粉體具有廣泛的跨行業(yè)性,它覆蓋了化工、建材、冶金、食品、醫(yī)藥、非金屬礦、金屬礦等生產(chǎn)、生活等國民經(jīng)濟(jì)的諸多方面。我國粉體行業(yè)各產(chǎn)業(yè)部門正處于開創(chuàng)期,變化很大,很難掌握實(shí)際情況。中國粉體工業(yè)的概況,很難總結(jié)的全面,只能從多視角、多層次加以歸納,文中視點(diǎn)只代表筆者個(gè)人看法。
1、目前非金屬礦超細(xì)粉體工業(yè)現(xiàn)狀
粉體工業(yè)是多學(xué)科、多部門的綜合組合,在實(shí)際生產(chǎn)中不同行業(yè)對粉體的尺度要求、認(rèn)識、提法都不盡相同,一般認(rèn)為:
(1)超細(xì)粉是指普通工藝加工過程所不能產(chǎn)生的粉體,通常是1 0um以下;
(2)超微粉是指小于2~3μm也有人認(rèn)為是目前所說的納米粉即小于100mm(1—100mi尺度的粒子。
據(jù)有關(guān)部門的不完全統(tǒng)計(jì),2 0 02年我國玻璃用石英粉和石英砂、重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、滑石、石墨、石膏、硅灰石、云母、膨潤土、石棉、鋯英石粉等非金屬礦物粉體產(chǎn)量合計(jì)已達(dá)3 600萬t以上,總計(jì)產(chǎn)量達(dá)1.8t/t以上。2 0 0 2年我國瓷土、長石、石英等非金屬礦粉消費(fèi)達(dá)1000萬t以上。
自上世紀(jì)9 0年代以來,我國非金屬礦加工業(yè)已形成相當(dāng)規(guī)模,在普通或大宗產(chǎn)品方面不僅能基本滿足國內(nèi)市場所需,而且也能大量出口,已在國際非金屬礦產(chǎn)品市場占有一定地位。
盡管非金屬礦粉體有很大發(fā)展,但是不能不承認(rèn),我們?nèi)允强萍己康停a(chǎn)品檔次不夠高,缺少國際市場競爭能力。每年仍有大批非金屬礦進(jìn)品。例如高檔石墨、云母、藍(lán)晶石精加工產(chǎn)品及優(yōu)質(zhì)高嶺土、高檔石英玻璃原料、大規(guī)模集成電路封裝用球型硅微粉等基本上依賴進(jìn)口。
2、2003年中國粉體工業(yè)發(fā)展特點(diǎn)
2.1 國家及社會各界對粉體工業(yè)的重視
從以下幾個(gè)方面看,2003年國家對粉體工業(yè)給
予了一定的重視。
2.1.1 國家投入支持力度加大
(1)2 0 02年被國家正式批準(zhǔn)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目——江蘇某機(jī)械公司建成1 2 0套中藥微粉成套設(shè)備,國家計(jì)委投入3 050萬元支持資金。國內(nèi)許多媒體以“昆山領(lǐng)跑超微粉碎設(shè)備制造業(yè)”,“昆山密友正式啟動(dòng)國家現(xiàn)代中藥超微粉碎成套設(shè)備高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目”等題目加以報(bào)導(dǎo)。
(2)200月明15日媒體介紹了濟(jì)南倍力粉體技術(shù)工程公司的“特大超微粉體振動(dòng)設(shè)備EM-3000微粉機(jī)”及企業(yè)發(fā)展情況。
(3) 2003年首批科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基本項(xiàng)目中有兩項(xiàng)獲得國家資助:①項(xiàng)目第2 0 0:高純超細(xì)球型硅微粉成型技術(shù);②項(xiàng)目第226號:超細(xì)粉碎一表面改性~體化技術(shù)與設(shè)備。
(4) 2003年第三批科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目中國家資助項(xiàng)目:項(xiàng)目第187號:高效湍流磨超細(xì)粉體設(shè)備。
