Мельница с воздушной сепарацией: обеспечьте максимальную степень тонкого измельчения

Если вы хотите сохранить размер частиц порошка на уровне менее 10 микрон, мельница с пневматической классификацией (ACM) станет незаменимым инструментом. Она не только использует внутренний высокоскоростной механический ротор для интенсивного измельчения материалов, но и оснащена динамическим сортировочным колесом, позволяющим точно регулировать толщину выходящего материала. Многие руководители цехов считают, что потеря материала в диапазоне от 10% до 15% из-за “избыточного измельчения” в процессе дробления — явление обычное. Но на самом деле, если четко отрегулировать соотношение энергопотребления и “соотношение скоростей сортировочного колеса и ротора”, эту часть потерянной производительности можно полностью восстановить, а также решить проблему нагрева и ухудшения качества термочувствительных материалов в результате одного цикла измельчения. Давайте рассмотрим 1, чтобы выделить основные параметры, определяющие производительность.

Метод настройки параметров F.I.N.E.: перестаньте настраивать «вслепую», полагаясь на интуицию.

Чтобы правильно настроить воздушную сортировочную мельницу, необходимо разбираться как в механике, так и в аэродинамике. Если просто следить за скоростью вращения ротора и регулировать её вслепую, получаемые партии продукта будут то слишком густыми, то слишком жидкими. Руководители заводов, которым действительно удаётся достичь показателя “99%” по коэффициенту первопроходства, используют метод настройки «F.I.N.E.» для калибровки оборудования.

• Расход (поток воздуха/соотношение газ-твердое вещество): Объем воздуха определяет точность измельчения частиц в мельнице. Если поток воздуха слабый, весь материал задерживается в зоне измельчения и не может выйти, в результате чего оборудование сразу перегревается. Оператор должен соблюдать минимальное соотношение газ-твердое вещество 3:1 (по массе), чтобы обеспечить, что как только порошок достигнет заданной степени измельчения, он сразу же будет переноситься потоком воздуха к сортировочному колесу.
• Ударная сила (соотношение ударной силы к линейной скорости ротора): кинетическая энергия дробления полностью зависит от силы удара, прилагаемой ротором. Для твердых минералов линейная скорость должна превышать 110 м/с; однако при работе с термочувствительным сырьем (активными фармацевтическими ингредиентами, АФИ) лучше ограничить линейную скорость до уровня ниже 70 м/с. Как только линейная скорость превысит установленный предел, частицы будут разбиты на мелкие фрагменты, что приведет к образованию большого количества субмикронного отходного порошка, который в конечном итоге заблокирует вашу последующую систему пылеудаления.
• Направление движения (направляющие/лопасти сортировочного колеса): Геометрическая конструкция сортировочного колеса напрямую определяет максимальный размер частиц (D90). Чем быстрее вращается колесо, тем больше центробежная сила, и крупные частицы будут отбрасываться обратно в зону дробления для повторного измельчения. Помните, что зазор между лопастью сортировочного колеса и неподвижным воздухоотводом должен быть не более 1,5 мм. Если он будет даже немного больше, крупная пудра будет просачиваться.
• Вытяжка (всасывание/перепад отрицательного давления): Объём воздуха, всасываемый системой, является залогом поддержания всей циркуляции воздуха. Втяжной вентилятор, установленный в конце линии, должен создавать внутри корпуса измельчителя отрицательное давление, стабильное, как старый пес (обычно в диапазоне от -1500 до -2500 Па). Пока показания манометра отрицательного давления колеблются, толщина порошка, который в конечном итоге попадает в ковш, будет неравномерной.

Обработайте две большие ямы, на которые грейдер может легче всего наехать.

Техники мастерских часто анализируют ситуацию, когда сталкиваются со снижением производственной мощности. Необходимо выявить суть проблемы, чтобы избежать тех фатальных простоев, связанных с техническим обслуживанием.

Ловушка “теплового удушья”

Многие операторы изо всех сил пытались увеличить скорость вращения сортировочного колеса, чтобы получить более мелкий порошок, но забывали синхронно увеличить подачу охлаждающего воздуха. Чрезвычайно высокая центробежная сила образует в рабочей камере “пневматическую стенку”, из-за чего материал бесконечно циркулирует в зоне дробления. Вся кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию, сахаросодержащий материал сразу же плавится, а полимерный материал полностью прилипает к кольцу дробильного механизма. Выход из этой ситуации очень прост: при увеличении скорости сортировочного колеса необходимо пропорционально увеличить объём охлаждающего воздуха в системе.

Ошибочная “иллюзия износа”

Когда показатель на выходе равен 1, первая реакция у всех часто бывает такой: “Наверняка ротор зачищен дочиста”. Однако если присмотреться к манометру, то часто оказывается, что на самом деле дело в том, что фильтрующий мешок на выходе полностью забит. Пылесборник забит — давление на выходе повышается, скорость воздушного потока в камере измельчения соответственно увеличивается, и в итоге преждевременно срабатывает сигнализация перегрузки главного двигателя. Поэтому, прежде чем поручать сотрудникам разобрать машину и заменить детали, обязательно проверьте манометр перепада давления на пылесборнике.

Данные реальных испытаний: литий-железо-фосфат (LFP) против API (активных фармацевтических ингредиентов)

В различных отраслях способы настройки оборудования могут меняться изо дня в день. Наша команда инженеров провела сравнительные испытания на прочность с использованием материалов, представляющих крайние варианты.

При работе с материалами для литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов необходимо строго соблюдать максимальный размер частиц, иначе в аккумуляторной ячейке через несколько минут произойдет короткое замыкание. Мы оснастили машину частотным преобразователем (VFD), напрямую подключенным к комплекту онлайн-лазерного анализатора размера частиц. При любом отклонении значений D50 система самостоятельно выполняет точную настройку скорости сортировочного колеса.

Материал	Цель D50	Цель D90	Скорость кончика ротора	Классификатор RPM	Удельное потребление энергии	Повышение температуры
Порошок для литий-железо-фосфатных аккумуляторов	Определяется технологическим процессом; контролируется в режиме реального времени	Строго ограниченное максимальное значение	Автоматическая регулировка с помощью частотно-регулируемого привода (VFD)	Автоматическая точная настройка	Не указано	Не указано
Аскорбиновая кислота / Витамин С	Не указано	Не указано	Максимум 75 м/с	Не указано	Не указано	≤12 °C

Аскорбиновая кислота (витамин С) — это совсем другое дело: она чрезвычайно чувствительна к температуре. Мы добавили к мельнице рубашку с водяным охлаждением и подали холодный воздух температурой 5 °C. Линейную скорость ротора мы ограничили до 75 м/с. В результате повышение температуры машины в течение всего цикла непрерывного измельчения не превышает 12 °C, что позволяет идеально сохранить химическую активность препарата.

Impact Extreme Fineness: регулируемая направляющая для станка Hard Core

Чтобы обеспечить максимальную производительность машины, необходимо настроить параметры в соответствии с свойствами материала.

Главный ротор представляет собой “кулак”, который измельчает материал. Если речь идет о хрупком материале, таком как тальк или кремнезем, ротор можно заменить колонной с головкой из сплава карбида вольфрама, срок службы которой может быть в 400 раз больше, чем у обычной закаленной стали. Зазор между верхом колонны и гофрированной изнашиваемой вставкой определяет эффективность измельчения. В зависимости от размера подаваемого материала этот зазор, как правило, должен поддерживаться в пределах от 3 до 5 мм.

Динамический сортировочный диск выполняет роль “вратаря”. Если вы хотите уменьшить медианный диаметр (D50) с 15 микрон до 5 микрон, вам необходимо сократить подачу почти на 25%, одновременно увеличив скорость вращения сортировочного диска. Если сортировочное колесо вращается очень быстро, а вы продолжаете засыпать в него материал, тоток в двигателе будет вызывать аварийный сигнал с показателями, выходящими за пределы шкалы, каждую минуту.

