0
04136674922

معرفی بهترین دستگاه‌ های آسیاب میکرونیزه برای کاربری های مختلف

کربن بلک، ادویه جات، رنگدانه ها، تنگستن کارباید و کلسیم کربنات، در چه چیزهایی با هم مشترک هستند؟

 

پاسخ مناسب به این پرسش در ابتدای این نوشته آن است که ۹۰ درصد فرایند تولید این مواد شامل استفاده از روش های کاهش سایزی است که امروزه به منظور تولید متریال پودری مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله این روش ها می توان به: ایرکلاسیفایر، پین میل، آسیاب چکشی، جت میل و بال میل اشاره نمود.

 

همزمان با پیشرفته تر شدن محصولات و تکنولوژی ها در بازار مدرن امروزی، نیاز به داشتن متریال با خواص ویژه برای کاربری های خاص از اهمیت بیشتری برخوردار شده است. با گستردگی و تنوع کاربری ها در صنعت امروز، کسی نمی ‌تواند ادعا کند که یک دستگاه می تواند جوابگوی تمام نیازها باشد. در این نوشته به بررسی ۵ نوع از بهترین آسیاب های موجود در دنیا و کاربری های مختلف آن ها می پردازیم.

بسیاری از مهندسان با جنس موادی که قرار است در فرایندی خاص استفاده شود آشنا هستند اما با تکنولوژی های روز دنیا که برای کاهش سایز آن ها استفاده می شود، آشنا نیستند. علاوه بر معرفی ۵ نوع آسیاب میکرونیزه، در این نوشته به بررسی ۵ ماده مختلف و یک راه برای رسیدن به بهترین روش کاهش سایز آن ها نیز خواهیم پرداخت. پس همراه ما با ادامه این نوشته در عصر مواد باشید.

 

ویژگی های مکانیکی و فیزیکی مواد ورودی و محصول نهایی خود را بدانید

 

مهم ترین مرحله در انتخاب یک روش کاهش سایز، دانستن اطلاعات کلی درباره محصولی است که قرار است فرآوری شود: ویژگی های فیزیکی و اندازه ذرات تغذیه، اندازه ذرات مورد نیاز و محدوده مورد نظر در نمودار توزیع اندازه (نمودار توزیع اندازه به اطلاعات گرافیکی گفته می شود که به وسیله تست اندازه متوسط ذرات یک محصول توسط لیزر حاصل می شود، هر چه این نمودار شیب بیشتری داشته باشد، فاصله ریزترین و درش ترین ذرات نیز کمتر است).

برخی از مواد را می توان فقط با یک نوع آسیاب میکرونیزه کرد، با دانستن نکات زیر شما قادر خواهید بود که بهترین روش آسیاب را انتخاب کرده و از هرگونه ضرر و زیان احتمالی دور بمانید:

  • اندازه ذرات در فیدر یا ورودی: اندازه ذرات درشت تر به این معنی است که ذرات زمان بیشتری را در آسیاب خواهد ماند و در این صورت شما نیاز به داشتن دستگاه با ظرفیت بیشتر خواهید داشت.
  • دانستن ویژگی های مواد ورودی اهمیت دارد.
  • مواد سخت و چسبناک ممکن است باعث گرفتگی آسیاب و افت فشار شوند.
  • مواد حساس به حرارت و ذوب ممکن است در برابر ورود انرژی زیاد به داخل آسیاب حساس باشند. این نوع متریال ممکن است که به خنک کاری نیاز داشته باشند تا راندمان خوبی را در پی داشته باشند.
  • متریال های میکروسکوپی رطوبت را جذب می کنند و روی هم جمع و باعث گرفتگی آسیاب می شوند، در این حالت هوای ورودی به آسیاب باید نقش رطوبت زدایی نیز داشته باشند. در این حالت می توان از مولکولارسیو های رطوبت زدا استفاده کرد.
  • موادی که حاوی رطوبت هستند، می توانند امکان اجرای فرایند با انرژی بالا را فراهم کنند، رطوبت موجود در محصول، حرارت حاصل از خردایش را جذب خود کرده و باعث خنکاری فرایند می شود.
  • متریال هایی که سختی بالایی داشته باشند نیز ممکن باعث سایش و خردایش بدنه و قطعات آسیاب شوند.
  • ورودی انرژی زیاد به داخل آسیاب ممکن است باعث خردایش بیش از اندازه مواد شکننده شود.
  • نیروهای برخوردی استفاده شده در آسیاب های برخوردی، ممکن است باعث تولید ذرات نوک تیز شوند.
  • نیروهای فشاری و برشی معمولاً باعث تولید محصول با ذرات گرد می شوند.
  • بعضی از متریال های خاص که نسبت های بالایی دارند، در بعضی از تکنیک های کاهش سایز آسیب می بینند.
  • متریال هایی که قابل احتراق و یا سمی هستند نیز نیازمند اجرای تدابیر ویژه در طراحی آسیاب هستند.

