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关于超微粉碎的一些常识

作者:尊龙下载 日期:2020-06-26 08:53 人气:

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  关于超微粉碎的一些常识 什么是超微粉碎? 超微粉碎,是指利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎,从而将 3 毫米以上的物料颗粒粉碎至 10-25 微米的操作技术。是 20 世纪 70 年代以后,为适应现代 高新技术的发展而产生的一种物料加工高新技术。 超微细粉末是超微粉碎的最终产品, 具有一般颗粒所没有的特殊理化性质, 如良好的溶解性、 分散性、 吸附性、 化学反应活性等。 因此超微细粉末已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品农药、染料、涂料、电子及航空航 天等许多领域上。 细度的概念 细度是以颗粒的平均直径为单位来区别物料颗粒大小的单位,直径一毫米以上的以及 1 微米一下的粒度人们习惯用标准计量单位来表示, 1 毫米到 100 微米之间, 人们习惯用“目” 这个单位来表示,目数越高就是细度越高,粒径就越小。100 微米到 1 微米的范围内,人们 两种习惯都有,两种标准混用,现将两种标准的对比表列于下: 筛目\粒径对照参考表( 目美国标准) 粒径 筛目 (u m) 120 140 170 200 230 270 325 400 625 125 105 88 74 62 53 44 39 20 *1000 1250 *1500 *2000 2500 *4000 5000 *6000 *8000 (u m) *12.5 10 *8.3 *6.3 5 *3.1 2.5 *2.1 *1.6 粒径 筛目 (u m) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 4000 2000 841 590 420 297 250 210 177 筛目 粒径 1 100 149 800 *15.6 10000 1.3 注:注明*的数据为推算数,仅供参考 在我们日常生活当中,面粉的细度大约是 100 目,淀粉大约是 120 目,一般的玉米面大 约是 60 目,绿豆大约是 5 目,对于植物而言,超微粉碎所获得的细度,起码是面粉的 3 倍 以上,一般情况是 5-10 倍,矿物类物料获得的细度是面粉的 10-100 倍。在植物性物料的粉 碎细度达到面粉的 2 倍以上时,生物细胞开始破壁,内部有效成分大量溶出,生物利用率得 以成倍提高,这就是现在人们常说的细胞破壁。其它类别物料达到超微粉碎级别时,物料性 质对生产而言可以说达到极优, 比如使得产品细腻, 像电脑机壳的细腻度就与其中的添加剂 碳酸钙的细度有极大关系, 陶瓷的档次也和细度有着直接的关系, 此类需求几乎遍及各个行 业。 粗碎、粉碎、超微粉碎的区别 这是以经过粉碎机器后所获得的颗粒大小来区别的,一般讲,粉碎后,粒径大于 4mm (5 目)的称之为粗碎,粒径在 4mm 到 150 微米(5-100 目)的称之为普通粉碎,粒径在 150 微米到 50 微米(100-300 目)称之为超细粉碎,小于 50 微米(300 目以上)的称之为 超微粉碎。相应的,每种粉碎细度都有一些列粉碎机。但是,对应的机器并不是绝对的,因 为物料性质千差万别。比如,用普通粉碎机粉碎许多化工原料,就可以很轻松的得到超细粉 体,那是因为多数化工原料很好粉碎的缘故。 