纳米碳酸钙近年来市场需求增长较快，专家预测，未来几年我国对纳米碳酸钙的需求将不断增加，纳米钙生产线的市场前景广阔。由于纳米粉体存在的静电团聚现象，粒径在20～100nm的纳米碳酸钙团聚后的尺寸一般在1～2mm之间，需要实施抗团聚分散后才能使用，抗团聚分散的效果越好，粉体的使用性能越佳。破解静电团聚普遍采用物理粉碎法进行处理，其原理是利用超细粉碎及其它强烈机械力作用有目的地激活粒子表面，增强它与有机物或其它无机物的反应活性，实现团聚粉体的粉碎、筛分和解聚。
目前，大多数的国内纳米碳酸钙生产企业均以涡轮式的高转速旋风磨为核心，配套分级机等关键部件，组成生产线对块状的纳米碳酸钙进行粉碎和解聚，从旋风磨出来的粉碎物料经管道输送至分级机中对粉料进行筛分，粒径达标的粉料进入下一步包装工序，粒径不达标的粉料继续投入到旋风磨中粉碎。由于现有国产设备本身存在的缺陷，破解团聚后的产品最小粒径普遍在20μm以上，且由于设备稳定性较差，普遍存在生产成本高、能耗大、粉尘污染严重等问题。
因此，开发一款生产成本低、节能、无污染且产品粒径小，生产能力大的成套生产线，不仅有利于企业提高生产效率，降低企业的生产成本，减少环境污染，改善车间环境，也有利于提高粉体使用性能，进而提升下游产业链的各产品性能，提高企业市场竞争力。
我公司在原有的粉碎、分级等设备的基础上，通过对旋风粉碎机关键部件结构、分级机关键部件结构、成套生产线组合方式创新改进，结合纳米碳酸钙的自身特性，通过PLC控制系统控制，研发了粉碎分散成套设备。生产线以旋风粉碎机、分级机为核心，通过高压风机负压输送，通过旋风粉碎机进行粉碎，通过分级机进行筛分，使各部件运行情况实现有序控制，有效提高了设备生产效率和产量、降低了运行能耗、降低了设备故障率、保证了生产产品的质量和实现了清洁生产。生产线样机实物图见图2，工艺流程示意图见图3。
图2 本项目样机产品实物图
 本生产线的工作原理如下：将物料从加料装置中投入到旋风粉碎机中，物料迅速被转子上部的预粉碎刀片打散，散向定子四壁，进入转子和定子组成的粉碎区。转子超高速旋转产生的大量空气流既受机内转动和静止部件的影响，又受机内的恰当导向，被转变成无数个急转的湍流。这些在粉碎区内为数众多的空气湍流，把物料催动，并加速到和空气流同样高的速度。然而，由于运行中的物料会受到静止部件的撞击，造成运转方向和速度都在极短瞬间内突然改变,其结果是各物料颗粒相互碰撞，并在高速气流中完成较理想的破碎。
引风机产生的吸力将粉碎后的物料从旋风粉碎机的出料口中吸入到分级机中，物料在引风机吸力作用下由分级机入料口进入至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使粗细物料分离，符合粒径要求的细颗粒通过分级轮叶片间隙进入旋风分离器或除尘器收集，粗颗粒夹带部分细颗粒撞壁后速度消失，沿筒壁下降至旋风粉碎机的上端进料口，使粗颗粒重新进入旋风粉碎机中继续粉碎，为达到需要的细度和产量，可以增加或降低间隙垫片的高度来达到改变转子和定子间的间隙，同时通过调节吸风阀、出风阀及回风阀的开启度可以控制旋风粉碎机及分级机中的真空度，从而控制出料的速度和粉碎的细度。
以该成套设备主要设计思想依据已申请了8项国家专利，其中发明专利3项，实用新型5项已授权：
| 序号 |
专利号码 |
专利名称 |
专利类型 |
| 1 |
ZL201220578587.0 |
一种分级机 |
实用新型 |
| 2 |
ZL201220578520.7 |
一种粉碎机的粉碎总成 |
实用新型 |
| 3 |
ZL201220514897.6 |
一种纳米钙粉碎成套生产线 |
实用新型 |
| 4 |
ZL201220514842.5 |
一种粉碎机的加料漏斗 |
实用新型 |
| 5 |
ZL201220705939.4 |
粉碎、收集成套生产线 |
实用新型 |
| 6 |
201210442782.5 |
