Nghiền siêu mịn đã trở thành một công nghệ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp như khoáng sản, hóa chất, vật liệu composite, gốm sứ và vật liệu năng lượng mới. Do các ứng dụng đòi hỏi kích thước hạt mịn hơn - thường là D97 dưới 10 μm hoặc thậm chí dưới micron - các nhà sản xuất ngày càng dựa vào các thiết bị nghiền siêu mịn tiên tiến như máy nghiền biS, máy nghiền phản lựcS, máy phân loại không khícát máy nghiền turbo vân vân.
Tuy nhiên, việc xử lý vật liệu có độ cứng, hình dạng và đặc điểm cấu trúc rất đa dạng đặt ra một số thách thức kỹ thuật. Hiểu được những thách thức này là điều cần thiết để thiết kế các hệ thống nghiền siêu mịn đáng tin cậy, hiệu quả và ổn định.
Tác động của độ cứng vật liệu đến hiệu quả nghiền
Vật liệu có độ cứng cao làm tăng độ mài mòn và tiêu thụ năng lượng
Các vật liệu như thạch anh, silic cacbua, nhôm oxit và oxit đất hiếm có độ cứng Mohs cao, dẫn đến:
- Sự mài mòn nhanh chóng của lớp lót, vật liệu nghiền và bộ phân loại
- Tiêu thụ năng lượng cao hơn vì cần lực tác động lớn hơn
- Kiểm soát kích thước hạt không ổn định do hao mòn thiết bị
Điều này đòi hỏi phải sử dụng lớp lót chống mài mòn (nhôm oxit, zirconia, SiN) và đầu vào năng lượng được tối ưu hóa.
Vật liệu có độ cứng thấp có thể gây ra hiện tượng mài quá mức
Các vật liệu mềm (ví dụ như bột talc, thạch cao, muội than) dễ bị gãy, dẫn đến:
- Bột mịn quá mức
- Phân bố kích thước hạt mở rộng
- Giảm hiệu quả sản xuất
Việc duy trì tốc độ phân loại và luồng không khí ổn định là điều cần thiết để tránh tình trạng quá tải hạt mịn.
Ảnh hưởng của hình thái hạt đến hành vi nghiền
Vật liệu dạng vảy hoặc dạng sợi khó nghiền
Các vật liệu như mica, than chì, wollastonite hoặc canxi cacbonat dạng kim thường bị biến dạng thay vì gãy. Những thách thức bao gồm:
- Khó khăn trong việc đạt được kích thước siêu mịn thực sự
- Hình dạng hạt không đồng đều sau khi nghiền
- Xu hướng quấn quanh vật liệu mài hoặc rôto
Thường cần đến các thiết bị chuyên dụng như máy nghiền va đập cơ học có bộ phận cắt mạnh.
Vật liệu kết tụ làm giảm độ ổn định của độ mịn
Một số loại bột (ví dụ, silica, nhôm hydroxit, nano-CaCO₃) có năng lượng bề mặt cao và có xu hướng kết tụ:
- Giảm độ chính xác phân loại
- Tăng tải trọng trả về
- Yêu cầu năng lượng phân tán liên tục
Việc thêm chất phân tán hoặc sử dụng máy nghiền phản lực có độ nhiễu loạn cao có thể giúp giảm thiểu tình trạng này.
Vật liệu nhạy cảm với nhiệt dễ bị phân hủy
Các vật liệu như polyme, bột nông nghiệp, lưu huỳnh và một số hóa chất sẽ bị phân hủy khi nhiệt độ tăng:
- Tan chảy hoặc mềm đi khi va chạm
- Sự đổi màu hoặc phản ứng hóa học
- Tích tụ trên bề mặt bên trong
Cần phải nghiền lạnh hoặc nghiền ở nhiệt độ thấp có kiểm soát để duy trì tính toàn vẹn của vật liệu.
Độ ẩm gây ra tình trạng vón cục và tắc nghẽn
Vật liệu có độ ẩm cao hoặc hút ẩm (ví dụ, tinh bột, cao lanh, bentonit):
- Hấp thụ nước trong quá trình nghiền
- Dính vào các lớp lót hoặc bánh xe phân loại
- Tạo thành “bánh” chặn luồng không khí hoặc năng lượng tác động
Hệ thống sấy khô, khử ẩm hoặc nitơ vòng kín giúp duy trì quá trình xử lý ổn định.
Đạt được Phân loại chính xác với nhiều vật liệu đa dạng
Quá trình nghiền siêu mịn đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa máy nghiền và máy phân loại. Những thách thức bao gồm:
- Duy trì sự phân bố kích thước hạt hẹp
- Tránh các hạt thô trong sản phẩm cuối cùng
- Ngăn ngừa tình trạng quá tải của bộ phân loại bằng vật liệu siêu mịn
- Điều chỉnh tốc độ phân loại, thiết kế rôto và thể tích không khí dựa trên đặc tính vật liệu
Hệ thống nghiền-phân loại tích hợp (máy nghiền bi + máy phân loại, máy nghiền tia có máy phân loại) cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn đối với các vật liệu có hình thái khó.
Lựa chọn công nghệ mài phù hợp
Các vật liệu khác nhau đòi hỏi cơ chế nghiền khác nhau:
| Đặc điểm vật liệu | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|
| Độ cứng cao | Máy nghiền tia, máy nghiền bi gốm |
| Có vảy / xơ | Máy nghiền chốt, máy nghiền va đập |
| Kết tụ | Máy nghiền phản lực, ACM có độ phân tán mạnh |
| Nhạy cảm với nhiệt | Máy nghiền lạnh, ACM nhiệt độ thấp |
| Cần độ tinh khiết cao | Máy nghiền phản lực, máy nghiền bi lót gốm |
Việc tùy chỉnh thường là cần thiết tùy thuộc vào kích thước thức ăn, độ mịn mục tiêu và ứng dụng sản phẩm.
Phần kết luận
Thiết bị nghiền siêu mịn gặp phải những thách thức đáng kể khi xử lý vật liệu có độ cứng, hình thái cấu trúc và đặc tính vật lý/hóa học khác nhau. Bằng cách phân tích cẩn thận hành vi vật liệu và lựa chọn thiết bị có cơ chế nghiền, khả năng chống mài mòn, kiểm soát nhiệt độ và độ chính xác phân loại phù hợp, các nhà sản xuất có thể đạt được sản lượng siêu mịn ổn định và hiệu suất bột chất lượng cao.
Khi các ngành công nghiệp phát triển theo hướng vật liệu hiệu suất cao hơn, công nghệ nghiền tiên tiến kết hợp với phân loại thông minh và thiết kế hệ thống tùy chỉnh sẽ tiếp tục đóng vai trò then chốt.
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
