыі і павялічвае спажыванне энергіі сістэмай.
- Нізкая хуткасць: Зніжэнне цэнтрабежнай сілы дазваляе больш буйным часціцам трапляць у класіфікацыйнае кола, што прыводзіць да атрымання больш грубага прадукту.
2. Паветраны паток сістэмы і хуткасць газу
Аб'ём паветранага патоку непасрэдна вызначае сілу супраціўлення.
- Калі хуткасць паветра занадта высокая, сіла супраціўлення ўнутр становіцца празмернай. Гэта з сілай уцягвае ў гатовы прадукт буйныя часціцы, якія не адпавядаюць патрэбнаму памеру. У выніку гэта прыводзіць да зніжэння эфектыўнасці класіфікацыі і пашырэння размеркавання памераў часціц.
- Калі хуткасць паветра занадта нізкая, сілы супраціўлення ўнутр недастаткова, каб вынесці кваліфікаваны дробны парашок. Затым дробныя часціцы застойваюцца ў зоне класіфікацыі і падвяргаюцца другаснай агламерацыі. Акрамя таго, яны адразу ж трапляюць назад у зону памолу, што прыводзіць да празмернага памолу. Гэта не толькі зніжае эфектыўнасць класіфікацыі, але і прыводзіць да хуткага павышэння тэмпературы ўнутры камеры млына ACM.
3. Хуткасць падачы і канцэнтрацыя матэрыялу
Многія аператары павялічваюць хуткасць падачы ў імкненні да больш высокай прадукцыйнасці, што часта мае адваротны эфект.
- Залішняя хуткасць падачы прыводзіць да высокай канцэнтрацыі часціц у зоне класіфікацыі.
- У гэтым перапоўненым асяроддзі адбываюцца частыя сутыкненні і інтэрферэнцыя паміж часціцамі, што выклікае хаатычнае асяданне.
- Дробныя часціцы могуць трапляць у класіфікатар разам з буйнымі, у той час як буйныя часціцы блакуюць дробныя, прымушаючы іх вяртацца ў зону памолу.
- Высокая канцэнтрацыя сур'ёзна парушае стабільнасць поля патоку, што прыводзіць да рэзкага падзення эфектыўнасці класіфікацыі пры ўзнікненні перагрузкі.
III. Фізічныя характарыстыкі матэрыялу: нябачная зменная
Той самы млын ACM можа паказваць зусім розную эфектыўнасць класіфікацыі ў залежнасці ад матэрыялу. Апрацоўка карбанату кальцыю можа даць зусім іншыя вынікі ў параўнанні з апрацоўкай раслінных лекаў або матэрыялаў для літыевых батарэй. Прычына крыецца ў фізічных уласцівасцях самога матэрыялу.
1. Форма часціц
Аэрадынамічныя разлікі звычайна мяркуюць, што часціцы маюць ідэальныя сферы. Аднак рэальныя матэрыялы бываюць розных формаў:
- Сферычныя або правільныя шматгранныя часціцы: Яны адчуваюць стабільныя сілы ў полі патоку. Гэтая стабільнасць прыводзіць да выключна высокай эфектыўнасці класіфікацыі.
- Лускаватыя або іголкападобныя часціцы (напрыклад, тальк, слюда): Па меры таго, як гэтыя часціцы ўздымаюцца разам з патокам паветра, аэрадынамічнае супраціўленне, якое яны адчуваюць, рэзка вагаецца. Гэта адбываецца з-за пастаянных змен плошчы іх паверхні. Напрыклад, вялікая плоская луска тальку можа быць уцягнутая непасрэдна ў класіфікацыйнае кола, як паветраны змей. Гэта прыводзіць да з'яўлення «нерэгулярных буйных часціц» у гатовым прадукце і сур'ёзна парушае дакладнасць класіфікацыі.
2. Клейкасць і вільготнасць матэрыялу
Праблемы ўзнікаюць, калі вільготнасць матэрыялу перавышае нормы. Падобныя праблемы ўзнікаюць, калі матэрыял натуральным чынам выпрацоўвае статычную электрычнасць і лёгка прыліпае, напрыклад, некаторыя сінтэтычныя хімічныя смалы або парашок матча:
- Дробныя часціцы будуць трывала прыліпаць да лапатак класіфікацыйнага кола. З часам яны паступова ўтвараюць скарынку. Гэта назапашванне змяняе геаметрыю лапатак і закаркоўвае класіфікацыйныя каналы, робячы поле патоку турбулентным.