 

 

تکنیک های کاهش سایز

 

چهار تکنیک کلی که در کاهش سایز پودر های خشک استفاده می شود، عبارتند از: برخورد، پاره کردن، اصطکاک و فشار. در برخی موارد هم ترکیبی از این تکنیک ها و یا به عبارتی اصل ها استفاده می‌ شود. در دستگاه هایی مانند کلاسیفایر میل، پین میل، آسیاب چکشی و جت میل از دو تکنیک برخورد و اصطکاک استفاده می شود. در آسیاب هایی مانند بال میل و یا مدیا میل نیز از تکنیک های فشار، پاره کردن و برخورد استفاده می شود.

پنج دستگاه معرفی شده در این نوشته، ۹۰ درصد از فرایندهای کاهش سایز را در صنایع مختلف مانند شیمی، غذا، دارو سازی، لوازم آرایشی و مواد معدنی پوشش می دهند. برای هر کدام از این روش ها، تولید یک متریال ویژه به منظور تشریح پیکربندی هرکدام از آسیاب ها، در ادامه ارائه خواهد شد.

 

۱- ایرکلاسیفایر میل برای تولید کربن بلک با کیفیت بالا

 

ایرکلاسیفایر میل یا ACM دو مکانیزم تنش مکانیکی را به منظور کاهش اندازه ذرات به کار می گیرد. تنش اول توسط چکش ها و با تماس و ضربه مستقیم چکش ها به پودر سیال شده وارد می شود. تنش دوم اصطکاک بین ذرات است که بوسیله گرداب های ایجاد شده در نزدیک لبه چکش های متحرک است. این دو مکانیزم، ۸۰ درصد کل اثر برخورد و ۲۰ درصد کل اثر اصطکاک را ایفا می کنند.

اصل اساسی این نوع آسیاب استفاده از هوا به منظور انتقال متریال به درون آسیاب، یک صفحه گردان با چکش ها برای کاهش اندازه، هوا به منظور طبقه بندی ذرات و بازه های خردایش و هوا به منظور هدایت محصول نهایی به بیرون آسیاب است.

 

 

پیکربندی ایر کلاسیفایر میل

این نام برای انواع آسیاب های برخوردی که ایر کلاسیفایر را به منظور انجام بخشی از فرایند به کار می گیرند نیز به کار برده می شود. این دستگاه به صورت گسترده ای به منظور فرآوری انواع مواد شیمیایی فاین و صنایع غذایی استفاده می شود. یکی از مهم ترین مزیت های ایرکلاسیفایر میل، انجام فرایند خردایش و طبقه بندی محصول در یک مرحله است.

 

 

۲- پین میل برای تولید ادویه

 

این دستگاه برای اولین بار به منظور آسیاب پودر کوکا تولید شد، اما بعداً به دلیل عملکرد بسیار رضایت بخش این دستگاه که قادر بود بهه صورت پیوسته و بدون مشکل نیز کارکند، در صنایع دیگری به جز تولید پودر کوکا، استفاده شد.

پین میل برای میکرونیزه کردن مواد کریستالین یا سوزنی و یا چرب که اکثراً در متریال های صنایع غذایی و دارویی یافت می شود، گزینه ایده آلی است. مشکلاتی مانند گرفتگی و ایجاد لایه در داخل دستگاه ها در پین میل به دلیل داشتن محفظه خردایش بزرگ تر کمتر دیده می شود. همچنین مصرف انرژی نیز حدود ۵۰ درصد کمتر از سایر دستگاه‌ها می باشد.

 

 

پین میل چگونه کار می کند؟

رایج ترین نوع طراحی پین میل، طرحی است که در آن یک صفحه دوار است و صفحه ای دیگر که نقش درب محفظه را نیز دارد، ثابت می باشد. نیروهای سانتریفیوژی که بوسیله گردیش سریع دیسک دوار تولید می شوند باعث چرخاندن فوق سریع ذرات در بین پین های ثابت و دوار که به صورت دایره ای روی دیسک ها تعبیه شده است می شود. اندازه متریال با عبور و برخورد با پین ها ریزتر می شود. یک دریچه خروج نیز در قسمت پایین تعبیه شده است که در اثر نیروی جاذبه مواد را به بیرون هدایت می کند. در پین میل هیچ صفحه سوراخ داری به منظور کنترل اندازه ذرات وجود ندارد.

صفحات پین میل را همچنین می توان طوری طراحی کرد که در عکس جهت هم بچرخند، این کار آن را به گزینه ای ایده آل  برای ادویه های با چربی بالا تبدیل می کند. این دستگاه نیاز به خنک سازی ندارد. طراحی محفظه عریض با صفحات که عکس هم چرخش می کنند، این دستگاه را برای آسیاب مواد چسبنده مناسب می کند و همچنین مانع از تجمیع مواد درون آن می شود.

 

پیکربندی پین میل

سه فاکتور اساسی در این نوع وجود دارد، که عبارتند از ضریب تغذیه مواد، سرعت چرخش صفحات و جریان هوا. با متغیر ساختن این پارامترها، نتایج زیر حاصل می شود:

  • افزایش میزان مواد ورودی به داخل محفظه باعث افزایش اندازه ذرات می شود و برعکس آن یعنی کاهش ضریب تغذیه مواد باعث تولید ذرات ریزتر می شود.
  • افزایش سرعت روتر یا گرداننده نیز باعث تولید مواد فاین تر و بر عکس آن باعث تولید ذرات درشت تر می شود.
  • افزایش شتاب جریان هوا باعث تولید ذرات درشت تر و بر عکس آن نیز باعث تولید ذرات ریزتر می شود.
 

 

۳- آسیاب چکشی همراه با صفحه ای برای تولید رنگدانه ها

 

یکی از بهترین روش ها برای تولید رنگدانه های فاین، آسیاب نوع چکشی همراه با یک قطعه با الگو های سوراخ متنوع روی آن است که اصطلاحاً آن را صفحه آسیاب می نامند. در این آسیاب یک شافت گردان وجود دارد که دور آن چکش هایی با لولا نصب شده است و صفحه ای قابل تعویض نیز در آن تعبیه شده است. با این دستگاه می توان ذرات فاینی از اندازه ذرات ۵۰ تا ۱۰۰ میکرون تولید کرد. این دستگاه نیاز به جریان هوا و متعاقباً موتور های تولید جریان هوای کمتری دارد و به همین دلیل و با توجه به کیفیت محصول نهایی، برای تولید رنگ دانه گزینه مناسبی می باشد.

 

 

آسیاب های چکشی چگونه کار می کنند؟

 

در این نوع آسیاب یک شافت دوار وجود دارد که روی آن تعدای چکش نصب شده اند. با گردش سریع شافت، ذرات مدام به چکش ها برخورد می کنند، ذرات در اثر برخورد با چکش شتاب می گیرند و به جداره هم خط با شافت برخورد کرده و مجدد برای خردایش بیشتر به چکش ها برخورد داده می شوند. یک صفحه با الگوهای سوراخ نیز مسئولیت طبقه بندی ذرات را دارد، ذراتی که از این سوراخ ها ریزتر باشند از آن عبور می کنند و  ذرات درشت تر مجدد برای خردایش به قسمت چکش های در حال گردش بر می گردند. با جایگزینی این صفحه با الگوی متفاوت می توان سایز بندی ذرات محصول را متغیر نمود. 

