超细（纳米级）搅拌磨机的研制开发

摘要：本文针对超细（纳米级）搅拌磨机的现况及发展、超细（纳米级）分散研磨技术的原理、超细（纳米级）研磨机的构造、现有设备的来源、进行了探讨。
关键词：超细（纳米级）搅拌磨机分散研磨技术市场开发
一、超细（纳米级）搅拌磨机的用途
主要用于磁性材料、粉未治金、涂料、油漆等行业的物料超细粉碎，是近年国内应用雷蒙研磨理论和吸收国外先进研磨设备的技术后发展起来的；属技术含量较高的现代超细研磨设备。
二、超细（纳米级）搅拌磨机的市场开发价值
1、二十一世纪，纳米级材料的发展，应用是大势所趋，需要大量的超细（纳米级）搅拌磨机这类设备。
2、据调查并预测，国内对超细（纳米级）搅拌磨机年需求量是：LJM-1000-A型连续式磨机5180台以上，210L型循环式磨机6500台以上。据调查，国内中、大型超细（纳米级）搅拌磨机工业化生产程度不高，现主要是小容量的超细搅拌磨机生产技术较成熟。余缺主要通过国外引进和沿续使用原落后淘汰的球磨机设备补充。
若研制开发研磨能力在0.5t/台.时以上、研磨细度在0.5μm以下的大、中型超细（纳米级）搅拌磨机设备，且设备运行安全、可靠、自动化程度高，则更具强劲的市场竞争力。
3、市场单价情况
按现在市场价：循环式210L型磨机销售价为20万元/套，连续式LJM-1000-A型磨机销售价为10万元/套，其销售利税在40%以上。因此，研制开发大、中型超细（纳米级）搅拌磨机具有广阔的市场前景。
4、该设备的研制开发技术性可行，投入开发资金较少，加工设备无特殊要求，制造成本低。
5、设备型号规格的确定
根据磁性材料、粉未治金、涂料、油漆等行业的产品工艺特点、产量要求和市场开发预测结果，确定研制LJM-1000-A连续式和210L型循环式超细（纳米级）搅拌磨机较有市场价值。
三、超细磨机的组成及工作原理
1、超细搅拌磨机组成：主要由双速电机、圆弧齿蜗轮减速器、搅拌器、（或搅拌贮桶）、物料输送泵、自动控制等部分组成。2、搅拌磨工作原理：电机经减速后，驱动搅拌装置，使研磨球介质和物料在整个研磨罐内作不规则翻转，使球介质与物料之间产生相互撞击研磨、致使物料磨得很细，并达到均匀分散的效果；如此循环，直至获得所需细度的纳米级产品。（如简图所示）：

五、设备的关键技术设计
1、搅拌器结构
搅拌器是超细（纳米级）搅拌磨机的核心部分，搅拌器的结构决定了磨机的生产能力和研磨效率，经过多次计算和模拟实验，确定搅拌器的棒与棒间夹角为40°，棒间距为48mm，棒与罐体内壁间距为是45mm，棒与罐底间距为35mm。搅拌磨材料为4CrMn12VB，并进行特殊的工艺处理，使其工作耐磨时间达800小时以上。
2、搅拌磨罐的冷却结构
搅拌磨罐的冷却作用是将罐内产生产大量热能带走，而降低磨机和物料的温度。温度低，则物料的分散性好，物料超细微粒不容易聚在一起，从而加快了研磨速度，增加了磨机的生产能力，提高了产出物料的均匀度。为此，设计采用独特的螺旋状走向的冷却夹套结构，可增大冷却面积，能迅速将罐内研磨时产生的热量带走，会产生较好的冷却效果。
3、搅拌磨罐的罐底宜采用圆弧过渡结构，可消除研磨死角，使产出物料更加均匀。
4、研磨介质比的确定：经理论计算和模拟实验确定，研磨介质比（搅拌磨罐的容积和磨球之比）为1：0.65较为合理。
5、筛网的设计：进出口筛网设计得是否合理，关系到物料流动是否顺畅，筛网有效网孔总面积过小，则容易堵塞：有效网孔总面积过大，则会降低研磨效果。进、出口筛网网孔有效总面比设计为1：1.5较适宜。
210L机型宜采用孔宽为1.2mm的条状孔较好；进口筛网有效总面积为26cm2，出口筛网有效面积为38cm2。
LJM机型采用1.5mm孔宽的条状孔；进口筛网有效总面积为32cm2，出口筛网有效总面积为42cm2。
模拟试验结果，上述筛网孔的设定，物料流动顺畅，研磨效果较佳。
6、联轴器联接方式设计：采用铜丝石棉板作摩擦传动，使电机、减速器等得到了很好的过载保护。
7、设计选用中采用多极、双速电机，磨机自动化控制设计为延迟保护直接起动，可解决超重载荷电机无法直接起动的难题。
六、磨机生产制造工艺重点工序
磨机生产制造工艺重点工序主要有：1、主轴、筛网、搅拌棒等的热处理工艺；2、搅拌器装配参数的保证；3、搅拌磨罐底的过渡圆角；3、搅拌磨罐的圆度控制；4、整机装配的垂直度控制。
七、磨机研磨效果试验效果情况
1、210L型磨机试验结果：①研磨硫酸烧渣铁磁系列产品：给料粒度为20μm、产出物料粒度为0.5μm时，研磨能力为625kg/小时.台；
2、LJM-1000-A型磨机试验结果：①研磨硫酸烧渣铁红系列产品：给料粒度为20μm、产出物料粒度为0.5μm时，研磨能力为530kg/小时.台。
试验中，两种磨机运转平稳、安全可靠。
八、结论
超细（纳米级）搅拌磨机的研制开发，在理论上可行，在试验中 LJM-1000-A型和210L型超细（纳米级）搅拌磨机质量、性能等指标处于国内领先水平，可作定型或批量生产。

参考文献：
1、化工容器及设备简明设计手册（二版贺匡国主编化学工业出版社）
2、化工设备设计手册（（朱有庭，曲文海，于浦义主编化学工业出版社）
3、中国粉体技术2006（第4期）
4、中国粉体工业通鉴2006-2009（粉体技术篇）