Nhu cầu về bột siêu mịn (thường có kích thước hạt dưới 10 μm hoặc thậm chí 1 μm) đã tăng trưởng theo cấp số nhân trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao, bao gồm dược phẩm, gốm sứ tiên tiến, điện tử và hóa chất đặc biệt. Đạt được cả hai nghiền siêu mịn Và phân loại chính xác rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và chức năng của sản phẩm. Bài viết này khám phá cơ chế hoạt động song song của máy nghiền siêu mịn và máy phân loại hiện đại để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này.
Tiêu chuẩn công nghiệp cho “Siêu mịn” là gì?
- Bột siêu mịn: d97 ≤ 10 μm (tương đương với 1500 mesh trở lên)
- Siêu nhỏ: d97 ≤ 2 μm (trên 6000 lưới)
- Nanomet: d50 < 100 nm (hiếm khi đạt được bằng phương pháp xử lý khô; thường yêu cầu nghiền ướt hoặc các quy trình đặc biệt)
Hiện nay, phạm vi mục tiêu chính cho máy nghiền siêu mịn khô là 1–20 μm, với phân bố kích thước hạt rất hẹp (khoảng = (d90–d10)/d50 thường được kiểm soát trong khoảng 1,2–1,6).
Các loại máy nghiền siêu mịn chính và nguyên lý hoạt động của chúng
| Loại thiết bị | Nguyên lý nghiền | Điển hình d97 | Hệ thống phân loại | Vật liệu điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Tầng sôi Máy nghiền phản lực | Các luồng khí phản lực tốc độ cao; va chạm hạt-hạt | 1–20 μm | Bộ phân loại tuabin tốc độ cao tích hợp | Talc, kaolin, mica, muội than, silica |
| Máy nghiền tia loại đĩa | Các tia phản lực phẳng đối diện | 2–30 μm | Bộ phân loại xoáy cưỡng bức bên ngoài | GCC, wollastonite, bari sulfat |
| Cơ khí Máy nghiền va đập + Máy phân loại (ACM, ICM, MS) | Rotor + lớp lót va chạm + cắt | 3–30 μm | Bộ phân loại tuabin bên trong hoặc bên ngoài | GCC, than chì, than đen nhiệt phân |
| Máy nghiền va đập tốc độ cao | Chốt/búa | 5–100 μm | Bánh xe phân loại tích hợp | Vật liệu có độ cứng trung bình |
| Máy nghiền tia lốc xoáy (QLM/MQL) | Nhiều vòi phun + đường ống tuần hoàn | 1–15 μm | Phân loại động lực nội bộ | GCC, tro bay, bột gốm |
| Máy nghiền hơi nước (s-Jet) | Hơi nước quá nhiệt 300–400°C | 0,2–5 μm | Giống như máy nghiền khí nén nhưng năng lượng cao hơn | TiO₂, Al₂O₃, vật liệu pin |
Quá trình nghiền siêu mịn thực sự được thực hiện như thế nào?
1. Va chạm giữa các hạt thay vì va chạm kim loại
Trong máy nghiền phản lực, các hạt có thể tăng tốc lên tới 300–1200 m/giây.
Năng lượng va chạm gấp 10–100 lần năng lượng của máy nghiền cơ học, cho phép các hạt vỡ dọc theo các mặt phân cắt tinh thể thay vì vỡ ngẫu nhiên.
- Nhiều cơ chế năng lượng hoạt động đồng thời
- Máy nghiền phản lực: va chạm + cắt + làm mát giãn nở
- Máy nghiền siêu mịn cơ học: va đập + cắt + mài mòn
- Máy nghiền hơi nước: động năng cao hơn + làm mềm nhiệt
- Hiệu ứng mài tự nhiên
Các hạt thô lưu lại lâu hơn trong trường ly tâm, trong khi các hạt mịn bị loại bỏ ngay lập tức → nghiền chọn lọc.
