一般粉體表面改性設備,主要擔負三項職責:一是混合;二是分散;三是表面改性劑在設備中熔化和均勻分散到物料表面,并產生良好的結合。由于混合物的種類和性質各不相同,混合、分散和表面改性要求的質量指標也不相同,因而出現多種性質不同的改性設備,而這些設備大多數是從化工、塑料、粉碎、分散等行業中引用過來的。根據所用的表面改性工藝的不同,表面改性設備可分為干法設備和濕法設備兩大類。其中干法設備主要有高速加熱式混合機、臥式加熱混合機、SLG型(渦流式)連續式粉體表面改性機、PSC型連續式粉體表面改性機、高速沖擊式粉體表面改性機、流化床式粉體表面改性機、渦旋磨等;濕法改性設備主要是可控溫反應釜、反應罐或攪拌反應筒。
干法表面改性設備
1.高速加熱式混合機
高速加熱式混合機是無機粉體,如無機填料或顏料表面化學包覆改性常用的設備之一,這是塑料制品加工行業廣泛使用的混料設備。它主要由回轉蓋、混合鍋、折流板、攪拌裝置、排料裝置、機座等組成。
高速加熱混合機結構示意圖
1一回轉蓋;2一混合鍋;3一折流板;4一攪拌裝置;5一排料裝置;6—驅動電機;7一機座
高速加熱式混合機的表面改性效果與許多因素有關,主要有葉輪的形狀與回轉速度、物料溫度、物料在混合室內的充滿程度(即填充率)、混合時間、添加劑(表面改性劑)加入方式和用量等高速加熱式混合機是一種間歇式的批量粉體表面改性設備,它的處理時間可長可短,很適合中、小批量的表面化學包覆改性和實驗室進行改性劑配方實驗研究。高速加熱式混合機是物料加工行業的定型設備,型號有SHR型、GRH型、CH型等,依生產廠家不同而不同。主要技術參數為總容積、有效容積、主軸轉速、裝機功率等。總容積從10L到800L不等,其中10L高速加熱式混合機主要用于實驗室試驗研究;排料方式有手動和氣動兩種;加熱方式有電加熱和氣加熱兩種。
2.SLG型粉體表面改性機
SLG型粉體表面改性機是一種連續干式粉體表面改性機。其結構主要是有溫度計、出料口、進風口、風管、主機、進料口、計量泵和喂料機組成主機由三個呈品字形排列的改性圓筒組成,所以又稱為三筒式連續表面改性機。
SLG型連續粉體表面改性機結構示意圖
1—溫度計2-出料口3一進風口4一風管5一主機6一進料口7一計量泵8一喂料機
SLG型連續粉體表面改性機的工藝配置由給料裝置、給藥裝置、SLG型連續粉體表面改性機、旋風集料器及除塵器組成。該機的工藝配置使其具備了連續生產、無粉塵污染等工藝特性,而且操作簡便、單機處理能力較大、單位產品能耗低。
這種表面改性機可用于與干法制粉工藝(如超細粉碎工藝)配套,連續大規模生產各種表面化學包覆的無機粉體,如無機活性填料和顏料,也可單獨設置用于各種微米級粉體的表面改性以及納米粉體的解聚和表面改性。
3.高速沖擊式粉體表面改性機
日本制造的HBY型高速沖擊式粉體表面改性機的主機結構如圖9-5所示,主要由高速旋轉的轉子、定子、循環回路、翼片、夾套、給料和排料裝置等組成。投入機內的物料在轉子、定子等部件的作用下被迅速分散,同時不斷受到以沖擊力為主的包括顆粒相互間的壓縮、摩擦和剪切力等諸多力的作用,在較短時間內即可完成表面包覆、成膜或球形化處理。
HBY主機的結構和工作原理示意圖
1—投料口;2—循環回路;3一定子;4—夾套;5一轉子;6一翼片;7一排料口;8—排料閥
