188金宝搏bet官网堆积密度低于200kg /m³的材料对机械加工来说是一个挑战。特别是研磨极细的产品可以显著改变喷气粉碎机的基本条件。当考虑到这些产品的个别特性时，可以预期工艺改进的巨大潜力。本研究回顾了主要射流铣削参数的效果/影响，特别关注低密度产品。目的是将所有积极的结果转移到专门为此类产品设计的磨/工厂。

虽然反向射流的射流磨原理是在140多年前发明的，¹它的发展还没有结束，技术还可以进一步改进。

用于新工艺或机器的研究和调查试验的典型材料是石灰石。这主要是由于这种材料容易获得、无害和价格低廉。因此，几乎所有适用于研磨和分类部门的经验法则都完全基于对石灰石的试验。在大多数情况下，这些规律提供了很好的可比性和/或允许对某些趋势进行很好的近似。石灰石的物质密度适中(2600 - 2900千克/立方米)，需要进行真正的粉碎才能达到更细的颗粒尺寸。

低质量对粉碎过程的挑战

堆积密度极低的产品，如合成非晶硅(SAS)、炭黑或珍珠岩，其特性是截然不同的。基于各种低密度产品(以下称为LDP)的经验，在特别考虑到这种材料的特殊行为的情况下，开始了一项调查，以审查经常使用的喷射铣削过程。188金宝搏bet官网

这些“蓬松”的材料几乎不需要真188金宝搏bet官网正的粉碎，因为它们不是真正的固体颗粒，而是亚微米初级颗粒的团聚体。因此，它们由具有高孔隙率的脆性结构组成，如层状结构或易碎针状结构。这些材料在小188金宝搏bet官网体积内包含大量预先确定的“断裂”点，在粘结力类型上几乎不同于真正的固体。当达到一定的能量水平时，这可能导致同时破碎。

去团聚使高磨削压力变得不必要

为了分散这种大块材料，在大多数情况下，较低的188金宝搏bet官网研磨能量水平就足够了。因此，高磨削压力不再是“必须”的喷射铣削过程。磨削压力越高，压缩空气产生的效率越低(图1)。6 bar(g)的磨削压力所需的比能量大约是1 bar(g)工艺的三倍。随着压力的上升，鼓风机/压缩机设备的必要技术也变得更加复杂。使用过高的射流铣削压力会导致较高的投资和运营成本。

理想的压力水平必须为每个产品单独确定。对于石灰石，它不应小于4bar，但大多数LDP可以利用显著降低的压力。其中一些仍然可以在1bar (g)以下处理。因此，可以使用简单、便宜的旋转活塞鼓风机。

一些特殊的LDP需要更高的压力水平来实现有效的分散。表1给出了在相同容量条件下，最终细度为4.2 μ m (dV50)的石墨研磨工艺对比。²A塔采用低压工艺，B塔采用高压方式运行。

即使磨机尺寸变小，压缩机效率降低约12%，高压条件下的研磨比容量仍提高约64%。细川高山的喷气磨TDG即使在最大的磨粒尺寸上，也能获得更细的石墨质量，可达2.5 μ m (dV50)。

给料区:单粉泵取代给料和浇口

由于沉降速度低，通常使用重力加药的概念会产生问题。最早的喷气磨机之一有一个物料入口放置在研磨区以下(填充螺杆)。重新激活这个想法可以为多个LDP增加高达10%的容量。

当进料经曝气后流动性大时，也188金宝搏bet官网可用泵代替加药螺杆作为给料器。典型的给料和浇口组合可以用单个粉末泵代替。

磨削区:减速速度和停留时间

高的粒子孔隙率只导致低的动量，结合在粘胶介质(空气)内的运动，可达到的飞行距离是相当小的。由于表观密度较低，当初始速度为500 m/s时，直径为5 m的SAS颗粒的停止距离(见图2)小于1 cm。对于致密的石灰石颗粒，相应的停止距离接近10厘米。

这些微小的线性动量水平对喷气粉碎机内部的能量传递有影响，考虑到正常的“石灰石定律”，只能导致低效的研磨安排。

图3描述了细川县高山AFG/TDG喷气磨的ct扫描图。三个喷嘴(蓝色)正在向磨机中心(黄色)注入压缩空气(白色)。上述效应意味着LDP粒子在焦点处失去了动能。因此，粒子只是混合而不是研磨。

对于密度更大的材料，高188金宝搏bet官网达30%的研磨工作可以在中心进行。剩下的70%是转移在前面的喷嘴，那里的最高速度水平位于(红色区域)。自民党将在红色地区获得几乎100%的能量。忽略“理想”喷嘴距离的等式，使用优化的位置可以增加高达10%的容量。