一种粉碎机的粉碎总成 |
发明 |
| 7 |
201210379555.2 |
一种纳米钙粉碎成套生产线 |
发明 |
| 8 |
201210553905.2 |
粉碎、收集成套生产线 |
发明 |
重点研究内容：
一、目前纳米碳酸钙的粉碎设备普遍采用常规粉碎设备，未针对纳米碳酸钙特性进行改进，项目对生产线各单体设备关键部件进行优化设计，提高了设备的适用性和设备性能，进而提高了粉碎效率。
A 旋风粉碎机
旋风粉碎机物料进出示意图
创新设计了旋风粉碎机，转子采用锥形结构并增设预粉碎，从而提高了粉碎细度和效率，降低了能耗；对分级机进料出料箱体优化流道设计，提高分级精度和效率；在旋风粉碎机及分级机的固定件和活动件中设计了气腔，并设置了气密封原位清扫装置，减少了机械故障的发生，提高了设备稳定性，降低了生产成本。
通过改进粉碎机转子结构，调整刀片布局并增设预粉碎、分级机等关键部件的结构和设置气密封原位清扫装置，提高了设备的粉碎效果，提高了设备的稳定性，使粉碎、解聚后的纳米碳酸钙的最小粒径可以达到2μm，远远低于现有同类型粉碎生产线的最小粒径，大大提高了产品的使用性能。
①转子采用锥形结构，并增设预粉碎刀组。
②粉碎总成设计气密封装置。
B 分级机的关键技术改进
对分级机进料以及出料的流道进行了优化设计，进料采用切向蜗壳式进料，使物料均匀进入分级轮的旋转气流，提高分级效率；出料采用反向蜗壳引流，使出料顺畅，减少不规则湍流对出料的影响。
同时，现有的分级机存在一个缺陷，即容易将粉碎的物料带入到电机中，造成电机卡死甚至烧毁。针对现有的分级机的缺陷，我司自主研发了一种分级机，级机中法兰是固定件，轴承是活动件，两者之间存在空隙，但由于此空隙与气腔是相通的，因此当气腔中存在压缩空气时，会对空隙进行一个持续的吹扫工作，因此能有效的防止粉料进入其中，并进一步的防止粉料进入到电机中，对电机起到了一个保护作用，从而保证分级机的持续正常的工作，对提高生产效率起到了极大的作用。
二、优化集成了用于纳米碳酸钙生产领域的粉碎成套生产线，大大减少了粉碎车间的无组织粉尘排放，提高了生产效率，实现了粉料超细粉碎的连续、高效、节能、清洁生产。
生产线整合了粉碎系统和分级系统，使粉碎和分级串联共用一套集料、除尘、引风系统。采用PLC控制，通过自动调节分级机上配套的风量调节器，调整引风机产生的真空度，进而调节分级机的筛分效果，实现一台分级机上可达到不同的筛分效果；同时，通过优化分级机和粉碎机的部件结构，将分级机出料口与粉碎机通过卸料阀直接连接在一起，使分级机出来的不合格物料可以直接重新回到粉碎机进行粉碎。使得生产线仅需配套一套粉碎+分级装置即可完成产品生产的需要，整个过程可处于密封阶段，无粉尘污染，且提高了生产效率，大大简化了设备组成，降低了设备能耗，提高了设备运行的稳定性。
 三、开发了全自动生产线控制系统，以主机电流大小为考核指标，用PLC测控主负荷，用变频器控制加料频率和分级机风量调节器，实现对粉碎机高效粉碎，分级机精确筛分的精准控制，使粉碎机新加物料和再粉碎物料实现动态平衡，大大提高了产品的生产效率，节约了设备的能耗。
本产品根据系统的需要，通过设定的PLC程序，实现了自动化变频控制，提高了工作效率，节约了设备能耗。通过该系统可以实现如下功能：（1）动态显示设备运行状态，实时显示主要电机的电流情况，整套设备的运行电流。（2）实现所有电机设备的运行/停止。（3）对工艺参数的远方修改。（4）显示电机报警并指示位置。（5）所有设备的工作/检修状态设定。（6）重要参数历史记录和显示。（7）显示连锁控制图，提示当前工作步序将要动作的机构、动作条件。（8）故障报警的历史记录。
作者：浙江力普粉碎设备有限公司，王春峰
►欢迎进入【粉体论坛】
更多精彩！欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信（biyyxtech）
|