- Часціцы таксама схільныя да другасная агламерацыяНекалькі кваліфікаваных дробных часціц збіраюцца ў вялікі агламерат. Класіфікацыйны круг затым няправільна інтэрпрэтуе гэты кластар як «буйную часціцу» і выкідвае яго назад у зону памолу, што прыводзіць да марнатраўнага цыклу памолу.
IV. Пытанні і адказы паглыбленага вывучэння: як пераадолець вузкае месца класіфікацыі паветранага класіфікатара (ACM)
Тэхнічны персанал па ўсім свеце сутыкаецца з непрыемнымі практычнымі цяжкасцямі пры эксплуатацыі млыноў ACM. Каб вырашыць іх, давайце падрабязна разгледзім два асноўныя пытанні.
Пытанне 1: Чаму пры вытворчасці ультратонкага парашка (напрыклад, D97 < 5 мкм) прадукцыйнасць майго млына ACM надзвычай нізкая, а спажыванне энергіі рэзка вялікае?
Адказ: Гэта класічны выпадак, калі «Заганнае кола празмернай перапрацоўкі і класіфікацыі». Пры спробе вырабіць надзвычай дробны парашок з дапамогай паветранага класіфікацыйнага млына (ACM) неабходна вельмі павялічыць хуткасць класіфікацыйнага кола. У гэты момант парог блакавання дробнага парашка зонай класіфікацыі значна павялічваецца.
Ультратонкі парашок мае велізарную ўдзельную плошчу паверхні. З-за гэтага ён вельмі схільны да сур'ёзных электрастатычная агламерацыя і захоп паветранага патоку унутры класіфікацыйнай камеры высокай канцэнтрацыі. Вялікі аб'ём кваліфікаванага дробнага парашка, які ўжо дасягнуў 2-3 мкм, не можа быць адсмоктаны за кароткі час праходжання праз класіфікацыйнае кола. Гэта адбываецца таму, што ён блакуецца буйнымі часціцамі або зліпаецца разам. Замест гэтага ён у вялікай колькасці трапляе назад у зону памолу. У зоне памолу гэтыя дробныя часціцы паўторна і бескарысна здрабняюцца ўтулкамі галоўнага вала і малаткамі. Гэта дзеянне стварае «эфект амартызацыі». Яно не толькі спажывае вялікую колькасць механічнай энергіі, што прыводзіць да перагрэву машыны, але і сур'ёзна перашкаджае драбненню новых сыпкіх матэрыялаў.
Рашэнні:
- Увядзіце другаснае паветра: Паміж зонай драбнення і зонай класіфікацыі ўвядзіце добра спланаваны струмень другаснага паветра. Гэта другаснае паветра прадзімаецца знізу ўверх. Яно разбурае агламераваны дробны парашок і выконвае «папярэднюю класіфікацыю» падаючай сумесі. Гэта дзеянне вяртае дробныя часціцы ў зону класіфікацыі і разрывае заганнае кола.
- Дадайце адпаведную колькасць дапаможных рэчываў для памолу: Гэта карысна для мінералаў з высокай цвёрдасцю або моцнай схільнасцю да агламерацыі, такіх як цяжкі карбанат кальцыю. Невялікая колькасць нетаксічнага павярхоўна-актыўнага рэчыва можа быць распылена непасрэдна ў працэс. Гэта значна ліквідуе статычную электрычнасць на паверхнях часціц. Гэта прадухіляе "збіванне" дробнага парашка перад класіфікуючым колам, павышаючы эфектыўнасць класіфікацыі больш чым на 20%.
V. Выснова і рэкамендацыі па аптымізацыі працэсаў
Эфектыўнасць класіфікацыі ў млыне ACM не з'яўляецца ізаляваным параметрам, а вынікам структурнай канструкцыі і дынамічнага балансу паветранага патоку ва ўсёй сістэме.
Каб максымізаваць прадукцыйнасць у рэальных умовах вытворчасці:
- Прымайце стратэгію «высокі паток паветра + высокая хуткасць», а не «нізкі паток паветра + перагрузка».
Падтрымлівайце разведзеную фазу ў зоне класіфікацыі, каб забяспечыць стабільныя ўмовы падзелу. - Выкарыстоўвайце аўтаматызаваныя сістэмы кіравання ПЛК.
Звязаць хуткасць падачы з токам класіфікатара і ціскам у сістэме ў замкнёнай сістэме кіравання для стабілізацыі ўмоў класіфікацыі. - Наладжваць кампаненты ў залежнасці ад уласцівасцей матэрыялу.
Выбірайце керамічныя класіфікацыйныя колы для абароны ад забруджвання і зносаўстойлівасці або шматлопасцевыя канструкцыі для павышэння эфектыўнасці і стабільнасці.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн
