流化床氣流磨制備超細氧化鈰的工藝參數(shù)研究

摘要：該文主要研究干法狀態(tài)下，LNJ-60性流化床氣流磨制備超細氧化鈰，通過針對性分析其在工作時機器噴嘴間的粉碎壓力，分級機的轉(zhuǎn)速，以及加速距離等工藝參數(shù)條件的不同，對氧化鈰的產(chǎn)量和粒數(shù)的變化。從而得出LNI-60型的流化床氣流磨制備的粒度在1—5 之間的超細氧化鈰的標準工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：氣流磨 電池正極材料 流場設計 粉碎效率

中圖分類號： TB44 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（a）-0000-00

對于稀土元素的研究，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部具有獨特的4f電子結(jié)構(gòu)，而且組成稀土的化合物富含特殊的光電磁性質(zhì)，被人們稱之為新材料的聚集地，氧化鈰就是稀土中的一種化合物，其位置較為重要。本身具有著用處廣，價格較為便宜的特點。其主要的用于陶瓷，玻璃和催化劑等相關(guān)領(lǐng)域。由于氧化鈰的本身特性，使其的磨料可以作為改進機動車尾部凈化催化劑的主要助劑。因此，對于氧化鈰的制備，盡量的使其范圍變得窄一點。對于我國的氧化鈰磨料的微粉技術(shù)，其相對來說較為落后，許多的設備和工藝都受到了限制，不能改保證從、產(chǎn)品的質(zhì)量，而在當前的氧化鈰磨料制備技術(shù)中，較長使用的氣流粉碎分級技術(shù)，此項技術(shù)不僅能使氧化鈰的顆粒分布較窄，還能使其外觀較為規(guī)則，具有純度高，分散點好，且活性比較大的特點。在此之中，應用干法制的氣流磨技術(shù)制備氧化鈰，不會像水熱法，醇鹽法，共沉淀法，以及溶膠或凝膠法，有那么高的條件限制，

1具體的研究試驗

首先我們采用密度為7.11g/cm3，黃中帶紅，粒度d90為10.231 的液晶粉料氧化鈰。使用LNJ-60型流化床氣流磨生產(chǎn)線制備超細的氧化鈰（CeO2）；此系統(tǒng)主要包括：氣源系統(tǒng)，空氣壓縮機系統(tǒng)，給料系統(tǒng)，三噴嘴氣流磨，二級分級機，一級分級機，引風機，除塵器等。同時還采用的變頻調(diào)速技術(shù)分級機控制系統(tǒng)和PLC控制，以及袋式的除塵器和旋風分離器。

該機器主要的工作原理就是：首先利用加料系統(tǒng)，通過空氣壓縮機，將物料送到機器內(nèi)磨中，再通過氣流磨的噴嘴產(chǎn)生的超音速氣流將其吹動，物料在互相摩擦碰撞中被粉碎，然后通過分級輪將其送入到管道之中，再在旋風分離器中，把空氣和物料進行分離，將沒有達到顆粒要求的物料送到機器內(nèi)部的粉碎機中，在和進料系統(tǒng)的物料進行再一次的粉碎。將旋風分離器分離出的少量的符合顆粒標準的粉塵物料送入到袋式除塵器中，在其中進行氣體過濾，把其中的空氣通過因風起排出，在經(jīng)過氣體過濾后，物料的微細粉塵或粘附于收塵濾袋上，這時，我們需要利用機器的脈沖氣閥進行相應的清灰工作，將其中的灰塵顆粒通過排料系統(tǒng)排出來。此粉碎系統(tǒng)設備屬于完全封閉式的環(huán)形工作系統(tǒng)。其工作中，使用風速測試儀對引風機的風速進行相應測試，并進行記錄工作；而對于氧化鈰粉粒度的測定主要采用的是應該的MALVE激光粒度測試儀器，進行具體的分析測試。

2對研究的結(jié)果進行分析討論

對LNJ-60型流化床氣流磨生產(chǎn)線制備超細的氧化鈰的具體工作進行相應分析，使我們知道①噴嘴間加速距離對氧化鈰粒度的影響；當LNJ-60型流化床氣流磨在進行相應的氣流粉碎工作時，其高速的氣流能夠帶動物料，通過高速的轉(zhuǎn)動將動能轉(zhuǎn)化為對物料顆粒的粉碎能力，不過噴嘴的氣流速度下降比較快，如果物料的粒度越小，那么其被加速達到的速度就會越大，其最大速度需要的加速距離也就越短；如果粒度越大，其需要的被加速達最大速度也就越小，則其加速的距離也相對越長。所以，在平時的生產(chǎn)中，對于流化床氣流磨的噴嘴的速度調(diào)整的合適與否。直接影響著物料的最終粉碎效果。其噴嘴的加速距離和顆粒的密度，進料的粒度，物料的氣固濃度，以及產(chǎn)品的力度存在著較為緊密的關(guān)系。對于LNJ-60型流化床氣流磨的系統(tǒng)參數(shù)主要包括；粉碎壓力0.90MPa，一級的分級機頻率為40Hz，二級的分級機頻率為50Hz，引風機維50—12型，二次風流量為8m3/min.，保持這些參數(shù)不變，然后，對應的分別應用70mm，80mm，90mm的噴嘴加速距離進行相應的實驗。