 

 

پیکربندی آسیاب چکشی

 

در کل سه نوع دسته بندی برای پیکربندی این نوع وجود دارد که برای مواد با ویژگی های فیزیکی مختلف در نظر گرفته شده اند. در یک نوع، چکش ها با لولا روی شافت بند شده اند که به دلیل افزایش خاصیت برشی، مناسب برای مواد چرب تر هستند. در نوعی که چکش ها ثابت هستند، خردایش مواد دانه مانند بهتر صورت می گیرد، نوع رکابی نیز وجود دارد که به دلیل داشتن سطح تماس بالا، مناسب برای تولید محصول بسیار فاین است.

کنترل اندازه ذرات نیز توسط یک صفحه سوراخ دار انجام می شود. الگوی سوراخ ها می توانند باعث ریز و درشت شدن محصول نهایی شوند و یا دستگاه را برای کاربری خاصی مناسب تر کنند.

 

 

۴- جت میل برای مواد تنگستن

 

جت میل به خاطر اصل خاصی که از آن بهره می برد، می تواند سخت ترین و سایشی ترین متریال ها را میکرونیزه کند، در جت میل ها، متریال در هنگام خردایش با اجزای داخل دستگاه برخورد ندارند و در اصل در برخورد با هم خرد و میکرونیزه می شوند. این روش میکرونیزه کردن مواد برای رسیدن به محصول فوق فاین و ریز و همچنین مواد فوق العاده سختی تا سختی موس ۹٫۵ مناسب می باشد.

 

برای فراوری مواد با درجه سختی بالا و بسیار سایشی، جت میل را می توان با سرامیک یا پلی اورتان مسلح ساخت. تکنولوژی های جدید این امکان را فراهم ساخته اند که قسمت کلاسیفایر را با سیلیکون کربید بسازیم و یا کامل به صورت ریخته ای از هیدروکسید آلومینیوم بسازیم. با این کار دستگاه می تواند هزاران ساعت با متریال فوق سایشی تماس داشته باشد بدون آنکه مشکلی برایش پیش بیاد.

 

 

جت میل چگونه کار می کند؟

 

منطقه خردایش در جت میل در قسمت پایین دستگاه قرار می گیرد. قسمتی که وظیفه دسته بندی مواد را بر عهده دارد کلاسیفایر نامیده می شود که در قسمت بالای جت میل قرار دارد. مواد از بالا به درون دستگاه ریخته می شود و با اثر جاذبه به پایین تا قسمت خردایش روانه می شوند. در اینجا نازل هایی، سیال را با سرعت مافوق صوت به داخل محفظه می دمند و همگی در یک نقطه متمرکز می شوند. ذرات در اثر شتاب بسیار بالا به هم برخورد و خرد می شوند. ذرات ریز در اثر جریان هوای مرکز محفظه به بالا به سمت کلاسیفایر کشیده می شوند. در اینجا ذراتی که به حد کافی ریز شده باشند اجازه خروج پیدا می کنند و ذرات درشت تر در اثر جاذبه مجدد به نقطه خردایش بازگردانده می شوند.

 

 

پیکربندی جت میل

 

همه جت میل ها دارای نازل های اسپری سیال می باشند. با تغییر اندازه جت میل تعداد آن ها نیز تغییر می کند. در کل هرچه اندازه آسیاب بزرگ تر باشد، تعداد نازل ها نیز بیشتر می شود تا بتوان میزان هوای لازم برای خردایش را به داخل محفظه اسپری کرذ. انواع نازل با طراحی های متنوع نیز برای کاربری ها یا نیازهای متفاوت وجود دارد.

