Dieser Artikel erläutert Zweck, Funktionsprinzipien und Arten von Anlagen zur Klassierung ultrafeiner Pulver. Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Trocken- und Nassverfahren, gängige Klassierer wie Zentrifugal- und Strahlklassierer sowie deren Anwendungen in der modernen Industrie.
Zweck und Bedeutung der Klassifizierung
Mechanisch hergestellte Ultrafeinpulver erreichen oft nicht die gewünschte Partikelgröße in einem einzigen Mahlvorgang, was typischerweise zu einer breiten Partikelgrößenverteilung führt. Moderne industrielle Anwendungen erfordern jedoch häufig Ultrafeinpulver mit spezifischen, kontrollierten Partikelgrößenverteilungen. Darüber hinaus erreicht während des Mahlprozesses üblicherweise nur ein Teil der Partikel die Zielgröße, während andere ungeeignet bleiben. Werden die geeigneten Partikel nicht umgehend abgetrennt, sondern zusammen mit den ungeeigneten erneut vermahlen, verschwendet dies nicht nur Energie, sondern kann auch zu einer Übervermahlung des Materials führen. Daher ist die Klassierung ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von Ultrafeinpulvern. Sie dient einem doppelten Zweck: der Kontrolle der Partikelgrößenverteilung des Produkts und der effizienten Abtrennung geeigneter Partikel zur Steigerung der Produktionseffizienz und Produktqualität.
Grundprinzipien der Klassifizierung
In einem im weiteren SinneDie Klassifizierung beinhaltet die Einteilung von Partikeln in verschiedene Gruppen auf der Grundlage von Unterschieden in ihren Eigenschaften wie Größe, Dichte, Farbe, Form, chemischer Zusammensetzung, Magnetismus oder Radioaktivität.
In einem engere Bedeutung Die Klassifizierung nach Partikelgröße beruht darauf, dass Partikel unterschiedlicher Größe in einem Medium Kräften unterschiedlicher Stärke ausgesetzt sind – wie Zentrifugalkraft, Schwerkraft und Trägheitskraft –, wodurch sie unterschiedliche Bahnen verfolgen und sich somit trennen.
Je nach verwendetem Medium kann die Klassifizierung von ultrafeinen Pulvern in trockene und nasse Verfahren unterteilt werden.
- Trockenklassifizierung Es nutzt Luft als Medium. Es bietet niedrige Kosten und eine bequeme Bedienung, steht aber vor Herausforderungen wie potenzieller Staubbelastung und manchmal begrenzter Klassifizierungsgenauigkeit.
- Nassklassifizierung Es verwendet ein flüssiges Medium. Es bietet eine hohe Klassiergenauigkeit und eliminiert die Gefahr von Staubexplosionen. Allerdings sind zusätzliche nachgelagerte Prozesse wie Entwässerung, Trocknung und Abwasserbehandlung erforderlich.
| Klassifizierungsmethode | Gerätebezeichnung | Klassifizierung Partikelgröße D97/μm | Verarbeitungskapazität |
| Trockenklassifizierung | MS Impeller-Klassierer | 3 ~ 150 | 50 ~ 12.000 kg/h |
| MSS-Klassifikator | 2 ~ 45 | 30 ~ 8.000 kg/h | |
| ATP-Klassifikator | 3 ~ 180 | 50 ~ 35.000 kg/h | |
| LHB-Klassifikator | 5 ~ 45 | 500 ~ 10.000 kg/h | |
| O-Sepa-Klassifikator | < 10 | 30 ~ 8.000 kg/h | |
| Nassklassifizierung | GSDF Ultrafeinzyklon | 3 ~ 10 | 1 ~ 25 m³ (Suspension) |
| Horizontale Spirale Zentrifugalklassierer | 1 ~ 10 | 1 ~ 20 m³ (Suspension) | |
| Hydrozyklon mit kleinem Durchmesser (Gruppe) | 3 ~ 45 | 1 ~ 50 m³ (Suspension) |
Einführung in die Ultrafeinklassierungsgeräte
Heute gibt es eine große Vielfalt an Geräten zur Ultrafeinklassifizierung, die sich hauptsächlich nach dem verwendeten Fluidmedium in trockene und nasse Typen unterteilen lassen.
Trockenklassiergeräte
Trockenklassieranlagen lassen sich weiter nach ihrem Funktionsprinzip unterteilen:
• Gravitationsklassifikatoren: Partikel werden anhand der Unterschiede ihrer Sinkgeschwindigkeiten in einem Gravitationsfeld getrennt. Gängige Typen sind horizontale und vertikale Strömungsklassifikatoren.
• Inertialklassifikatoren: Durch die Nutzung von Unterschieden in der Partikelmasse (und damit der Trägheit) lassen sich bei Änderung der Strömungsrichtung separate Trajektorien erzeugen, was eine Klassifizierung ermöglicht. Aktuelle Geräte erreichen eine Klassifizierung bis zu einer Größe von etwa 1 Mikrometer. Die effektive Unterdrückung von Partikelagglomeration und Wirbelströmen verspricht eine präzisere und effizientere Klassifizierung im Submikrometerbereich.
