粉体的表面改性或表面处理技术，包括表面改性方法、工艺、表面改性剂及其配方、表面改性设备等。其中在表面改性工艺和改性剂配方确定的情况下，表面改性设备的优劣就成为粉体表面改性或表面处理的关键。
 
粉体表面改性设备，主要有3项功能：
 
　　一是混合；
　　二是分散；
　　三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面，并产生良好的结合。
 
因此，性能好的表面改性设备应具备以下基本工艺特性：
 
　　一是对粉体及表面改性剂的分散性好；
　　二是粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等；
　　三是改性温度可调；
　　四是单位产品能耗低；
　　五是无粉尘污染；
　　六是操作简便、运行平稳。
 
　　SLG型粉体表面改性机是由原武汉工业大学北京研究生部与江阴市启泰非金属工程有限公司合作研制开发的，专门针对超细粉体表面改性或表面处理的一种连续干式粉体表面改性机。
 
1、SLG型连续式粉体表面改性机结构和性能特点
 
（1）结构组成
 
　　SLG型连续式粉体表面改性机主要由温度计、出料口、进风口、风管、主机、进料口、计量泵和喂料机等组成。
 

 ▲SLG型连续式粉体表面改性机

　　其系统配置一般包括给料装置、改性剂计量添加装置、主机、旋风集料器、布袋收尘器等。
 
（2）工作原理
 
　　待改性物料经喂料机给入，经与自动计量和连续给入的表面改性剂接触后，依次通过三个圆筒形的改性腔从出料排出。
 

 ▲表面改性机原理

　　在改性腔中，特殊设计的高速旋转的转子和定子与粉体物料的冲击、剪切和摩擦作用，产生其表面改性所需的温度，该温度可通过转子的转速、粉料通过的速度或给料速度以及风门大小来调节，最高可到150℃。
　　同时转子的高速旋转强制粉体物料松散并形成涡流二相流，使表面改性剂能迅速、均匀地与粉体颗粒表面作用，包覆于颗粒表面。
 
（3）性能特点
 
　　对粉体及表面改性剂的分散性好，不仅改性产品无团聚颗粒，而且对原料中的团聚体颗粒有一定的解聚作用；
　　连续计量匹配进料和进药（改性剂），粉体与表面改性剂的作用计划均等，粉体表面包覆均匀，产品包覆率高；
　　能耗低，以SLG-3/600型机为例，用于超细轻质碳酸钙改性的单位产品能耗不大于35KW·h/t；
　　无粉尘污染，系统闭路和负压运行且配有高效除尘装置；
　　连续生产，自动化程度高，操作简便；
　　运行平稳。
 
（4）适用范围
 
　　适用于连续大规模生产各种表面有机化学包覆的无机粉体，如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、氧化锌、氢氧化镁、强氧化铝、绢云母、硫酸钡、白炭黑、钛白粉、滑石等无机活性填料或颜料。
　　既可以与干法制粉工艺（如超细粉碎工艺）配套，也可单独设置用于各种超细粉体的表面改性以及纳米粉体的解团聚和表面改性。
 
2、SLG表面改性机在碳酸钙加工中的应用
 
　　轻质碳酸钙轻钙广泛应用于塑料制品、涂料、油墨等领域。要改善其在这些应用领域中与有机高聚物基料的相容性及在体系中的分散性，从而提高填充或复合后制品的综合性能，必须对轻钙进行表面改性。
 

　　河北井陉常胜钙业有限公司用SLG连续式粉体表面改性机改性活性轻钙的技术指标：筛余物（325目筛）0.3%；105℃下挥发物含量0.24%；盐酸不溶物含量0.12%；铁（Fe）含量0.03%；锰（Mn）含量0.004%；白度93.0度；吸油值65g/100g；活化度96%；沉降体积2.8g/mL。
　　由于SLG表面改性机连续生产并配有收尘系统，因此与用高速加热混合机对轻钙进行改性相比，还具有物料损失少、粉尘污染轻等优点。
 
3、SLG表面改性机在高岭土加工中的应用
 
　　煅烧高岭土广泛应用于涂料、造纸、电缆、橡胶、塑料、陶瓷等工业领域。但高岭土的聚结性较强，在用于电缆、橡胶、塑料等高聚物基复合材料及部分涂料时，为了改善其与这些体系中有机基料的相容性及提高其在体系中的分散性，必须对其进行表面改性或表面处理。
　　采用SLG表面改性机对1250目、2000目、2500目等细度的煤系煅烧高岭土进行表面改性处理。改性后高岭土粒度变化不大，且有着较高的活化率，疏水性能较好，吸油值有所下降。
 

▼高岭土改性前后部分指标对比

 

4、SLG表面改性机在纳米氧化锌加工中的应用
 
　　以硬脂酸改性、钛酸酯为改性剂，采用SLG表面改性机对纳米氧化锌进行表面改性。
　　改性试验条件为：改性剂用量，硬脂酸4.0%、钛酸酯4.5%；其中硬脂酸以干粉计量连续自动加入，钛酸酯偶联剂用计量泵连续计量加入；温度，105～120℃；物料通过量，450kg/h。
　　改性样品活化指数测定结果：硬脂酸改性99.8%，钛酸酯改性93.6%。
　　由此可见，SLG连续式粉体表面改性机对纳米氧化锌有良好的分散解聚和表面改性效果。
　　SLG连续式粉体表面改性机可以使用各种液体和固体表面改性剂，能满足同时使用两种表面改性剂进行复合改性，还可以用于两种无机“微米/微米”和“纳米/微米”粉体的共混与复合。
 
5、SLG表面改性机影响因素
 
　　影响SLG型连续粉体表面改性机改性效果的主要工艺因素是物料的水分含量、改性温度和给料速度。
　　要求原料的水分含量不大于1%。
　　改性温度要依表面改性剂的品种、用量和用法来进行调节，不要太低，也不能超过表面改性剂的分解温度。
　　给料速度要适中，要以原料的性质和粒度大小进行调节，给料速度过快，粉体在改性腔中的充填率过大，停留时间太短，难以达到较高的包覆率；给料速度过慢，粉体在改性腔中的充填率过小，温升慢，表面改性效果变差，而且处理能力下降。
 

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来源：中国粉体表面改性设备的进展，作者：刘伯元；SLG型连续式粉体表面改性机应用研究，作者：郑水林、李杨、骆剑军；非金属矿加工技术与应用手册，作者：郑水林、袁继祖，冶金工业出版社；
编辑整理：粉体技术网