Industrielle Technologien haben zur Herstellung von Mikro-Nano-Pulvern geführt. Diese weisen einzigartige Volumen- und Oberflächeneffekte auf und besitzen ganz andere Eigenschaften als herkömmliche Materialien. Sie unterscheiden sich in optischen, magnetischen, akustischen, elektrischen und mechanischen Aspekten. Diese Materialien spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Werkstoffe. Die Technologie zur Herstellung von Mikro-Nano-Pulvern hat ein beispielloses Wachstum erfahren. Sie basiert auf grundlegenden Rohstoffen und dient der Herstellung von Mikro-Nano-Pulvern. Strahlmühlen nutzen einen schnellen Luftstrom, der die Materialien durch Kollision, Aufprall und Scherung zerkleinert. Dabei treffen sie auf die Aufprallkomponenten. So lassen sich feine Partikel mit einer engen Größenverteilung erzeugen. Strahlmühlen erzeugen zudem saubere, glatte und regelmäßige Partikelformen. Die Partikel dispergieren gut und sind hocheffizient. Das Pulver hat eine Größe im Nanometerbereich. Das Zerkleinerungssystem arbeitet in einem geschlossenen System, um die Staubbelastung zu minimieren und die Reinheit des Zerkleinerungsguts zu gewährleisten.
Es gibt jedoch viele Arten von Luftstrompulverisierern. Sie haben unterschiedliche Arbeitsprinzipien und Zerkleinerungseffekte für Materialien. Sie müssen also für jedes Material einen geeigneten Luftstrompulverisierer auswählen. Strahlmühlen haben unterschiedliche Strukturen und Arbeitsmethoden. Sie können normalerweise in Kollisions-, Flach-, Fließbett-, Umwälzrohr- und Zieltypen unterteilt werden. Sie können auch nach Material klassifiziert werden. Es werden Methoden wie Niedertemperatur-Kryoluftstromzerkleinerung und Inertgasschutz angewendet. Diese Methoden optimieren die Zerkleinerungswirkung der Luftstrommühle weiter.
Wie wählt man eine Strahlmühle mit geeigneter Struktur aus?
Kollisions-Luftstrombrecher
Gegenstrahlmühlen werden auch Gegenstrahlmühlen und Umkehrstrahlmühlen genannt. Der Majac-Typ wurde von der Donaldson Company in den USA entwickelt. Der Trost-Typ wurde von der Plastoiner Company entwickelt. Sie sind typische Vertreter. Die Ausrüstung funktioniert. Zwei schnelle Materialien und ein schneller Luftstrom kollidieren an einem Punkt auf der Linie. Diese Kollision vervollständigt den Zerkleinerungsprozess. Die zerkleinerten feinen Partikel gelangen mit dem Luftstrom in den externen Klassierer. Sie tun dies unter der Wirkung des Klassierrotors und passieren ihn. Feststofftrennung und werden zu einem Produkt. Die groben Partikel bleiben am Rand der Klassierkammer. Sie kehren zur weiteren Zerkleinerung in die Zerkleinerungskammer zurück. Dies wird fortgesetzt, bis sie die Größenanforderungen erfüllen und in den externen Klassierer gelangen.
Die Mühle zerkleinert Materialien durch Hochgeschwindigkeitskollisionen zwischen den Partikeln. Die Geschwindigkeit entspricht der Summe der Geschwindigkeiten der beiden Luftströme. So erzielt sie mit halbem Aufwand die doppelte Leistung. Sie zeichnet sich durch hohe Kraft, hohe Geschwindigkeit und optimale Energieausnutzung aus. Sie ist hocheffizient und erzeugt feine Partikel. Ihre Vorteile sind vielfältig: Sie kann harte, spröde oder klebrige Materialien zerkleinern. Gleichzeitig werden die Partikel durch Kollisionen aufeinanderprallen gelassen. Dadurch wird der Verschleiß an den festen Aufprallteilen durch Hochgeschwindigkeitsstrahlen vermieden. Zudem lassen sich hochreine Mikro- und Nanopulver herstellen.