蓬松物料在磨机内的持率不容易确定，但这是该工艺的另一个重要参数。188金宝搏bet官网由于材料的重量与设备的重量相比是相当小的，它是棘手的验证真正的支撑。然而，只有在充填水平理想的情况下，才能实现最优的容量，但这里的石灰石经验也具有误导性。

传递区:壳体直径不受任何影响

图4显示了带有气体分配装置的800tdg。当产品离开研磨区(A)时，一个永久的上游气流将几乎磨碎的粉末输送到分级区(C)。足够细的物料可以进入分级轮，随着空气移动进入分离过滤器。过大的颗粒被分级机砂轮的旋转场排斥，再次落到研磨区。在B区上下移动是这个过程的一个重要部分，也进行了研究。为了测试不同的上游速度，安装了B区不同的壳体直径。不出所料，没有发现任何影响。

分类区:分类器轮和控制参数

关于轮轴，市场上有两种通用的分类器配置:轮轴绕垂直轴或水平轴旋转。由于细川阿尔卑斯公司生产两种类型，很容易比较水平轴(AFG喷气磨)和垂直轴(TFG喷气磨)。正如预期的那样，当涉及到LDP时，结果在细度、容量和效率方面是100%可比性的。由于结构不太复杂，试验只在水平竖井布置的情况下继续进行。图5是AFG和TFG颗粒尺寸分布的比较。

LDP铣削过程的主要瓶颈是分类器轮。分散/去团聚发生得很快，但生产出来的产品必须能够以同样快的速度离开这个过程。因此，TDG轮设计进行了测试，允许更高的容量。更大的长度/开口表面和两个轮子两侧的出口限制了流速和减少磨损，即使是双倍的容量(图6)。

LDP的首选细度明显小于10 μ m(如炭黑、石墨、滑石或二氧化硅)。当使用普通分级机车轮时，必要的运行速度接近极限，导致高压损失。特殊设计的车轮叶片允许改进的选择性和精细切割点，在显著降低车轮速度。这将节约能源，同时导致非常细的颗粒尺寸低于1 μ m (dV50)。因此，可达到的细度与使用过热蒸汽的研磨工艺相当。

通过质量流(通过磨机重量或分级机功率)来控制喷气粉碎机的过程几乎是标准的，但这两个概念通常不能与LDP结合使用。因此，过程控制参数应该独立于产品质量，以确保最大的过程稳定性。对于LDP，射流磨TDG使用一个易于检测的值来控制最佳进料水平。任何过程偏差将立即检测到，并导致自动对策或警报操作人员。

过滤分离产品

研磨/分级后，产品必须与气流分离。旋风通常不能与大多数LDP一起工作，所以过滤是剩下的选项。使用所使用的控制参数，磨机和过滤器相互作用的微调是可能的，在大多数情况下，过滤器表面负载可以超过推荐值。最后，这也允许减少过滤器表面和过滤器外壳。对于LDP过滤器，必须满足以下要求:

• 入口在滤头板下方;
• 没有直接流向过滤软管;
• 配有膜的过滤软管;
• 集料斗壁角陡;
• 足够的出口直径。

概述:LDP需要进行的修改和调整

通过上述研究，最终确定了一种改进的磨机类型(AFG→TDG)，并对加工低密度产品进行了有益的调整和优化。这些包括:

• 优化研磨压力，节约能源;
• 在相同轧机尺寸下翻倍(AFG→TDG);
• 可实现精细切割点;
• 通过特殊进料安排，增加产量;
• 通过改进喷嘴设置来增加容量;
• 小过滤器的大小。

所描述的成功结果现已转化为一种新的植物概念。带有可选的ldp包的TDG提供了所有经过测试的选项。

用于本次调查的400 TDG可在奥格斯堡的测试中心获得。可以安装和组合描述的所有选项和修改(甚至更多选项)，以确定每个产品的改进潜力。

欲了解更多信息，请访问www.hosokawa-alpine.com．这篇文章也发表在Chemietechnik杂志(2021年10月)和PPCJ(2021年10月)。

参考文献
¹Luckenbach碰头;沃尔芬登J.美国专利号238044，申请于1880年。

²用Malvern Hydro在水中分析

³Rumpf, H. Beanspruchungstheorie der Prallzerkleinerung。Chemie-Ingenieur-Technik5 (1959)、S. 323 - 337(英文版本更改字符)

⁴Strobel a;Koninger b;Romeis美国;Wirth动向;Peukert W.喷气粉碎机的冲击粉碎。见:Stefan Heinrich(编):固体过程的动态流程模拟，施普林格国际出版，2020年，第305-347页。