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一种粉体颗粒复合、整形、球化、包覆系统的介绍
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系统主要工作原理： 物料颗粒在主机的高速运转下产生的流场中，形成粉体颗粒充分分散的气固两相流，在该系统内高速循环运动。循环运动中颗粒在叶轮、循环管路及其它颗粒的冲击、摩擦、剪切等作用下，团聚颗粒被打散颗粒表面被活化、棱角被打磨。在机械力化学和物理冲击的共同作用下子颗粒会以化学键、物理镶嵌或粘附的形式被包覆在母颗粒的表面，形成具有“核-壳”结构的球形或近球形复合颗粒。 系统主要由主机、捕集器和控制系统组成。主机由高速旋转的转子、定子和循环回路等部分组成，机内投入的物料在这些部件作用下被迅速分散，同时受到强大的冲击力，加上颗粒间相互作用的压缩、摩擦、剪切、撞击等多种力的作用，在短时间内即可均匀地完成颗粒复合化和球形化处理。捕集器收集处理好的成品，防止扬尘。该系统加工过程是间歇式的。该系统进行复合处理的主要优点是相互处理的物质可以是无机物、有机物、金属材料，选择的范围很广，而且是短时干式处理。 的操作条件 从理论上说，利用设备进行新材料的研究开发，可以使各类有机、无机及金属材料进行无限的组合。实际上，选用恰当的物质（即合理的“物质的组合”）与正确的“运转条件”是能否创造出令人满意的新型复合颗粒或改善颗粒性质的关键。颗粒的摩擦、接触产生静电，颗粒软化及子颗粒被强制嵌入母颗粒中可使母颗粒间形成相互附着，从而达到复合的目的。 1.物质的组合 原则上认为各种有机物、无机物、金属材料可无限组合，但实际上在物质的组合上，应考虑以下因素； ○1 母颗粒粒径最好在500μm以下，否则容易破碎。 ○2 母颗粒与子颗粒直径之比最好为（5~10）：1以上（子颗粒越小越好），差别越大对复合越有利； ○3 母颗粒为球形或不规则形状均可，但母颗粒为鳞片状或纤维状是，处理较困难，对子颗粒的形状一般无特殊要求； ○4 进行成膜处理时，子颗粒的软化点、玻璃化转变点等因素应重点考虑，有时粒径大小也很重要。通常子颗粒的熔点或软化点应远低于母颗粒，子颗粒粒径越小越容易软化成膜； ○5 母颗粒、子颗粒的混合化比一般由处理目的、最终材料的用途决定； ○6 有时需考虑粉粒体的带电性、母颗粒与子颗粒的硬度差等。充分考虑目的、用途和成本来决定颗粒的组合是非常重要的。 实验时应依据实验结果对混合比及各种参数进行不断调整，找出最佳值，以得到高性能的复合颗粒。 2.工艺参数 装置的运转条件是重要的因素，主要包括转子转速、处理时间、投料等，这些因素对如何保持恒定的温度、选择合适的保护气体也是需要重要点考虑的。 ○1 转速。转速与冲击力有关，是主要的能量源，是决定能否进行复合化和球形化处理的重要因素。转速决定了单位时间内对物料施与能量的大小以及对颗粒各种作用的分配比例。转速越大，单位时间内施与的能量越大，对颗粒的冲击力和颗粒间的碰撞力越大。转速过低，气流循环不好，处理不均匀，影响材料的质量。 ○2 处理时间。时间决定了对物料施与作用力的延续度，在一定的转速下，时间越长，系统对物料施与总能量越大。处理时间的长短一般决定于被处理材料的性质，大多数控制在5min左右，某些物质的处理时间需要15~20min，甚至更长。 ○3 投料量。投料量也是一个重要的工艺参数，投料量的选择与物料的粒度、密度、塑性（变形性）等都有关系。处理时出冲击力作用外，转子与定子的间隙对颗粒的相互影响很大。投料过多或过少时产品的均匀性欠佳。太多不易分散均匀，太少则颗粒之间不能有效碰撞，处理效果也不理想。 ○4 处理温度。颗粒在剧烈运动时，颗粒与机械内壁及颗粒之间的摩擦产生大量热量，利用这一效应可以进行成膜处理。但由于材料性质及加工目的不同，机内温度过高有时会起相反的作用，操作时应注意利用装置的冷却系统进行冷却，温度一般控制在40~90℃之间。 另外，在处理易燃、易爆物料时可以利用氮气、氩气、氖气等惰性气体进行保护(选配)。 设备的功能及运用 设备的功能主要有颗粒的复合化处理和球形化处理，其中颗粒的复合化又分为固定化处理和成膜化处理。 固定化处理：利用主机转子高速运转及其产生的告诉气流对颗粒产生的强大冲击力，可以将所需要的颜料、流转性改善剂、阻燃材料、磁粉等各种带有某种特殊性的子颗粒利用颗粒间形成的冲击力嵌入母颗粒表面并固定，使之即有母颗粒的材料特性，又有子颗粒的材料特性，从而使颗粒的流动性、吸湿性、色调、导电性、导磁性等得到调整。按照这种方法不仅能改善表面材质，还可创造出无数种新型复合颗粒。 成膜化处理：在冲击力作用下，机械能在颗粒中转化为热能，产生机械化学现象，冲击力产生的局部温升被蓄积在颗粒中，即冲击产生的局部高温使熔点较低的子颗粒软化，呈膜状包覆在母颗粒表面，从而形成一层均匀地膜，即所谓的干式涂层处理，可以达到包容、缓释的目的。 球形化处理：不对颗粒作复合处理，利用金属或树脂本身的塑性变形，在设备高速运动的转子及其产生的高速气流的冲击力和颗粒间相互作用的压缩、摩擦、剪切、撞击等多种力的作用下，使形状不规则的颗粒冲撞打磨成球状或近球状颗粒，从而提高颗粒物料的流动性，调整松装、振实密度和比表面积等。 以上功能并不一定都是单独存在的，有时也可以在同一个处理过程中同时出现，如进行复合处理时，固定化与球形化是同时完成的。在固定化处理时，非球形母颗粒比球形母颗粒的表面积大，因此容易进行有规则的混合。对非球形母颗粒进行成膜化处理时，需先将母颗粒进行球形化处理，使子颗粒能在母颗粒表面形成均匀地膜。 设备的优点主要有：○1能够创造具有某种特性的复合颗粒。可用人工方法创制自然界中不存在的复合颗粒。因为物质间的组合是无限的，因而复合颗粒的应用是很广泛的; ○2节约贵重金属等材料。复合颗粒表面的性质即为颗粒的特性，亦是人们所期望的特性，因此当表面附着一层子颗粒后既不影响其自身特性又可减少子颗粒材料的用量。当子颗粒密度大而母颗粒密度小时，复合后的颗粒在保持子颗粒特性的情况下重量大为减轻。特别是子颗粒很贵重时，复合后因减少了贵重的子颗粒用量可明显降低成本；○3可实现生产工艺合理化。例如为获得某种颜色的树脂颗粒，常规的加工工艺是树脂与颜料混合→加热混炼→冷却延展→粉碎→分级→不良品再加工等。而采用颗粒复合方法则容易得多，用合适粒径的树脂作母颗粒、颜料微粉作子颗粒进行固定化处理即可；○4改善、提高各种粉体的物理特性。通过处理可改善粉体的流动性、分散性、色调、味觉等物理性能。 利用设备系统的基本处形式（固定化、成膜化、球形化）创造新的复合材料，在各种行业得到了广泛的应用。如用树脂做母颗粒，在复印机墨粉、涂料、化妆品、复合材料、军工特殊材料等方面已有广泛的应用。 本设备采用无缝焊接钢和铸件构成，符合规定的安全标准，易于连续操作。 转子由驱动装置驱动进行高速旋转，物料在转子和箱体内环组成的封闭式区域内进行不断整形或几种粒子之间的符合，物料在机体内循环的时间可调，用以满足不同的需求。 物料在机体内运行一段时间后，放料气缸动作，机体内的物料通过输送风管进入集料器收集，多数物料在成品料桶内被收集；少量含尘气流进入除尘器箱体，气流急剧下降，超细粉通过沉降进入集料器被收集。 |
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