2.1.2媒體重視、會議交流活躍
2003年7月2 5日科技日報(bào)報(bào)導(dǎo)了“礦物粉體表面納米化修飾技術(shù)產(chǎn)業(yè)化前景廣闊”的消息并配有“應(yīng)用廣泛的礦物粉體材料”的背景材料介紹。
2003年8月2 2日科技日報(bào)發(fā)表了“抓住機(jī)遇,積極發(fā)展粉體產(chǎn)業(yè)”的文章。
8月2 9日科技日報(bào)新聞周刊整版報(bào)導(dǎo)了“納米科技需要追趕和超越”的消息。
2003年1明17日至1 9日由中國新材料促進(jìn)委員會、中國粉體網(wǎng)等單位在上海舉行了首屆微米與納米技術(shù)高級研討會,到會代表實(shí)際、深入地討論了微米及納米技術(shù)。1 0月23日上海舉行了“超微粉體技術(shù)裝備展覽會”。1 0月底中國粉體協(xié)會籌委會在上海舉辦技術(shù)交流會和展覽會,1 1月中國硅酸鹽協(xié)會和中國建材協(xié)會科技委在京舉行學(xué)術(shù)討論會,討論超細(xì)粉體在環(huán)保方面的應(yīng)用問題。
此前8月份中國非金屬礦協(xié)會的礦物加工與利用專業(yè)委員會在江蘇宜興召開了第七屆中國“非金屬礦超細(xì)加工的專業(yè)年會”,8月31日至明2日東北大學(xué)召開了“第九屆中國粉體工程學(xué)術(shù)會議”。此外2 0 0 3年還有許多小型的有關(guān)非金屬礦粉體的學(xué)術(shù)交流會及展會。說明以非金屬礦粉體為主的技術(shù)報(bào)導(dǎo)及交流活動(dòng)比以往得到重視與活躍。
此外,20 03年還建成兩個(gè)微粉公司,另一個(gè)大型的微粉公司也正在積極籌建當(dāng)中。
2.2非金屬礦粉體工業(yè)20 0 3年突出表現(xiàn)
鄭水林等總結(jié)了我國自改革開放以來粉體加工的情況,指出粉體加工技術(shù)的發(fā)展趨勢:由于工業(yè)發(fā)展及環(huán)保、資源貧化、資源綜合利用等多方面的原因,對粉體精選提純技術(shù)的要求更高、要求的難度大大加大。由于未來材料對非金屬礦物材料粒度的嚴(yán)格要求不單是物料的細(xì)度,對粒形也提出更多要求,因而超細(xì)粉碎、精細(xì)分級和粒度控制技術(shù)及特殊粒形粉體的加工技術(shù)將是粉體加工技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。
我國非金屬礦行業(yè)較為注意資源的開發(fā)而忽視了產(chǎn)品功能的開發(fā)和提升。企業(yè)對市場的缺少研究,不能在市場上很好盈利。雖然粉體設(shè)備制造業(yè)近年發(fā)展很快,然而仍存在以下幾個(gè)問題:①總體上設(shè)備品種不多,仿造派生的(實(shí)用新型)多,自主研發(fā)的太少;②設(shè)計(jì)方面投入人員少,研發(fā)不夠;⑧科研院所與高等院校投入太少,因而造成企業(yè)很難發(fā)展。筆者認(rèn)為應(yīng)該以戰(zhàn)略創(chuàng)新來發(fā)展企業(yè),要保持好企業(yè)自己的市場份額;改變家族式企業(yè)管理模式;企業(yè)最大的財(cái)富來源是:人+服務(wù)=限大。
2.2.1 煤系煅燒高嶺土的開發(fā)應(yīng)用仍受青睞
我國煤系高嶺土儲量大,質(zhì)量純(1.5塬礦即可生產(chǎn)It產(chǎn)品)、白度高、加工成本低,可做造紙涂料的原料及代替鈦白粉。近年我國對煤系高嶺土中高嶺石含量98%上,AI203含量30擬上的加工工藝研究取得重大成果[3-5]。煅燒高土雙9 0f-品供不應(yīng)求,價(jià)格4 000~4 500元/t。
2.2.2重質(zhì)碳酸鈣仍受關(guān)注