Phân loại chính xác được thực hiện như thế nào?
Hệ thống nghiền siêu mịn hiện đại hoàn toàn dựa vào bộ phân loại động lực xoáy cưỡng bức (bộ phân loại tuabin).
Nguyên lý này rất đơn giản nhưng lại cực kỳ hiệu quả.
Công thức tính kích thước cắt đơn giản:
d50 ≈ √[(18μ·Q)/(π·ρp·n2·r²·Z)]
Ở đâu:
- ρp: mật độ hạt
- N: tốc độ rôto
- Z: số lượng lưỡi dao
- Hỏi: luồng không khí
Các tính năng thiết kế chính cho phép d97 ≤ 10 μm có đường cắt sắc nét
| Tính năng thiết kế | Chức năng |
|---|---|
| Tốc độ quay cao | 2000–18.000 vòng/phút → lực ly tâm mạnh |
| Đường kính bánh xe phân loại lớn | Tăng bán kính tách, cải thiện độ sắc nét |
| Nhiều cửa hút gió phụ | Giảm thiểu ô nhiễm bột thô |
| Khoảng cách rôto có thể điều chỉnh | Tinh chỉnh sự cân bằng giữa đầu ra và điểm cắt |
| Rotor gốm chống mài mòn | Duy trì độ chính xác ở tốc độ cao |
| Điều khiển VFD | Điều chỉnh d50 theo thời gian thực với độ chính xác ±0,5 μm |
Dữ liệu trường hợp thực tế (2024–2025)
| Vật liệu | Mô hình thiết bị | Nạp d50 | Sản phẩm d97 | Khoảng cách | Dung tích |
|---|---|---|---|---|---|
| GCC | Hosokawa Alpine AFG-400 | 25 μm | 3,5 μm | 1.35 | 800 kg/giờ |
| Bột talc | Netzsch CGS-150 | 18 μm | 2,0 μm | 1.18 | 600 kg/giờ |
| Carbon đen nhiệt phân | Miên Dương Lưu Năng LFJ-420 | 12 μm | 4,2 μm | 1.45 | 300 kg/giờ |
| Mica (xay ướt sau đó tinh chế khô) | Thanh Đảo Vina TBM-800 + ATP-400 | 35 μm | 6,5 μm | 1.25 | 1,2 tấn/giờ |
Tại sao “Máy nghiền phản lực + Máy phân loại” lại trở thành tiêu chuẩn tuyệt đối của ngành?
- Không có ô nhiễm kim loại (quan trọng đối với vật liệu pin và chất độn cao cấp)
- Duy trì hình dạng hạt (giống tấm, góc cạnh) → gia cố tốt hơn bột nghiền bi cầu
- PSD cực kỳ hẹp: mật độ đóng gói cao hơn và hiệu suất cơ học mạnh hơn trong nhựa/cao su
- Có thể mở rộng: từ quy mô phòng thí nghiệm 50 g/h đến quy mô công nghiệp 5 t/h
- Tuổi thọ dài: các bộ phận chịu mài mòn được thiết kế cho 8760 giờ/năm, hoạt động liên tục
Phần kết luận
Máy nghiền siêu mịn hiện đại không còn dựa vào “lực đập mạnh” nữa.
Chúng đạt được kết quả cực kỳ mịn bằng cách kiểm soát chính xác năng lượng va chạm của các hạt + chiết xuất tức thời các hạt mịn với phân loại xoáy tốc độ cao, tạo thành một vòng khép kín nghiền → phân loại → đưa bột thô trở lại.
Đây là lý do tại sao d97 2–5 μm và span < 1,4 đã trở thành chuẩn mực hiệu suất thường quy trong các ngành công nghiệp khoáng sản phi kim loại và cacbon đen thu hồi.
Epic Powder, hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi hữu ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng trực tuyến của Zelda nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác.
— Đăng bởi Emily Chen
