無機(jī)非金屬礦物(wù)粉體材料必須進行表面改性後才能(néng)廣泛應用于塑料、橡膠、膠粘劑等現代高(gāo)分子新材料行業(yè)、高(gāo)聚合物(wù)基複合功能(néng)性材料及塗料等工(gōng)業(yè)中，這樣不僅可降低(dī)高(gāo)分子材料的生(shēng)産成本，同時可賦予産品某些特殊的物(wù)化性能(néng)。 但改性機(jī)裝備技(jì)術(shù)的落後已經嚴重制約了我國(guó)粉體表面改性技(jì)術(shù)的發展，如果能(néng)夠實現集研磨解聚、複合改性和分散處理等多(duō)種功能(néng)于一(yī)體，那麽對簡化粉體改性流程、提高(gāo)粉體改性質量、降低(dī)粉體改性成本等方面都是至關重要的。

複合改性機(jī)-蜂巢磨最大的特點是集幹燥、複合改性和分散處理等三種功能(néng)于一(yī)體，是一(yī)種真正高(gāo)度連續化的粉體複合改性機(jī)，而且還(hái)具有結構緊湊、體積小(xiǎo)、操作簡便、運行平穩、勞動強度低(dī)、噪聲小(xiǎo)等特點。

　　1.CM型連續式複合改性機(jī)的結構特點

　　長(cháng)沙萬榮粉體設備科技(jì)有限公司研制并生(shēng)産的蜂巢磨（簡稱CM），其主機(jī)由解聚輪、出料門(mén)、進風口、分級機(jī)、進料口、多(duō)路(lù)表面分散劑入口和喂料機(jī)組成（圖1)。

　　解聚輪為(wèi)核心關鍵部件(jiàn)，由風量幹燥腔、粉碎解聚腔和混合改性腔組成，其主體内部空間結構因形似于蜂巢（圖2)，又(yòu)具有研磨解聚和改性分散的功能(néng)，故名蜂巢磨（CM）連續式粉體複合改性機(jī)。

圖1 CM型複合改性機(jī)結構圖 圖2 CM型複合改性機(jī)剖面圖

複合改性機(jī)-蜂巢磨最大的特點是集粉體幹燥、研磨解聚、複合改性和分散處理等多(duō)種功能(néng)于一(yī)體，是一(yī)種真正高(gāo)度連續化的粉體複合改性機(jī)，還(hái)具有結構緊湊、體積小(xiǎo)、噪音(yīn)小(xiǎo)、運行平穩等特點。

　　2.複合改性機(jī)-蜂巢磨的工(gōng)作原理

　　2.1極高(gāo)的深度幹燥能(néng)力

　　超細粉體和110～130℃的熱風經物(wù)料入口送入風量幹燥腔，在腔中轉子高(gāo)速旋轉形成劇烈的湍流，達到(dào)快速負壓閃蒸幹燥的效果，數秒(miǎo)鍾之内就(jiù)能(néng)實現粉體中0.5%左右的殘餘水(shuǐ)分幾乎完全蒸發和分離，使産品含水(shuǐ)量降至0.05%的深度幹燥水(shuǐ)平。深度幹燥的粉體為(wèi)後續複合改性和分散處理打下(xià)了良好的基礎。

　　2.2獨特而先進的研磨解聚理念

　　深度幹燥後的微粉進入粉碎解聚腔，粉碎解聚腔中解聚輪以160m/s的線速度高(gāo)速轉動，再加上(shàng)引風機(jī)形成的負壓效果，驅動粉體物(wù)料高(gāo)速螺旋狀上(shàng)升，形成巨大的離心力。圓柱狀筒體内壁靜(jìng)态的鋸齒（定子）和快速旋轉的解聚輪葉片（轉子）之間最短距離僅為(wèi)約3mm，因此，粉體物(wù)料在高(gāo)速螺旋上(shàng)升過程中，不斷地與定子和轉子碰撞、摩擦和剪切。當離心力、碰撞力、摩擦力和剪切力所組成的合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超細粉體顆粒軟團聚的表面能(néng)時，粉體顆粒在極短的時間（3-5s）内就(jiù)會(huì)被充分打散和完全解聚。

　　整個(gè)解聚和打散過程中完全不同于傳統的攪拌磨或重力錘，是一(yī)種全新的解聚打散理念。整個(gè)主機(jī)中隻有解聚輪是運轉設備，結構簡單，運行平穩，可長(cháng)周期安全運轉，加上(shàng)筒體内壁和解聚輪都采用了特殊的滲碳處理技(jì)術(shù)，大大提高(gāo)了設備的耐磨性和使用壽命。