超微粉在国民经济中的应用 1、化工领域造纸 (1)超细催化剂……可使石油解裂速度提高 1~5 倍 (2)油漆、涂料、染料……高附着力、高性能 (3)橡胶……增强、增光、抗老化(碳酸钙、氧化钛) (4)化纤、纺织……提高光滑度(加入氧化钛、氧化硅) (5)日用化工……化妆品、牙膏等 2、生物、医药 (1)医药细化……提高吸收率(超微钙) (2)亚微米及纳米级针剂 (3)保健品细化……提高吸收率 3、军事、航空、电子、航天等领域 (1)超硬、抗冲击材料……陶瓷粉、硬塑(重量轻) (2)超细氧化剂、炸药……燃烧速度提高 1~10 倍 (3)超细氧化铁粉……高性能磁材料 (4)超细氧化硅……高性能电阻材料 (5)超细石墨……高性能显像管和电子对抗材料 中药材的粉碎 当前,中药材的超微粉碎存在如下的问题: 1、 不易受力——中药材中大多数是植物,其种类繁多,性质不一,有相当一部分富含纤 维且比重较轻, 在粉碎机械之中不易受到机械力的作用, 使用者往往有“铁锤打棉花”的感 慨。 2、 温度过高——中药材多数具有活性成分,在粉碎处理当中,对温度有着较高的要求, 如果一味追求高转速所带来的冲击力,往往造成温度过高,药材失效。 2 3、 破壁效果不好——中药材的细胞直径一般在 10 至 50 微米之间, 一部分达到 70 微米, 所以粉碎到两三百目,仅仅有部分细胞开始破壁,要达到以提高药效为目的的破壁,应该将 细度底线 微米)左右才比较合适。而现在的一般性超微粉碎机 对于中药材都很难达到这一要求。 4、 使用成本高——当前一般性超微粉碎机应用于中药材时,如果追求较好的粉碎效果, 就需要反复粉碎,无法实现良好的生产效率或成本。针对这些问题,北京环亚天元机械技术 有限公司推出了重压研磨式超微粉碎机, 以目前的应用效果而言, 可以说较好的解决了上述 问题。让我们以事实来说明:其一,中药材黄芪及其它纤维性物料。2004 年经中国中医研 究院检测粉碎效果,D-50 数值为 7.62 微米(D 代表等效直径,D-50 可以看作 50%通过, 下同) ,D-90 数值为 19.27 微米,当时粉碎实验样品的药材采购于北京同仁堂药店,粉碎 样品的机器型号为 HMB-701,是这一系列当中最小的,连续投料,小时产量 1.15Kg。其 后,经反复试验,D-90 数值均可控制在 15 微米之内(后期的测试仪器由辽宁仪表研究所提 供,型号 GSL-101B1) 。供生产所用的大型机 HMB-715 用于粉碎黄芪时,小时产量为 18 -20Kg。2005 年,环亚天元应客户要求,进行狗鞭、羊鞭、牛鞭粉碎试验,正常产量条件 下,细度达到 200 目。从这一事实可以说明,重压研磨式超微粉碎机较好的解决的这一类 物料不易受力的问题。 其二,茶叶、乳香、没药等有较高温度要求物料的研磨。2004 年,环亚天元供给国家茶叶 实验室(安徽农业大学内)研究用超微粉碎机,经近一年的应用,证明其在具有良好粉碎效 果的前提下,温度控制简单而且非常出色,在茶叶的研究中,它有效地保持了茶叶的品质, 为研究提供良好的服务。这一特性,可以应用到脆性树脂类药材的粉碎,如环境温度不高的 情况下,此类粉碎机不需要加入冷却设施,就可以研磨乳香、没药等药材,并且可以实现连 续生产。 另外的一些数据可以佐证重压研磨式超微粉碎机的温度控制: 环境温度在 35 度时, 其不加冷却系统连续运转,出料口粉末温度不会超过 45 度,粉碎机侧壁温度不会超过 58 度,如环境温度降低,这两个数值也相应降低,如果使用者有更低的温度要求,则可以很方 便的配载低温系统。 其三,2004 年,环亚天元供福建某药物研究所该粉碎机,为检验机器效果,研究所选出两 种草药试验,一为灵芝,一为其准备开发的一种植物叶子,暂定名为苦叶。粉碎完毕以后当 时进行显微镜检测,在显微镜下,灵芝完全成为断裂的菌丝体,而苦叶完全看不到细胞壁。 后用辽宁仪表研究所的激光粒度分析仪进行检测, 灵芝的 D-90 数值为 6 微米 (约 2000 目) , 苦叶 D-90 为 9.217 微米(约 1300 目) 。早些时候在北京某研究机构电镜拍摄的西洋参粉碎 效果照片也显示,见不到完整细胞。这些效果的达到均在正常使用条件下一次性完成的。