有關(guān)重鈣的研究與生產(chǎn)在國內(nèi)已是很普通的題目了,近年來我國已形成相當(dāng)大的規(guī)模。由于重鈣需求大量增加,投產(chǎn)廠不斷擴(kuò)大產(chǎn)量,而有些地區(qū)由于方解石原礦利用加大,也間或有新廠投產(chǎn)。國內(nèi)重鈣市場近年發(fā)生的新變化,主要表現(xiàn)為:①造紙涂料用超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣由干粉供貨為主轉(zhuǎn)為高固含量的漿料供貨為主;②塑料薄膜、高級涂布紙、高檔涂料對重鈣粒度分布的要求提高,如降解塑料、膠粘劑、工程塑料等要求的dg7=6—訛m dmax=8μm高檔造紙涂料要求dmax=7μm-2μm≥93%⑧要求白度達(dá)到9 2%以上且要穩(wěn)定;④由于用戶規(guī)模和用量的增大,要求超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣供貨商的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大;⑤產(chǎn)品價(jià)格由于市場競爭在盲目下降,重鈣廠的效益受到嚴(yán)重影響。這些因素對高檔重鈣產(chǎn)品的開發(fā)極為不利。
碳酸鈣產(chǎn)品,無論是輕質(zhì)還是重質(zhì),無論是普通細(xì)度還是超細(xì)、甚至納米碳酸鈣,在塑料中應(yīng)用的數(shù)量和使用領(lǐng)域都占有重要地位。每年約有1 00萬t左右的碳酸鈣加入塑料中做為填料使用。其中重質(zhì)碳酸鈣的表面改性處理十分重要,目前有組合式連續(xù)改性、納米化表面修飾、干式機(jī)械法粉體表面改性。
2.2.3硅灰石的研究有進(jìn)展
目前世界硅灰石查明儲量有5億t,我國查明有3釔t以上。我國大部分省份都有硅灰石產(chǎn)出,目前我國硅灰石產(chǎn)量占全世界300~年產(chǎn)量為30萬t左右,全國有6哆家企業(yè)生產(chǎn),產(chǎn)品占國際市場2 0%份額。
我國硅灰石主要消費(fèi)領(lǐng)域是陶瓷(占55%、冶金
占30%,其他包括塑料、橡膠、造紙、涂料、電焊條等)占15%硅灰石的市場前景看好,利用它生產(chǎn)白炭黑等二氧化硅產(chǎn)品已有研究。家預(yù)測,經(jīng)表面改性的硅灰石粉,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鼘挕?br />
2. 2.4 電氣石的開發(fā)引人注意
電氣石本身具有熱電性和壓電性。電氣石產(chǎn)地稀少,能形成開采規(guī)模的更少,除作為寶石及磨料外其工業(yè)應(yīng)用至今仍處于“基本空白”狀態(tài)。為此人們開始對其進(jìn)行研究,并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前較成熟的制備方法是將經(jīng)過提純的10~150目的干粉用沖擊式粉碎機(jī)粉碎到粒度為0.1~15μm的超細(xì)粉,而濕法工藝是將干粉(200~325目)制漿,而后循環(huán)研磨,再經(jīng)表面處理,干燥打散。
目前電氣石制品主要是紡織行業(yè)的纖維制品‘嘲,用于水處理的陶瓷球、環(huán)保涂料與涂層材料、人體保健、化妝品等。
3、國內(nèi)粉體加工設(shè)備的生產(chǎn)
粉體制備設(shè)備主要是指超細(xì)粉碎、分級、改性等部分。對于過濾、干燥、制粒等設(shè)備,筆者認(rèn)為已比較成熟。
目前,我國超細(xì)粉碎設(shè)備已達(dá)完善程度,國際市場所有的通用機(jī)型我國已都有生產(chǎn)。由于目前世界粉碎界仍然沿用三大粉碎理論,所以從粉碎機(jī)的原理上沒有大的突破,故新的粉碎機(jī),尤其是屬于發(fā)明專利的幾乎沒有,全部粉碎機(jī)都是國外引進(jìn)、消化形成自己的實(shí)用新型。
對新世紀(jì)粉體技術(shù)中的粉體設(shè)備技術(shù),涂善東認(rèn)為,它是化工機(jī)械技術(shù)的主要分支,而納米粉體制備則是其前沿技術(shù)。對用高能球磨和氣流粉碎等分級聯(lián)合方法制備粉體,對粉體的純度及粒度要求不太高的場合仍然適用。但是存在著能耗大、效率低、所得粉末不夠細(xì)、雜質(zhì)易混入、粒子易氧化或產(chǎn)生變形等缺點(diǎn)。