　　2.3高(gāo)度連續化的三級複合改性和分散處理技(jì)術(shù)

　　完全解聚後的超細粉體以劇烈的湍流形态進入混合改性腔，同時液化後的三種改性劑（根據實際需要選擇1～3種）和分散劑通(tōng)過壓縮空氣分别從(cóng)圖1所示的7、8、9、10四個(gè)入口噴嘴，以霧化形式被連續、穩定、均勻且幾乎同時地注入混合改性腔，依次進行三級複合改性和分散處理；由于三種改性劑和分散劑注入時存在空間位置差距（10～20cm，型号不同差距不同），因此，改性劑和分散劑與粉體接觸的時間也存在微小(xiǎo)的差距，非常有利于依次進行三級複合改性和分散處理。

　　整個(gè)混合改性腔是一(yī)個(gè)圓柱體結構，沒有任何死角。當改性劑用量為(wèi)改性粉體量的0.8%～1.2%時，活化率可達99%以上(shàng)。通(tōng)過形成化學鍵或物(wù)理纏繞，表面改性劑和分散劑與超細粉體之間形成牢固的化學鍵耦合或機(jī)械物(wù)理纏繞；通(tōng)過精準計算(suàn)改性劑的用量和過剩系數，最終可基本上(shàng)形成單分子包覆膜。

一(yī)般的通(tōng)用設備處理時間需15～30min，物(wù)料與改性劑間才能(néng)分散良好并接觸充分，形成改性劑在粉體顆粒表面的均勻包覆。而本機(jī)的改性劑采用了霧化處理，粉體物(wù)料又(yòu)處于一(yī)種劇烈的湍流狀态，物(wù)料與改性劑得到(dào)充分混合，隻需3～5s就(jiù)能(néng)完成混合改性過程，從(cóng)而縮短了在混合改性腔中的處理時間，并提高(gāo)了包覆率。整個(gè)流程中，從(cóng)微粉進料到(dào)改性粉體從(cóng)CM主機(jī)出料并進入分離包裝系統，隻需30～50s。 　2.4型号及主要技(jì)術(shù)參數

　　 表1 蜂巢磨技(jì)術(shù)參數表

　　CM型連續式粉體複合改性機(jī)的氣體流量、主機(jī)功率、生(shēng)産能(néng)力等工(gōng)藝條件(jiàn)都可以在一(yī)定的範圍内調節。整套裝置的生(shēng)産能(néng)力可通(tōng)過變頻調速調節主機(jī)功率、鼓風機(jī)功率和引風機(jī)功率來調整，以此達到(dào)降低(dī)功耗的目的。

　　3.CM型連續式粉體複合改性工(gōng)藝流程

　　CM型連續式粉體複合改性工(gōng)藝如圖3所示。

　　圖3 CM型連續解聚改性新工(gōng)藝

　　1.原礦倉；2.給料螺旋輸送機(jī)；3.計量螺旋輸送機(jī)；4.稱重傳感器(qì)；5.熱風發生(shēng)器(qì)；6.改性劑料鬥；7.改性劑計量器(qì)；8.改性劑液化器(qì)；9.壓縮空氣入口；10.物(wù)料入口管；11.機(jī)座；12.電(diàn)動機(jī)；13.風量室；14~17.改性劑分散劑入口；18.混合改性腔；19.物(wù)料出口；20.風管；21.布袋除塵器(qì)；22.包裝機(jī)；23.引風機(jī)

　　改性工(gōng)藝流程整套系統由給藥（改性劑）系統，CM型連續解聚改性主機(jī)和成品收集與除塵收集系統組成（圖3）。計量給料系統由原料倉、給料螺旋輸送機(jī)、計量螺旋輸送機(jī)和稱重傳感器(qì)組成；熱風發生(shēng)器(qì)是一(yī)個(gè)天然氣燃燒室或者采用電(diàn)加熱器(qì)結合鼓風機(jī)産生(shēng)熱風的裝置；給藥(改性劑)系統由改性劑料鬥、計量裝置、液化器(qì)和壓縮空氣入口組成。