说 明重压研磨式粉碎机对植物细胞破壁效果良好。 其四,重压研磨式粉碎机是连续生产设计,可以不间断工作。另外由于压力方式的原因,绝 大多数物料一次粉碎的效果都已经很高, 而且耗电量很小。 2005 年一月对 15Hp (主机 11Kw, 风机 1.5Kw)超微粉碎机的测试当中,每小时产量达到 25Kg(投料细度 120 目,出料细度 D-90 为 6.5 微米,接近 2000 目) ,使用时电流表指示为约 6 安培,就是说此条件下粉碎一 公斤超微粉仅耗电 0.1 度,不过这个数值应该说是比较理想的,它会受到投料细度、机器型 号以及物料情况而改变, 但在所有其他的测量之中, 该系列粉碎机用于植物类物料的粉碎耗 电均是同类产品中最低的 国内现有的粉碎技术 目前国内超微粉碎有多种形式, 一般说来, 主要原理有三, 其一为高速撞击加风选原理, 像类似于许多化工行业为应用的俗称为冲击式的超微粉碎机, 这一类机型应用于化工产品或 部分硬性物料可以达到 400 目以上甚至更高的的细度,但如果应用于中草药,最高只能达 到 200 目的细度,基本达不到细胞破壁级别,而且温度比较高;其二为气流式粉碎机,气 3 流粉碎机是利用高速气流产生的动力将一定细度的粉末进行撞击, 而达到粉碎效果。 对于硬 性物料有较好的粉碎效果, 对柔性物料效果就很一般了, 另外气流式粉碎机需要大量的辅助 设施,能耗极大,不是一般的物料能够用的起的;再者就是振动磨,振动磨实际上是从球磨 机发展而来,振动磨使用面也比较广泛,但细度还是不够高,而且操作时间长,应用上比较 麻烦,应用于药品则必须加冷冻装置。上面的几种粉碎机如果应用于药品类的粉碎,多少都 有些力不从心,之所以存在这些问题,是因为每一种机械的粉碎原理只适合某一特定环境, 而药品,尤其是中药,特性众多,一般性的粉碎原理很难真正解决这些需要,要改变这种状 况,应该从解决粉碎原理入手。 因为以上的原因,北京环·亚·天·元机·械技·术·有·限·公·司引入台湾的先进设计 理念,加以自身对药品粉碎的理解,制造出重压研磨式超微粉碎机,这种原理的灵感来自于 有上千年应用的研船。 研船在实际应用中有着不可比拟的优势, 因为所有的粉碎机无非追求 两点——第一,能量以某种形式作用于被粉碎物料上,第二,粉碎完成的物料被快速的分选 出来。冲击式粉碎机与气流磨对很多物料无法完成第一点,而振动磨较难完成第二点。当然 其余还有很多细节问题。 而有研船经现代设计与制造演变而来的的粉碎机却很好的解决了这 些问题, 在目前的部分应用中, 我们已经看到其具有的良好性能指标, 综合起来有如下几点: 1、细度高、温度低 使得绝大多数物料可以被粉碎到 500 目以上,部分矿物物料达到 10000 目以上,本效果经 国家中医研究院及辽宁仪表研究所 (国内第一家激光粒度分析仪开发单位) 进行了几百次检 测,结果证明了对于一般性物料,HMB 的粉碎效果可以媲美气流粉碎机,对于纤维性物料, HMB 的效果远远超过气流式,更是远远超过其它两种粉碎机,而且在粉碎时,粉碎槽温度 很低,由这里产生的粉末温度一般决不会超过 45 度,对于绝大多数客户而言,完全可以省 却昂贵并且占地的冷却设施。 这一结果表明, 此类超微粉碎机可以给客户提供最好的粉碎服 务。 2、效率高、成本低 与其它超微粉碎机相比, 重压研磨式超微粉碎机机器还具有同条件下能耗最低的优势, 一般 情况下得到一公斤超微粉耗电量低于 0.5 度,不需要任何外部设施,没有多余的电力浪费。 而且由于这种特殊的受力方式, 机器本身耗材损耗极少维护简便, 可以大幅度降低生产成本。 3、适用面广,占地面小 从目前已知的测试中,可以看出这种粉碎机在药品、食品、生物、化工、陶瓷、涂料、饲料 等领域都可以发挥着优异的功能, 有可能是目前单机适用面最广的超微粉碎机, 它可以适应 从高硬度(如金刚石)到高纤维(如灵芝)得粉碎,效果都很优异。由于粉碎、冷却、风选 合一,所以也没有臃肿的外部机构,非常的实用。 