行星磨中重质碳酸钙湿法超细粉碎的实验研究

添加人：admin 发布时间：2016/1/29 15:38:14 来源：中国破碎机网

　　1967-），男，广西灌阳人，广西大学工程实践与训练中心工程师，研究生，主要从事材料加工研究。
　　碳酸钙被广泛地用作橡胶工业、涂料工业、造纸工业、塑料工业、油墨工业和其它工业的填料。超细重质碳酸钙主要采用有干法粉碎或湿法粉碎工艺生产，干法适用于生产平均粒径大于3um的微细碳酸钙，湿法研磨主要用于生产平均粒径小于2um、最大粒径小于10um的填料和涂布级碳酸钙，而干法研磨又是湿法超细研磨的前道粗磨工序。重钙湿法研磨设备研究较多的是搅拌磨，如张国旺、张忠飞、丁浩、周甫铭等研究了搅拌式球磨机制备超细重质碳酸钙的工艺。扬州群鑫粉体公司开发了行星磨干法粉碎-分级生产超细重质碳酸钙的工艺，产品的4.小于2.0um.主要是行星式球磨机不存在临界转速，具有很高的研磨效率。
　　以锆球作研磨介质，主要研究了行星式球机湿法粉碎重钙的工艺条件对粒径分布和中位径4.的影响，得到行星磨湿法粉碎制备超细重钙的工艺条件，其研究结果可为行星磨湿法超细粉碎重质碳酸钙提供基础数据。
　　重钙的超细粉碎设备是QMSB-4型行星式高能球磨机，球磨罐为250ml玛瑙罐，研磨介质为氧化锆球，介质的密度为粉碎前后重钙的粒粒分布用NSKC-1型光透射式粒度分析仪进行分析测试。分散剂是浓度为0.5%聚丙烯酸钠溶液，用由可以看到，在其它粉碎条件相同的清况下，浆料的浓度不同时，粉碎得到的重钙粒度分布不一样。可以看到随着浆料浓度的增大小粒径粉体含量先增大后下降，并在浓度为50%时达到一个最大值；而重钙的中位径随着浆料浓度先减小然后增大，在浓度为50%时最小0.44um.主要是由于桨料浓度低时，浆料流变性好，有利于提高粉碎效率，但随着浓度的继续降低，颗粒与研磨介质的碰撞机会变小，又不利于粉碎效率的提高。但是随着浆料浓度的，虽然粉体和水组成的悬浮液的密度增大，有利于粉碎效率的提高，但是浆料的粘度也增大，流动性变差，从而使粉碎效率降低。
　　不同浆料浓度下重钙的中位径介质填充率对粉碎效果的影响当锆球直径0.7mm，浆料浓度50%，球磨机转速为425r/min，球磨时间为24min时，给出了不同介质填充率下重钙的粒径分布和中位径。
　　介质填充率对粉碎效果的影响实质是介质之间接触机会并与物料有效作用程度的反映。介质填充率小，介质间撞击、粉碎并作用于物料的机会就少，粉碎效果差。反之，介质填充率大，粉碎效果好，但当介质物料比增大到因介质过多，超过了球磨机中球磨罐的有效负荷的时候，介质间有效接触机会也会下降，降低粉碎效率。因此，重钙的中位径随着介质填充率的增大先减小后增大，在填充率达到60%时最小值41um，而小粒径重质碳酸钙的含量也是先随锆球填充率的增大而先增大然后再下降，填充率为60%时到达一个最大值。
　　球磨机自转速度对粉碎效果的影响固定锆球直径0.7mm，浆料浓度50%，介质填充率60%，球磨时间24min，是不同球磨机转速下重钙的粒径分布和中位径。
　　不同球磨机转速下重钙的粒径分布和中位径陈世柱和龚姚腾等对行星磨的粉碎机理进行研究得出在行星式高能球磨机中，介质与磨筒壁的脱离点仅与设计尺寸有关，而与球磨机转速无关，所以行星式球磨机不存在着临界转速，这也是行星式球磨机比其它形式的球磨机显示出来的优越性。提高球磨机转速可以提高球与物料之间的冲击频率和冲击次数，从而提高粉碎效率。因此，本实验中随球磨机自转速度的增加，小粒径下重钙的粒度累积分布值的增大，而中位径下降，在425r/min时达到0.41um.由于实验所用行星磨的自转速度极限为530r/mi所以本实验选择的球磨机球磨时间对粉碎效果的影响球磨时间是超细粉碎过程中的一个很重要的影响因素。
　　当锆球直径0.7mm，浆料浓度50%，介质填充率60%，球磨机转速425r/min时，是重钙的粒径分布和中位径与球磨时间的关系。
　　由可知，随着时间的延长，小粒径粉体的含量逐渐增大，但是增大的趋势逐渐变缓，可以看到84min和120min时粒度分布的实验值相差很小；重钙的中位径随着时间的增大而减小，在84min时最小，继续延长时间不再减小，84min时的中位径为0.36um.这是因为脆性断裂和晶体的劈裂需要两个过程，首先是裂纹的产生，然后是裂纹的扩展直到最后的断裂粉碎。材料中的裂纹能成为应力集中的地方且断裂过程中的表面的分离是逐渐发生的，而不是沿整个横截面同时断裂。所以在粉碎初始阶段，颗粒中存在着微小裂纹，这些裂纹又是应力比较集中的地方，实际颗粒的强度远小于晶体强度。随着粉碎时间延长，颗粒越来越小，其结构缺陷越来越少，本体强度不断提高，粉碎难度也急剧增大。此外随着粉碎时间的延长，研磨介质磨损，介质的充填率减少，粉体不能得到充分的粉碎，表现为粉碎细度增加缓慢。所以在锆球直径、浆料浓度、介质填充率、球磨机转速一定的条件下，随着时间的延长，粉体的粒径是逐渐减小的，细度增加越来越困难，过度的延长时间，一些小的粉体就是发生团聚现象，在粉体的超细粉碎中存在着粉碎-团聚平衡。
　　不同球磨时间下重钙的粒径分布和中位径（三）结论的影响，在实验范围内可得如下结论：降低锆球直径、提高球磨机的转速、增加球磨时间可以提高小粒径重钙的含量、降低重钙的中位径；随着浆料浓度和介质填充率的增加，小粒径重钙的含量先增后下降，而中位径却先下降然后增大。
　　行星磨中重钙湿法超细粉碎的最佳工艺条件是：锆球直径0.7mm，浆料浓度50%，介质的填充率60%，球磨机的自转速度425r/min，球磨时间84min.粉碎后重钙的粒径98%