表1 氣流磨噴嘴加速距離對產(chǎn)品粒度的影響

產(chǎn)品加速距離（mm）粒度（ ）

產(chǎn)量/kg h-1

流量/m3 min-1

d10d50d90dm

A700.6522.2543.8546.23424.438.1

B800.5211.3202.3464.25534.237.2

C900.2210.5231.2452.45320.435.9

由此表可知，噴嘴的加速距離的大小對機器的粉碎效果影響較為明顯。當噴嘴的加速距離為70mm時，物料在高速氣流加速的情況下，其速度沒有達到氧化鈰粉體標準粒度所需，導致粉體的粒度較粗，而當噴嘴的加速距離為90mm時，其對物料的的速度要求有過大，導致了粉塵的粒度有比較細，由于物料的碰撞出現(xiàn)在氣流加速或氣流衰減時，使其能量被相應的浪費掉了一些。當噴嘴加速距離為80mm時，氧化鈰粉體的粒度和標準正好一樣，且粉塵的產(chǎn)量較上面兩組高出很多。②粉碎壓力對氧化鈰粒度的影響；主要試講物料在經(jīng)過除水和除油后，送入到粉碎機超音速噴嘴入口，通過干空氣進行的表象壓縮。通過對噴嘴出口氣流的速度提升，使得物料的粉碎速度也得到提升，增加物料粉塵的顆粒動能，加大顆粒間的碰撞，使其壓力越大，粒度越細。具體的試驗系統(tǒng)參數(shù)包括：噴嘴的加速距離為80mm，一級的分級機頻率為40Hz，二級的分級機頻率為50Hz，引風機維50—12型，二次風流量為8m3/min.，

表2 不同粉碎壓力對產(chǎn)品粒度的影響

產(chǎn)品粉碎壓力產(chǎn)品粒度（ ）

產(chǎn)量流量

/MPad10d50d90dm/kg h-1

/m3 min-1

原樣 0.7333.34211.32259.567

E0.870.1871.1452.3214.88932.120.5

F0.850.2310.8992.1534.25332.428.7

G0.820.5251.3112.4565.42338.536.7

此表中，使我們了解到物料的原樣粒度很大，且分布較為松散，其并不總是隨著粉碎壓力的增大二使粉塵粒度變小，對其進行的壓力調(diào)整要適當，不然容易產(chǎn)生反向作用。由于噴射壓力和其出口速度的關(guān)系并非線性的，所以，當壓力超過標準值時，會使噴嘴前后壓力比失調(diào)，導致粉碎室產(chǎn)生激波，物料的氣相受到激波的阻礙，速度逐漸下降，但固相速度不變，固相也氣相之間的速度值差異，對粉碎效果也有一定影響。對于噴嘴來說，其也有固定的最大值，雖然能夠增大外界壓力，但是也不能無限地提升質(zhì)量流量。也就是說，當壓力達到相應程度，其粉碎強度將保持不變。本試驗要求產(chǎn)品的要保證在1—5 之間，從表中數(shù)值可知，只有G產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)符合相關(guān)標準。③一級分級機轉(zhuǎn)速對氧化鈰粒度的影響；對此也采取了相應的試驗，其主要的系統(tǒng)參數(shù)為；噴嘴的加速距離為80mm，二級的分級機頻率為50Hz，引風機維50—12型，二次風流量為8m3/min.

表3 不同分級機轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品粒度的影響

產(chǎn)品分級頻率分級轉(zhuǎn)速產(chǎn)品粒度/

產(chǎn)量流量

/Hz/r min-1

d10d50d90dm/kg h-1

/m3 min-1

H3510600.6131.5873.1255.45639.152.9

I4514000.5311.3892.5414.55338.634.9

J5515500.5231.1241.9863.81126.312.5

由此表可知當一級分級機的頻率從35上升到55Hz時，其轉(zhuǎn)速則從1060/r min-1，上升到了1550/r min-1，其超細氧化鈰的產(chǎn)量在逐漸的減少，粒度也在逐漸減小，當分級機的轉(zhuǎn)速越高時，其氧化鈰粒度就越細。反之，當分級機的轉(zhuǎn)速越低時，其氧化鈰粒度就越粗。主要是由于在高速轉(zhuǎn)動下的分級機葉片對顆粒的作用力度較大，加大了其離心速度，使其不斷向邊壁運動，然后，在經(jīng)氣流磨進行相應粉碎.

3結(jié)束語

通過LNJ-60型流化床氣流磨的相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)其可生產(chǎn)的氧化鈰超細微粉的粒度范圍應當在5 以下，只有這樣才能使物料的粒度更窄，產(chǎn)量才會更高，且系統(tǒng)的生產(chǎn)過程各項功能較為穩(wěn)定，自動化的程度較高。在具體的氣流磨粉碎機工作中，我們針對其最終產(chǎn)生的粉碎顆粒程度，由于其影響因素眾多，所以需要從多個方面進行綜合性的效果考慮，在本研究的相關(guān)試驗中，其主要的影響因素包括，粉碎機的壓力，噴嘴間的加速距離，以及分級機的轉(zhuǎn)速；對于這幾項因素，其內(nèi)部的各項參數(shù)調(diào)整都會對物料產(chǎn)生的最終顆粒效果有著一定的影響。通過上述試驗結(jié)果，對于LNJ-60型流化床氣流磨的最佳工藝參數(shù)為；0.85MPa的粉碎壓力，80mm的噴嘴加速距離，1050r/min的分級機轉(zhuǎn)速。通過相應的參數(shù)匹配，通過具體的優(yōu)化方法，達到良好的氧化鈰超細微粉生產(chǎn)粒度效果。

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