Часто задаваемые вопросы (Люди также спрашивают)

Вопрос: Как отрегулировать размер частиц в мельнице с воздушной классификацией?
Ответ: Регулировка толщины в основном зависит от двух факторов: изменения скорости вращения внутреннего сортировочного колеса и регулировки объема воздуха. Чем быстрее вращается сортировочное колесо, тем больше центробежная сила и тем мельче получается порошок. С другой стороны, увеличение объёма воздуха принудительно протащит более крупные частицы через сортировочное колесо, и получаемый продукт станет более крупнозернистым.

Вопрос: Каков максимальный размер подаваемого материала?
A: Это зависит от конкретных габаритов мельницы, но, как правило, перед подачей материал лучше измельчить до размера менее 10 мм (3/8 дюйма). Если размер подаваемого материала превышает зазор между колонной ротора и кольцевой шестерней, это непосредственно приведет к серьезному повреждению механической конструкции.

Вопрос: Почему мой фрезерный станок перегревает заготовку (перегревается)?
Ответ: Причина № 3 может заключаться лишь в одном: слишком большая подача материала и слишком слабый поток воздуха, забитый фильтрующий мешок на выходе или слишком высокая скорость вращения сортировочного барабана. Решением проблемы является уменьшение количества подаваемого материала, очистка пылесборника для восстановления нормальной работы вытяжной системы или подача холодного воздуха в впускной трубопровод.

Вопрос: Сможет ли сортировочная мельница справиться с влажными и липкими материалами?
A: Ни в коем случае. Этот материал предназначен исключительно для сушки и измельчения (содержание влаги в нём обычно не превышает 5%). Если на материал попадут вода или смазка, зазоры сортировочного колеса забиваются за считанные минуты, а зубчатое кольцо полностью забивается, что приводит к сильным ударам и полной остановке оборудования.

Вопрос: В чём заключается разница между дисковой мельницей для гвоздей (штифтовой мельницей) и пневматической сортировочной мельницей?
Ответ: Измельчение с помощью гвоздевого диска основано исключительно на физическом воздействии. Толщину крупнейших частиц невозможно регулировать внутри, поэтому снаружи необходимо установить сито. Однако рабочая камера мельницы с пневматической классификацией оснащена динамическим классификационным колесом, которое позволяет точно и непрерывно регулировать максимальный размер частиц, а также возвращать крупный порошок обратно внутрь для повторного измельчения, образуя замкнутый цикл.

Вопрос: Как очистить сортировочную мельницу, используемую на фармацевтическом заводе?
Ответ: Фармацевтические модели, как правило, имеют быстрооткрывающиеся крышки типа «ракушка» или оснащены форсунками CIP (очистка на месте). Для тщательной очистки необходимо полностью открыть дверцу основной камеры, извлечь ротор и сортировочное колесо, а также провести очистку с помощью специального растворителя. Кроме того, шероховатость (Ra) внутренней поверхности машины должна быть отполирована до значения менее 0,4 микрона, чтобы предотвратить накопление остатков материала.

Вопрос: Что такое сильная вибрация корпуса мельницы?
A: Вибрация свидетельствует о наличии серьезного динамического дисбаланса в машине. Наиболее распространенными причинами являются неравномерный износ роторной колонны (с одной стороны износ меньший, с другой — больший), налипание кускового материала на лопастях сортировочного колеса или износ подшипника главного вала. Не медлите — немедленно остановите машину и заново отбалансируйте вращающиеся детали.

Вопрос: Приводит ли классификация воздуха к износу оборудования и расходу электроэнергии?
Ответ: Удельное энергопотребление полностью зависит от твердости материала и требуемой степени измельчения. При измельчении мягкого известняка до размера D50 10 микрон на 1 тонну может потребоваться 15 градусов электроэнергии (кВт·ч). Однако при обработке твёрдых инженерных пластиков энергопотребление на тонну может взлететь до более чем 80 градусов при размере частиц 20 микрон. Главный двигатель оснащён преобразователем частоты (VFD), который позволяет оптимизировать энергопотребление до максимальной эффективности в режиме непрерывного производства.