鄭偉亮研究認(rèn)為氣流磨與介質(zhì)磨,其粉碎方式都屬于機(jī)械粉碎。隨著粉碎強(qiáng)度的增加,顆粒粒徑變小、粒度變窄。進(jìn)一步使粉體流動(dòng)性變差,粉體的旋轉(zhuǎn)阻力變小,但粉體顆粒間相互吸引力增大,顆粒表面能增加。筆者針對PG破碎機(jī)的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn),重申層壓理論的充分利用。
超微氣流粉碎機(jī)在工作過程中,有許多因素會對產(chǎn)品的最終粉碎效果產(chǎn)生影響,因此在生產(chǎn)中要把握每種因素對產(chǎn)品粉碎效果的影響,根據(jù)實(shí)際加工物料的性質(zhì)和粉碎設(shè)備的性能來指導(dǎo)各種影響因素的調(diào)整,從而達(dá)到對整個(gè)粉碎過程的優(yōu)化。王成瑞等以QS10吲圓盤狀氣流粉碎機(jī)與旋風(fēng)分離器、袋式捕集器及加料裝置組合在同一機(jī)架上成一機(jī)組,研究了工質(zhì)壓力、進(jìn)料壓力和進(jìn)料量三個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。對氣流粉碎機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)及使用氣流粉碎機(jī)生產(chǎn)的單位有實(shí)際參考價(jià)值。
沈笑君研究現(xiàn)代超細(xì)粉碎技術(shù)在刺五加生產(chǎn)中的應(yīng)用,利用氣流粉碎可獲得5~1 0u m的顆粒,指出這個(gè)粒級對一般中藥來說,其破壁率≥95%其破碎粒度隨著粉碎機(jī)的壓力增大而減少,但當(dāng)壓力大到一定值時(shí),破碎粒度反而增大;隨著破碎次數(shù)的增加,粒度分布范圍變窄,隨后又變寬。
我國粉體工業(yè)加工100~400目的粗粉,長期以來以雷蒙磨占有市場份額最多,為改變雷蒙磨加工細(xì)度不夠、分級精度差、噪音大、振動(dòng)大、環(huán)境污染嚴(yán)重、單位能耗高等缺點(diǎn),邵亞平等‘”1致力于雷蒙磨改造,如增加磨輥離心力以提高粉磨壓力、增加分級機(jī)葉片(從60片增加到9 0片),提高分級機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速以提升產(chǎn)品細(xì)度,進(jìn)行二次分級可使產(chǎn)品分出1250目的產(chǎn)品。吳學(xué)峰[20]對老式雷蒙磨的缺點(diǎn),進(jìn)行了新的改進(jìn)。但這些改進(jìn)仍不能滿足市場實(shí)際需要,為此一種新型YMF系列拉桿調(diào)壓磨粉機(jī)問世,該機(jī)主要特點(diǎn)是:通過磨圈和三個(gè)磨輥相對運(yùn)動(dòng)對物料施行滾碾和剪切,作用于物料上的磨粉力是通過安裝在外部的彈簧來實(shí)現(xiàn)的,根據(jù)物料硬度、進(jìn)料粒度、細(xì)度來調(diào)節(jié)壓力,每個(gè)磨輥的正壓力可達(dá)4 500kg,對重晶石、煤系高嶺土、棕鋼玉硬度9.2)進(jìn)行加工都比雷蒙磨顯示出諸多優(yōu)點(diǎn)。
王新江瞳“、筆者瞳幻介紹了沖擊式粉碎機(jī)的使用與開發(fā),對ACM系列沖擊式粉碎機(jī),從機(jī)型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子材料及轉(zhuǎn)子高速化等多方面進(jìn)行了改造,使其在國內(nèi)沖擊式直式)粉碎機(jī)市場上得到大面積應(yīng)用,經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn),新的A(M-S型機(jī)已投入市場。