HMB 重压研磨超微粉碎的优势 通过几年的改进,在细度控制、电气控制以及细节上均有良好的优势,实现了自我生 产成本也是具有极大的优势价格很有优势,新型 400 集料实现全封闭无尘负压风选,效率 高噪音低。新型 700 集料系统由旋风分离器与除尘箱组成,旋风分离根据要求可以选择一 级分离二级分离,可以不停机实现双碟阀手动出料与自动出料,产量数据完全,售后等级 有保证,目前的图纸已经是第四次更改。 未来粉碎机发展前景 由于粉碎机在各行各业的普遍使用, 因此国内外对粉碎机的研究与发展均很重视。 随着 经济和社会的发展, 对粉碎设备提出了更高的要求, 现代工程技术需要越来越多的高纯超细 粉体,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。 据了解,目前中国粉碎机的市场还有很大潜力,但真正有生命力的拳头产品还不多,还 有待广大科研人员和制造商们的发明创造, 研制出既能解决实际难题, 又具有高效率的粉碎 4 机,来添补中国乃至世界的技术空白。 有专家分析:未来非金属矿物原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯 超细非金属矿物深加工原料为龙头, 综合开发利用各种非金属矿产。 虽然可以通过化学合成 法制备高纯超细粉体,但成本过高,至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍 是仍是机械粉碎方式, 用机械粉碎方式制取超细粉体所依赖的超细粉碎与分级技术的难度不 断增大,其研究深度永无止境。超细粉碎技术是多方面技术的综合,其发展也有赖于相关技 术的进步,如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微米级颗粒粒度分布测定等。因此, 超细粉碎技术的发展应集中在以下几个方面: 1、开发与超细粉碎设备相配套的精细分级设备及其他配套设备。超细粉碎与分级设备相结 合的闭路工艺,可以提高生产效率,降低能耗,保证合格产品粒度。可以说,大处理量、高 精度分级设备是超细粉碎技术发展的关键。要更多的从整个工艺系统的角度来研究与开发, 在现有粉碎设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其他辅助工艺设备。 2、提高效率,降低能耗,不断提高和改进超细粉碎设备。超细粉碎技术的关键是设备,因 此,首先要开发新型超细粉碎设备及其相应的分级设备,后者似乎更为迫切。助磨剂和表面 活性分散剂将应用于超细粉碎工艺中。 3、设备与工艺研究开发一体化。超细粉碎与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标, 规格型号多样化,而不存在对任何物料都是高效万能的超细粉碎与分级设备。 4、开发多功能超细粉碎和表面改性设备。如将超细粉碎和干燥等工序结合、超细粉碎与表 面改性相结合、 机械力化学原理与超细粉碎技术相结合, 可以扩大超细粉碎技术的应用范围。 借助于表面包覆固态互溶现象,可制备一些具有独特性能的新材料。 5、开发研究与超细粉碎技术相关粒度检测与控制技术。超细粉碎粒度检测和控制技术,是 实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之。 粒度检测仪器与测定的控制技术, 是与超细粉 碎技术密切相关的,必须与这些领域的专家联合攻关。 超细粉碎在朝着纳米级方向进军, 与此相关的低污染耐磨材料和纳米级粉体的分散及评 价将成为巨大的技术障碍, 在这方面的研究将会受到重视。 由于各种物料的粉碎特性互有差 异, 不同行业对产品的粒度要求也彼此不同, 于是企业需要创制出按不同工作原理进行粉碎 作业的多种粉碎机械。 5

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