분말 분급 기술은 분말 재료의 제조 및 가공에 필수적인 요소이며, 생산 과정에서 중요한 역할을 합니다. 최근 첨단 기술과 신소재 산업의 발전으로 미세 분말 산업이 급속도로 발전했습니다. 초미분 분말의 적용은 다양한 국내 산업 분야에 걸쳐 확대되고 있으며, 더 미세한 입자 크기와 더 높은 수율에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있습니다. 분말 입자의 초미분 분급은 점점 더 어려워지고 있습니다. 기존의 분쇄 방식으로는 더 이상 단일 단계로 고품질 분말을 생산할 수 없기 때문에, 원하는 입자 크기의 제품을 분리하기 위한 분급 기술은 필수적입니다. 따라서 분급은 미세 분말의 기계적 제조에 있어 핵심 공정이 되었습니다.
분말 분류 기술
분말 분급 기술은 물리적 특성의 차이를 기반으로 입자 그룹을 분리하는 공정입니다. 예를 들어, 특정 힘장(예: 원심력, 중력, 관성력) 하에서 입자 크기, 밀도, 형상 등이 분류됩니다. 이 기술의 핵심 목표는 과도한 분쇄를 방지하고 제품의 균일성을 향상시키는 것입니다. 화학, 식품, 광물 가공, 제약 등의 산업에서 널리 사용됩니다. 사용 매체에 따라 습식 분급(물 매체)과 건식 분급(공기 매체)으로 나뉩니다. 건식 분급은 높은 효율과 운영 편의성으로 인해 주류 기술로 자리 잡았습니다.
습식 분류
습식 분급 장비에 주로 사용되는 매체는 물입니다. 수압식 분급의 가장 큰 장점은 입자 분산을 촉진하는 능력입니다. 물에서는 입자 간의 정전기력 및 기타 상호작용이 약해져 응집이 감소하고 더 나은 분급 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 수압식 분급에는 몇 가지 단점이 있습니다. 분급 후 입자가 물에 젖게 되어 최종 제품을 얻기 위해 고액 분리 및 건조 공정이 필요합니다. 이러한 과정에서 분말의 재응집 및 고결 현상이 불가피하여 후처리 비용이 증가합니다. 습식 분급은 주로 중력 침강법과 원심분리법의 두 가지 형태로 이루어집니다.
중력 침강 기반 습식 분급은 중력과 분리 저항의 차이에 의존합니다. 분급 장비에서 매질은 수평으로 흐르고, 분급될 분말은 공급 입구를 통해 매질로 유입됩니다. 입자는 매질 내에서 지속적으로 분산되고 침전되며, 크기 또는 질량이 다른 입자는 각기 다른 속도로 침전됩니다. 동시에, 매질의 흐름은 입자에 수평 속도를 부여합니다. 크기가 다른 입자는 서로 다른 수평력을 받으며, 이로 인해 수평 속도가 달라집니다. 따라서 크기가 다른 입자는 서로 다른 궤적을 따라 이동합니다. 입자가 바닥에 침전되면 크기에 따라 균일하게 분포됩니다. 바닥에 있는 다중 챔버 구조는 원료를 입자 크기에 따라 여러 등급으로 분류할 수 있도록 하여 다단계 분급 공정을 구현합니다.
중력 침전 분류의 개략도
원심 습식 분급은 크기가 다른 입자가 받는 원심력의 차이를 이용하여 조대 입자와 미대 입자를 분리하는 방법입니다. 분급할 슬러리 입자는 공급 입구를 통해 접선 방향으로 일정 속도로 사이클론 챔버로 펌핑됩니다. 챔버에 진입한 입자는 챔버 벽에 부딪혀 회전 운동을 합니다. 질량이 크고 원심력이 강한 조대 입자와 무거운 입자는 바깥쪽으로 이동하여 주변을 따라 쌓입니다.
그런 다음 중력에 의해 원뿔형 챔버를 따라 나선형으로 아래로 내려가 모래 배출구를 통해 빠져나갑니다. 원심력이 약한 미세 입자는 벽에 도달하기 전에 쌓이는 거친 입자에 의해 방해를 받아 중앙 근처에 남습니다. 이로 인해 중앙의 작은 입자부터 가장자리의 거친 입자까지 균일하게 분포됩니다. 연속 공급을 통해 크기에 따라 분류되고, 거친 입자는 주변부에 쌓입니다. 중앙 근처의 미세 입자는 압착되어 상단 배출구를 통해 흘러나옵니다. 이를 통해 미세 입자를 성공적으로 분리할 수 있습니다.
하이드로사이클론 작동 원리의 개략도
건조 분류
건식 분급은 공기를 매개체로 사용하는 방법입니다. 물을 사용하지 않으므로 분급된 분말은 탈수, 건조, 분산과 같은 후속 단계가 필요하지 않습니다. 현재 건식 분급은 분급의 주류를 이루고 있습니다. 분급 과정에서 입자에 작용하는 힘의 종류에 따라 건식 분급은 중력 분급, 관성 분급, 원심 분급으로 나눌 수 있습니다.
중력 및 관성 분류 장비는 다양한 구조적 형태를 띠지만, 그 원리는 근본적으로 유사합니다. 관성 분류는 서로 다른 질량을 가진 입자의 관성 차이에 의존하여 장비 내에서 입자들이 서로 다른 궤적을 따라 이동하게 합니다. 중력 분류는 중력 하에서 서로 다른 질량을 가진 입자의 침강 속도 차이를 기반으로 입자를 분리하여, 서로 다른 운동 경로를 생성합니다.
두 가지 형태의 건조 분류
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