Flachstrahlpulverisierer
Die Mühle ist flach. Sie wird auch als horizontale Mühle bezeichnet. Scheibenstrahlmühle. Die Fluid Energy Company in den Vereinigten Staaten entwickelte es erstmals 1934. Es ist das erste und am weitesten verbreitete Strahlmühle in der Industrie. Der Hauptteil einer Flachluftstrommühle ist eine Scheibenbrechkammer. Darum herum sind 6 bis 24 Hochdruckdüsen für das Arbeitsfluid. Es gibt auch Venturirohrzuführungen und Produktsammler. Sie stehen in einem bestimmten Winkel. Das zu brechende Material gelangt in das vom Gas angetriebene Venturirohr. Das Venturirohr hat eine spezielle Struktur. Es beschleunigt das Material auf Überschallgeschwindigkeit. Dann gelangt das Material in die Brechkammer. Die Materialien bewegen sich in der Brechkammer kreisförmig. Sie werden von einer wirbelnden Strömung mit hoher Geschwindigkeit angetrieben. Die Partikel und die Innenwand der Maschine stoßen zusammen und reiben aneinander. Dies tun sie, um gebrochen zu werden. Die Zentrifugalkraft wirft grobe Partikel an die Kammerwand. Sie zirkulieren und brechen dort. Feine Partikel gelangen in den Zyklonabscheider. Der Zentrifugalluftstrom sammelt sie auf.
Dieses Gerät hat die Vorteile einer einfachen Struktur und einer bequemen Bedienung. Es lässt sich leicht zerlegen, reinigen und reparieren. Es kann sich auch selbst klassifizieren und eignet sich zum Zerkleinern spröder und weicher Materialien. Wenn die Innenwand jedoch härtere Materialien zerkleinert, wird sie durch heftige Kollisionen und Reibung beschädigt. Dies verunreinigt auch das Produkt. Es ist also nicht gut zum Zerkleinern harter Partikel geeignet. Darüber hinaus ist die meiste Energie der Flachstrahlmühle verschwendete Arbeit. Der Energieverbrauch beim Zerkleinern verdoppelt sich. Dies geschieht, wenn die Produktpartikel schrumpfen. Die Materialien werden im Allgemeinen nur bis etwa D50 = 1 μm verarbeitet.
Wirbelschicht-Strahlmühle
Wirbelschicht-Luftstrommühle Dieses Modell ist derzeit führend im Bereich der Luftstrom-Pulverisatoren. Es kombiniert im Wesentlichen das Prinzip des Gegenstrahls mit einem expandierenden Gasstrahl im Wirbelbett. Es findet breite Anwendung in der Herstellung von Chemikalien, Arzneimitteln, Kosmetika und Hochleistungskeramik. Auch für Magnetpulver und andere Materialien wird es eingesetzt. Die Anlage sprüht Luft in den Brechraum. Dies geschieht während des Betriebs durch mehrere Rückstrahldüsen. Der Hochdruckluftstrom in der Brechkammer beschleunigt das zu zerkleinernde Material und versetzt es in einen fluidisierten Zustand. Anschließend kollidieren und reiben die schnell strömenden Materialien an den Düsenkreuzungen und werden so zerkleinert. Der Luftstrom transportiert das fein zerkleinerte Material nach oben zum Ultrafeinklassierer zur Klassierung. Der Zyklonabscheider sammelt das die Anforderungen erfüllende Feinmaterial. Das grobe Material sinkt durch die Schwerkraft zurück in den Brechraum, wo der Zerkleinerungsprozess fortgesetzt wird.