 

 

۵- بال میل برای تولید پودر میکرونیزه مرغوب کلسیم کربنات

 

این تکنولوژی در طی سال ها همواره تغییر کرده است و در حال حاضر با استفاده از آن ها می توان به محصولات مرغوب و فاین خوبی دست پیدا کرد. پیش از این اندازه ذرات با این تکلنولوژی تا ۱۰ میکرون می شد، اکنون با توسعه هایی که در دنیا روی آن صورت گرفته است می توان ذراتی تا ۳٫۵ میکرون نیز با این دستگاه تولید کرد. حتی با نسخه ای که با نام تجاری d50 معروف است این عدد به ۱٫۵ میکرون نیز می رسد. این پیشرفت به خاطر بهبود عملکرد کلاسیفایر و افزایش راندمان توپ های خردایش بوده است.

در یک نمونه از این دستگاه، با به کارگیری یک کلاسیفیار با لوپ بسته، میزان بار موجود درون محفظه کنترل شده است و با کنترل وزن مواد در حال گردش درون بال میل، راندمان دستگاه افزایش یافته و در عین حال همیشه مقدار بهینه ای از مواد داخل بال میل وجود دارد. در این دستگاه، جریان هوای کلاسیفایر نیز توسط یک جریان سنج حرارتی و کنترل برد به منظور دست یافتن به یک محصول با کیفیت به صورت مداوم اندازه گیری می شود.

 

 

بال میل چگونه کار می کند؟

 

در بال میل متریال همراه با مقداری مشخصی از توپ های سرامیکی و یا فلزی در حال گردش هستند. سرعت گردش به نحوی تنظیم می شود که متریال و مواد با هر بار چرخش، یک جریان به صورت آبشار ایجاد کنند. در این حالت متریال در برخورد با توپ ها و ذرات خود، خرد می شود. اگر سرعت چرخش بالاتر رود، این آبشار از وسط شکسته می شود و به صورت شلاقی روی متریال ضربه وارد می کند و اصل برخورد مکانیکی نیز با این کار برای خردایش به کار گرفته می شود. در کل سرعت گردش باید به نحوی تنظیم شود که هر دو حالت خردایش به صورت منظم روی متریال اعمال شود.

 

پیکربندی بال میل

 

بال میل از دو اصل پاره کردن و برخورد برای خردایش متریال بهره می برد. نیروی پاره کننده وقتی حادث می شود که متریال بین دو سطح که در عکس جهت هم حرکت می کنند کشیده می شوند. ذرات نیز در هنگامی که روی توپ ها سقوط می کنند اثر برخورد را تجربه کرده و خرد می شوند.

 

پارامترهایی که عملکرد بال میل را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

 

  • با استفاده از اینورتر می توان سرعت چرخش محفظه را تغییر داد
  • کوبش سخت تر متریال و توپ ها روی هم باعث به دست آمدن مواد فاین و مرغوب تر می شود.
  • گزینش جنس توپ ها از قبیل سرامیک،کیلپبس و یا استیل.
  • سایز بدنی توپ ها بر اساس میزان تغذیه و ویژگی های محصول نهایی

 

گزینش جنس مسلح سازی آسیاب نیز در پیکربندی بال میل تاثیر گذار است، برای مواد معدنی نرم اکثراً از استیل برای مسلح سازی استفاده می شود، بعضی اوقات نیز با کروم ترکیب می شود تا از تغییر رنگ در متریال جلوگیری شود. بعضی مواقع نیز از سرامیک برای مسلح کردن جداره داخلی بال میل استفاده می شود، چرا که ممکن است سفیدی و روشنی مواد اهمیت داشته باشد و یا اینکه از آلوده شدن مواد به فلز جلوگیری شود.

 

 

نتیجه گیری:

 

تکنیک های زیادی به منظور کاهش سایز مواد و تولید پودر میکرونیزه توسط سازنده های مختلف در سرتاسر دنیا وجود دارد. بعضی ها نیز چند منظوره هستند و قادر به فرآوری رنج وسیعی از متریال ها می باشند. با وجود تمامی این گزینه های موجود، داشتن اطلاعات کافی درباره آسیاب های مختلف که وسیع‌ ترین رنج متریال را پوشش می دهند و بهترین ظرفیت ها و نتیجه های خردایش را به ما ارائه می دهند، به انتخاب گزینه ای مناسب کمک خواهد کرد.

ارسال دیدگاه