气流粉碎机使用热蒸汽实现气流粉碎的纳米化

气流粉碎机超微粉化是通过使用压缩空气或其他气体进行喷射研磨，将颗粒微型化至 2-200 微米 (m) 的范围。对于大多数干法粉碎工艺而言，2m 是该技术的实际限制。

纳米化是通过用过热蒸汽喷射研磨使颗粒小型化。通过使用过热蒸汽作为研磨气体，采用该技术的流化床气流磨可以生产D50在 130 纳米 (nm) 范围内的干粉，100% 的分布小于 400 纳米。

该技术代表了通过干磨工艺减小颗粒尺寸的巨大飞跃，并将气流研磨工艺提高了十倍。该技术利用蒸汽产生超细颗粒；因此有了新术语——纳米化。

将尺寸减小到纳米范围的主要目标是提高产品性能。这通常是由于磨得更细会增加表面积。但是，开发新产品的动力也很大。创新促使许多陶瓷行业的研究人员开始寻找纳米颗粒（研磨至 200 nm 和更细尺寸的材料）来提高产品性能或解锁陶瓷材料的新应用。

使用介质研磨法生产纳米颗粒是多年前实现的，其益处已得到充分证明。纳米颗粒用于提高反应性、增加表面积并减少材料消耗（尤其是稀有和高价值成分）。然而，由于干法加工生产纳米尺寸颗粒的能力有限，因此湿法加工是唯一的可能性

气流粉碎机流化床气流磨横截面

三个关键因素使蒸汽流化床喷射研磨成功并具有商业可行性：

1. 与空气相比，蒸汽可以在非常高的压力下提供给气流粉碎机。在更高的研磨压力下，可以获得更高的射流速度。在 100 BAR 绝对压力下，喷射速度超过 1200 m/s。与使用空气时接近最大值 600 m/s 相比，喷嘴处的动能大约高出四倍。这种增加的研磨能量导致研磨过程中更细的尺寸减小，因此更细的颗粒可用于分级机。

2. 作为颗粒动态分级的介质，蒸汽比空气的切割尺寸更细。蒸汽具有比空气更低的动态粘度和更低的密度，以及比空气更高的声速，这使得在分级轮内具有更高的流速成为可能。因此，作用在被分离材料上的加速力更高，可能的切割尺寸更细。在气流粉碎机中，这意味着产品的粒度分布更细。

3. 如上所述，更高的射流能量也可以显着增加容量并提高能源效率。与具有相当精细度的空气操作相比，1200 m/s 的喷射速度和动能冲击能量的增加也可以显着增加磨机产量。吞吐量的增加与动能的增加成正比。对于相同粒径和相同气体流速的材料，根据材料的脆性，生产量增加了两到三倍。

世界范围内已经安装了几套具有生产规模的蒸汽流化床气流磨系统，包括德国和日本最先进的测试设施。正在处理各种各样的产品，结果令人印象深刻。这里有一些例子：

精细研磨的无定形石墨 -通过传统的干磨（以及湿磨）研磨 ad 99小于 4 m 的石墨一直存在问题。使用这项技术，现在可以获得显着低于 D 99 ~ 1.0 m 的粒径。

陶瓷材料 -现在正在加工全系列的陶瓷材料。这些包括氧化铝、氧化锆、碳化硅和碳化钙等等。例如，采用传统干磨法的氧化铝可产生约 2.3 m (d 99 ) 的细度。我们现在能够达到 d 50 = 130-140 nm，ad 99为 0.340 至 0.350 nm。

其他应用——经过测试和加工的其他材料包括陶瓷颜料、氧化铁、二氧化硅、各种电池材料、二氧化钛、玻璃和活性炭。在将蒸汽整合到流化床气流磨中之前，诸如此类的粒度分布只能通过湿磨来实现。

结果表明，通过这项技术，现在可以通过干法处理实现纳米范围内的颗粒尺寸。以前这只能通过湿磨来实现。然而，湿法研磨的缺点是当需要干燥产品时，干燥所需的额外设备和能量。

由于动能的增加，蒸汽喷射研磨提供了将固体研磨至更高细度的能力。然而，只有当研磨机具有内部分级机时，才能对研磨过程本身进行精确控制。分级机通过不允许物料离开研磨系统来控制粒度，除非粒度达到正确的细度。在空气中运行的传统分级机的性能仅限于大约 2 m 的 ad 97。当然，这会随材料特性（例如比重）而变化。然而，我们在蒸汽中研磨到比这更高的细度。那么我们如何控制分类过程来生产更精细的产品呢？

解决方案再次在于实际的研磨介质——蒸汽。有两种力作用在分级器场中的颗粒上（见图 2）。这些是质量力和阻力。质量力——在动态分级机的情况下是离心力的结果——倾向于将颗粒移动到粗粒级——远离分级机场并返回研磨过程。阻力——这是流体介质输送颗粒的结果——倾向于将颗粒通过分级器场移动到细粒部分，在那里它们与流体介质一起排出。蒸汽的气体特性允许通过影响这些力来产生更细的颗粒。如上所述，蒸汽的动态粘度和密度比空气低得多，而声速比空气高。

蒸汽中更高的声速导致分级器内气流的圆周速度显着更高（在相同的分级器速度下）。这增加了分级器场中粒子的加速度。例如，如果圆周速度从 200 增加到 300 m/s，则质量力对粒子的等效影响是差的平方的关系。因此，在此示例中，粒子上的质量力增加了 2.25 倍，将切割尺寸移动到更精细的范围内。

降低的动态粘度降低了颗粒上的阻力。阻力倾向于将颗粒移动到细粒部分。降低阻力可减少将较粗颗粒拖至细颗粒的趋势，同时将切割尺寸移至更细的范围。结合起来，这两个因素将产品的中值粒度降低了 0.3 倍或更多。这意味着 – 如果您的气流粉碎机能够将您的产品制成 1.0 m 的细度，那么现在可以使用蒸汽流化床气流粉碎机将相同的产品制成 0.3 m 甚至更细。作用在粒子上的力真的很简单——但结果却是戏剧性的。使用干磨技术达到 200 nm 以下的颗粒尺寸为寻求扩大产品供应的企业开辟了一个全新的机会世界。气流粉碎机使用热蒸汽实现气流粉碎的纳米化。