張宇等在全面總結(jié)了渦流空氣分級機(jī)的歷史與現(xiàn)狀時(shí)指出:關(guān)鍵是提高目前空氣分級機(jī)的分級精度,因?yàn)槠浞旨壛讲环(wěn)定是造成精度下降的根本原因,另外許多流動(dòng)參數(shù)的控制是提高效率與精度的關(guān)鍵所在,指出未來開發(fā)應(yīng)注意四點(diǎn):主要是對分級力場進(jìn)一步研究,對顆粒表面特性等進(jìn)行研究,對分級機(jī)內(nèi)的場流特性進(jìn)行研究,對分級室內(nèi)顆粒的受力進(jìn)行復(fù)合化設(shè)計(jì)。
劉建平等[24]根據(jù)粉體顆粒所帶飽和電量和顆粒的直徑成正比的關(guān)系提出一種新的粉體分級方法——靜電切向分級法,目的是研究粉體帶電顆粒在靜電場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律及在粉體分級中的應(yīng)用。實(shí)踐結(jié)果為:①當(dāng)顆粒受到的重力比電場力小的時(shí)候,顆粒會順著電場力的方向運(yùn)動(dòng)。分布的范圍比較窄小易于收集;②當(dāng)顆粒受到電場力略大于重力,方向相反的時(shí)候,顆粒在切向氣流中的分離是非常分散的,這樣便于從粗顆粒中分離;⑧在粉體分級應(yīng)用中,可以適當(dāng)調(diào)節(jié)所需電場強(qiáng)度就可以比較高精度分離出相應(yīng)粒度的粉體;④上述都是按球形顆粒計(jì)算,而非球形顆粒所帶電量要比球形顆粒電量小的多,所以本方法也可以分離球形型顆粒和非球形顆粒。此方法優(yōu)點(diǎn):因?yàn)轭w粒都帶有同一種電荷,所以顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象將降低。不利方面一是增加了電能消耗,二是不適用于易燃燒的粉塵顆粒分離。
4、結(jié)語
縱觀2003,我國粉體工業(yè)有如下特點(diǎn):
(1)我國粉體工業(yè)發(fā)展較快,與其他行業(yè)相比,粉體工業(yè)處于較高水平,當(dāng)然與世界總水平相比,仍有一些差距。
(2)從業(yè)人員多,企業(yè)也多,但多是非國營的小私企,還沒有形成大的集團(tuán)力量,因而參與大的市場運(yùn)作時(shí)就顯得力量不足。
(3)粉體隊(duì)伍從業(yè)人員多,且水平高低差距很大,急需提高企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人及技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平。
(4)產(chǎn)品雖然很多,但高檔產(chǎn)品少,在國際市場上只是基本原料出口國,而不是高檔產(chǎn)品出口國。
(5)市場開發(fā)欠佳,理論上市場很大,許多會議都提到有大市場,真正要份額,誰也拿不出,國際市場上競爭能力差。
從某種意義上講中國粉體行業(yè)實(shí)際上是剛剛起步,處于盲目之中,因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)面大,涉及十七個(gè)方面。各行業(yè)協(xié)會如中國非金屬礦協(xié)會,中國金屬學(xué)會,中國顆粒學(xué)會,中國化工協(xié)會等,據(jù)說都有自己行業(yè)的粉體(或超細(xì)粉,或粉體加工等)專業(yè)委員會,所以要將這些行業(yè)統(tǒng)在一起難度較大,尤其在技術(shù)開發(fā)、市場開拓方面。
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顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、粉碎機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備。