第一(yī)步要開(kāi)啓引風機(jī)，使系統形成負壓，然後再開(kāi)啓熱風發生(shēng)器(qì)。熱風發生(shēng)器(qì)熱風溫度一(yī)般控制在110~130℃之間，熱風依次進入CM主機(jī)和分離包裝系統，對整個(gè)系統進行預熱。系統預熱後，超細粉體由原料倉依次進入計量器(qì)、螺旋給料輸送機(jī)，在物(wù)料入口管中與壓縮熱風彙合送入風量室幹燥腔。在幹燥腔中轉子高(gāo)速旋轉下(xià)，微粉物(wù)料形成劇烈的氣旋，達到(dào)快速負壓閃蒸幹燥的效果，數秒(miǎo)鍾之内就(jiù)能(néng)實現殘餘水(shuǐ)分幾乎完全蒸發和分離，使産品中最終含水(shuǐ)量達到(dào)0.05%的深度幹燥水(shuǐ)平。 深度幹燥後的微粉進入粉碎腔，微粉在高(gāo)速螺旋上(shàng)升過程中，不斷地與筒體内壁定子和解聚輪轉子之間産生(shēng)巨大的碰撞力、摩擦力和剪切力，粉體顆粒将在極短的時間（3-5s）内就(jiù)被充分打散和完全解聚。 完全解聚後的超細粉體以劇烈的湍流形态進入混合改性腔，液化後的改性劑（1～3種改性劑可選）和分散劑通(tōng)過壓縮空氣分别從(cóng)四個(gè)噴嘴噴霧進入，以霧化形式被連續均勻地、幾乎同時地注入混合改性腔，依次進行三級複合改性和分散處理。 混合改性腔内，粉體物(wù)料運動形态又(yòu)處于一(yī)種劇烈的湍流狀态，從(cóng)而使物(wù)料與改性劑得到(dào)充分混合，3～5s之内就(jiù)完成了混合改性過程，在改性劑用量僅為(wèi)0.8%～1.2%的條件(jiàn)下(xià)，就(jiù)能(néng)确保活化率達到(dào)99%以上(shàng)，最終基本上(shàng)形成單分子包覆膜。 　　 　 不同物(wù)料、不同用途有著(zhe)不同的改性工(gōng)藝要求。CM主機(jī)中定子、轉子之間的強烈摩擦都會(huì)産生(shēng)熱量，如何維持系統的熱量平衡？除了調節燃氣溫度之外，還(hái)可通(tōng)過調節引風機(jī)的轉速改變空間速度大小(xiǎo)和停留時間來調節CM主機(jī)内溫度。物(wù)料出CM主機(jī)後經風管進入布袋除塵分離器(qì)得到(dào)産品并包裝，熱風經引風機(jī)排空（熱風餘熱可用于預熱和液化改性劑）。 　4.CM型連續式粉體複合改性機(jī)優勢

　　整個(gè)CM型連續解聚改性工(gōng)藝過程在負壓下(xià)操作，連續化程度高(gāo)、改性劑預先液化并霧化給料、給料自(zì)動計量、系統溫度可調、給料速度可控、成品氣流輸送、無粉塵污染，可實現規模化生(shēng)産，且操作簡便、運行平穩、勞動強度低(dī)。同時，可根據改性劑的性質實現自(zì)動調節運行技(jì)術(shù)參數、改性溫度和停留時間，确保對超細粉體良好的改性效果和分散效果。

　　CM型連續式粉體複合改性機(jī)現已申請國(guó)家發明專利——《一(yī)種蜂巢磨》（專利号為(wèi)：ZL201430222902.0）和六個(gè)緊密相(xiàng)關的實用新型專利，堪稱我國(guó)超細粉體連續式複合改性和分散處理技(jì)術(shù)的重大突破。蜂巢磨被譽為(wèi)技(jì)術(shù)、科技(jì)、 自(zì)主、工(gōng)藝、新材料的革命裡(lǐ)程碑。

　　5.CM型連續式粉體複合改性機(jī)應用

　　CM型連續式粉體複合改性機(jī)特别适用于硬脂酸類、各種偶聯劑、透氣薄膜專用碳酸鈣、 碳纖維、碳素纖維、硫酸鋇（重晶石）、氧化鋁、氫氧化鋁（鎂）、滑石、新能(néng)源電(diàn)池磷酸鐵等需要幹燥、解聚、表面包覆改性的行業(yè)。其改性和解聚效果、工(gōng)藝性能(néng)都明顯強于國(guó)内現有粉體改性設備。

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