• Zentrifugale Klassifikatoren: Eine ultrafeine Klassifizierung wird durch die Erzeugung eines starken Zentrifugalkraftfeldes erreicht, was eine weit verbreitete Kategorie darstellt. Diese kann nach Strömungsfeldtyp unterteilt werden:
◦ Freier Vortex-Typ: Umfasst Modelle wie DS und SLT.
◦ Erzwungener Wirbeltyp: Umfasst Modelle wie MC, MS, MSS, ATP, MP und Turbinenklassifikatoren.
• Jet-Klassifizierer: Diese Geräte vereinen mehrere Prinzipien, darunter die Trägheitsklassifizierung, die schnelle Klassifizierung und den Coandă-Effekt. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:
1. Keine beweglichen Teile im Klassifizierungsbereich, was eine einfache Wartung und einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet.
2. Strahlströme helfen bei der Vordispergierung des Pulvers.
3. Die Partikel gelangen unmittelbar nach der Dispersion in die Klassifizierung, wodurch eine erneute Agglomeration wirksam unterdrückt wird.
4. Kann mehrere Produktfraktionen erzeugen; die Partikelgröße kann flexibel durch Anpassen des Klassiererblattwinkels und des Auslassdrucks gesteuert werden.
5. Hohe Klassifizierungseffizienz und präzise Schnittgröße.
Nassklassiergeräte
Zu den Nassklassieranlagen zählen hauptsächlich auf Schwerkraft basierende hydraulische Klassierer und auf Zentrifugalkraft basierende hydraulische Klassierer.
• Mechanischer Klassierer: Spiralklassierer: Das Austragsmaterial einer Mahlmühle gelangt in diesen Klassierer. Qualifizierte Feinpartikel laufen über, während sich grober Sand am Boden absetzt, durch eine rotierende Spirale oder einen Rechen abtransportiert und zur weiteren Vermahlung in die Mühle zurückgeführt wird. Es handelt sich um einen Klassierer für mittlere bis feine Partikel, der hauptsächlich in Aufbereitungsanlagen in Verbindung mit Mahlmühlen eingesetzt wird.
• Kegelklassifikator: Eine einfache Konstruktion, bei der die Suspension kontinuierlich durch ein zentrales Zufuhrrohr in den Kegel geleitet wird. Sie füllt den Kegel und tritt an der oberen Peripherie über. Innerhalb des Kegels herrscht eine aufwärts und horizontale Strömung. Partikel mit einer Sinkgeschwindigkeit, die größer ist als die Aufwärtsströmungsgeschwindigkeit, sinken ab und werden als Unterlauf (Sand) abgeführt. Partikel mit geringerer Sinkgeschwindigkeit werden von der Strömung nach oben transportiert, fließen in eine Rinne über und werden als Überlauf abgeführt.
• Hydrozyklon: Bei sehr feinen Partikeln reicht das Zentrifugalkraftfeld möglicherweise nicht aus, um die Wechselwirkungen zwischen Fluid und Partikel (viskose Reibung, turbulente Diffusion) zu überwinden. Die Verteilung dieser ultrafeinen Partikel zwischen Unter- und Überlauf ähnelt der Verteilung von Wasser, d. h., sie folgt im Wesentlichen der Wasserverteilung.
• Dekanterzentrifuge (Horizontale Feststoffzentrifuge mit Förderschnecke): Zu den Hauptkomponenten gehören eine rotierende Trommel, eine Förderschnecke, ein Differenzialgetriebe, ein Gehäuse und ein Sockel. Trommel und Förderschnecke rotieren in die gleiche Richtung, jedoch mit geringfügig unterschiedlicher Drehzahl. Das Aufgabematerial tritt in die Beschleunigungskammer ein und rotiert nahezu synchron mit der Trommel. Die Partikel gelangen in das Zentrifugalkraftfeld und werden rasch getrennt. Feine Partikel fallen über einen verstellbaren Überlaufring ab, während sich grobe Partikel an der Trommelwand absetzen und von der Förderschnecke als Filterkuchen weitertransportiert werden.
Die Pulverindustrie hat als interdisziplinäres Feld in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen, und die Technologie zur Ultrafeinpartikelklassierung hat sich rasant weiterentwickelt. Angesichts des kontinuierlichen Fortschritts in Hightech-Industrien und der Entwicklung neuer Materialien steht die Klassifizierungstechnologie jedoch weiterhin vor zahlreichen Herausforderungen. Daher ist die weitere Intensivierung der Forschung im Bereich der Ultrafeinpartikelklassierung und der dazugehörigen Anlagen von großer Wichtigkeit.
Episches Pulver
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— Jason Wang, Leitender Ingenieur