整套系統由混合機、計量給料裝置、HBY主機、產品收集裝置、控制裝置等組成。該系統不僅可用于粉體的表面化學包覆、膠囊化、機械化學改性和粒子球形化處理,還可用于“微米/微米”和“納米/微米”粉體的共混和復合。用這個系統進行粉體表面改性處理的特點是:物料可以是無機物、有機物、金屬等,適用范圍廣,而且是短時間干式處理。
4.PSC型粉體表面改性機
PSC型粉體表面改性機是一種連續干式粉體表面改性機。其結構主要有喂料機、加熱螺旋輸送機、主軸、攪拌棒、沖擊錘、排料口等組成。
PSC型粉體表面改性機的結構示意圖
PSC型粉體表面改性機整套工藝系統由給料裝置、加熱裝置(導熱油)、給藥(表面改性劑)裝置、改性主機、集料裝置、收塵裝置等組成。
5.臥式槳葉混合機
臥式槳葉混合機是一種以臥式筒體和單體多槳為結構特點的間歇式粉體表面改性機。臥式槳葉混合機主要由傳動、主軸、筒體、端蓋等組成。
臥式槳葉混合機的結構
6.流態化床改性機
下圖為用于表面涂覆改性的Wurster流態化床改性機結構示意圖。這種流態化床改性機的底部有兩相噴嘴,以使表面改性劑溶液霧化后涂覆于顆粒表面。
Wurster流態化床改性機結構示意圖
1—空氣分配盤;2—空氣流;3—噴涂器;4一涂復區;5—顆粒運動區
7.兼具粉碎或干燥功能的表面改性機
(1)渦輪(旋)磨
用于粉體(如重質碳酸鈣)連續表面改性的HWV渦輪磨的結構主要由機座,驅動部分,粉碎腔,間隙調節和進、出料口組成。
工作時.物料從設備頂部進入,逐級通過各個研磨區,受到機械力和氣動力產生的沖擊、剪切和互磨等復合作用。配合加熱和給藥設備,HWV渦輪磨可組成粉體表面改性系統,目前這一系統主要用于與超細重質碳酸鈣生產線配套進行表面改性,很少單獨用于粉體的表面改性。
(2)干燥式粉碎及表面改性機
干燥式粉碎及粉體表面改性機所示是一種兼具加熱、粉碎和表面改性的多功能設備,這是一種連續生產的設備,運轉過程的溫度和停留時間等可以調節。這種設備具有快速干燥功能,物料中的水分和表面改性劑的溶劑組分能迅速地被氣化,留下的活性組分吸附在顆粒表面。
干燥式粉碎及粉體表面改性機
1.物料;2.給料口;3.氣流進口;4.機座;5.主軸;6.轉盤;7.物料出口
濕法表面改性設備
目前濕法表面改性設備主要采用可控溫攪拌反應釜或反應罐這種設備的筒體一般做成帶夾套的內外兩層.夾套內通過加熱介質,如蒸汽、導熱油等一些較簡單的表面改性罐也可采用電加熱。
粉體表面化學包覆改性和沉淀包膜改性用的反應釜或反應罐,一般對壓力沒有要求,只要滿足溫度和漿料分散以及耐酸或堿腐濁即可.因此結構較為簡單。
一般夾套式攪拌反應釜結構主要由夾套式筒體、傳熱裝置、傳動裝置、軸封裝置和各種接管組成。
釜體的筒體一般為鋼制圓筒常用的傳熱裝置有夾套結構的壁外傳熱和釜內裝設換熱管傳熱兩種形式。應用最多的是夾套傳熱,夾套是攪拌反應釜或反應罐最常用的反應結構,由圓柱形殼體和底封頭組成。
夾套式攪拌反應釜結構示意圖
攪拌裝置是反應釜的關鍵部件筒體內的物料借助攪拌器的攪拌,達到充分混合反應。攪拌裝置通常包括攪拌器、攪拌軸、支撐結構以及擋板、導流筒等部件.中國對攪拌裝置的主要零部件已實行標準化生產。攪拌器主要有推進式、漿式、渦輪式、錨式、框式及螺帶式等類型。具體選用時要考慮流動狀態、攪拌目的、攪拌容量、轉速范圍及漿料最高黏度等因素。
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作者:粉體圈
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