Dieser Pulverisator ist etwas Besonderes. Im Gegensatz zu anderen Geräten pulverisiert er das Material durch dessen Expansion im Gas. Die Temperatur im Mahlraum wird dabei konstant gehalten. Er eignet sich gut für wärmeempfindliche Materialien. Der Pulverisator vereint die Vorteile von Kollisions-Luftstrombrechern und nutzt den Luftstrom, um das Material mit hoher Geschwindigkeit zu kollidieren und zu zerkleinern. Dabei kommt es zu minimalen Wandkollisionen. Dies führt zu einer engen Partikelgröße. Zudem zeichnet er sich durch hohe Zerkleinerungseffizienz und geringen Energieverbrauch aus. Auch die Produktverschmutzung und der Verschleiß der Anbauteile sind gering. Er eignet sich zum Zerkleinern von Materialien mit einer Mohs-Härte von neun oder höher. Es handelt sich jedoch um eine neuartige Zerkleinerungsanlage. Die Kosten sind daher noch hoch. Außerdem muss das Material vor der Zerkleinerung durch den Luftstrahl fluidisiert werden. Daher benötigt die Mühle in der Regel sehr feines Zerkleinerungsmaterial. Die Anforderungen sind bei Materialien mit hoher Dichte besonders hoch.
Wie wählt man Brechmittel aus?
Schutz vor Inertgasen
Viele Pulver in der modernen Industrie sind entflammbar, explosiv und leicht oxidierbar. Sie müssen ultrafein sein. Um den Zerkleinerungsprozess sicher zu halten, müssen Sie Inertgas verwenden. Es ist das Luftstrom-Mahlmedium, um ultrafeine trockene Materialien herzustellen. Zerkleinern. Wenn das System zu arbeiten beginnt, wird Gas eingefüllt, um die Luft zu vertreiben. Dies geschieht, bis das gesamte System die Grenze des Sauerstoffdetektors erreicht. Dann beginnt die Zuführvorrichtung, das Material zu zerkleinern.
Zerkleinerungsprozess mit kryogenem Luftstrom bei niedrigen Temperaturen
Luftstromzerkleinern ist üblich. Dabei wird ein Hochgeschwindigkeitsluftstrom (300–500 m/s) oder überhitzter Dampf (300–400 °C) als Zerkleinerungsmedium verwendet. Für einige Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt oder hitzeempfindliche Materialien ist es jedoch nicht geeignet. Beim Zerkleinern wird Kühlmittel verwendet, um das Material abzukühlen. Dadurch wird das Material bis zu einem spröden Zustand abgekühlt. Das spröde Material wird durch den Zerkleinerungsmechanismus vielen Stößen ausgesetzt. Es befindet sich in der Zerkleinerungskammer und wird schließlich zu feinen Partikeln. Das zerkleinerte Material ist fein. Die Dichte kann den Mikronbereich (600–2000 Maschen) erreichen.
Das Kühlmittel muss normalerweise basierend auf den Eigenschaften des Materials ausgewählt werden. Flüssiger Stickstoff ist das am häufigsten verwendete Kühlmittel. Seine niedrigste Kühltemperatur kann minus 196 Grad erreichen. Es ist das bevorzugte Kühlmittel für einige Materialien, die eine schnelle Abkühlung erfordern und eine niedrige Versprödungstemperatur aufweisen. Verwenden Sie für Materialien, die keine hohen Kühl- und Versprödungstemperaturen benötigen, Druckluft. Oder verwenden Sie vorgekühlte Luft aus einer Klimaanlage. Verwenden Sie sie, um Wärme mit den Materialien auszutauschen.
Das Kaltluftstromzerkleinerungsverfahren findet heute breite Anwendung. Es zerkleinert niedrigschmelzende und wärmeempfindliche Materialien zu ultrafeinem Pulver. Einsatzgebiete sind unter anderem die Polymer-, Chemie-, Seltenerd-, Bio-, Lebensmittel-, Medizin- und Gesundheitsbranche. Auch brennbare, explosive und leicht oxidierbare Materialien lassen sich damit ultrafein vermahlen. Im Vergleich zur Inertgaszerkleinerung sind die Kosten jedoch höher.
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