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1、第17卷第1期西南工学院学报Vol.17No.12002年3月JOURNALOFSOUTHWESTINSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.2002文章编号:1007-8916(2002)01-0042-04＊低温粉碎系统的研究陈海焱潘成君(西南科技大学环境工程学院四川绵阳621002)摘要:讨论了低温粉碎的必要性及发展趋势,分析了空气涡轮制冷机与流化床气流粉碎分级机组合的新型低温粉碎系统的性能特征。实验验证,该系统可以避免常规的液氮致冷,亦勿需将物料冷却到脆化程度,只需冷却至某一硬化状态,就能有效地将物料进行细碎。关键词:低温粉碎;流化床气流粉碎;空气涡轮制冷机;热交换+中
2、图分类号:TQ029.1文献标识码:A1低温粉碎的作用材料的超细粉碎技术是高科技发展的必然产物,现代工业要求许多物料成粉末状作为工业物料,它们具有极细的粒径,严格的粒度分布,极低的杂质含量,超细粉体广泛地应用于各行各业。但有许多物料在常温下是难以粉碎的或难以保证品质的粉碎,必须利用物料在低温下冲击韧性和延伸率降低,即变得硬和脆进行粉碎。低温粉碎适用于:(1)粉碎在常温下不能或极难粉碎的热塑性、热敏性、粘性物质,如塑料、聚酰胺(尼龙)、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、酚醛树脂等高分子材料,以及化妆品原料、有机和无机染料、铁合金、粉末冶金原料等。低温粉碎产品粒度分布窄,立方体颗粒多,粉末
3、的流动性好。并减少了粉碎时产生的异味、高温破坏和发生爆炸的危险。(2)粉碎易发热、变质及柔软的动植物,并可保持其营养成份及色、香、味。利用医药、食品在低温状态下的冷脆特性予以粉碎,可以粉碎成极细小的微粒,对医药、食物能最大程度地保存原有物质的分子结构和药物成份或营养成分。保全医药、食品的活性物质,使其易被人体吸收,提高人体对多种药物成分或营养成分及微量元素的吸收率。(3)粉碎废物。如废旧橡胶的处理。橡胶是高聚物,即使采用深埋它亦能长达数十年难以腐烂;橡胶具有高弹性和高储能性,常温下难以粉碎;并且破碎时产生大量热量,使橡胶老化,品质变差。而利用橡胶在低温下脆化的物性,将回收后的废旧轮胎
4、置于低温下粉碎,可获得极细颗粒的冷冻胶粉以便回收再利用。目前西方发达国家己实现了工业化。2低温粉碎的发展状况及发展趋势国外低温粉碎在50年代便已发展成熟,特别是在美、日等发达国家,已经有多家工厂利用液氮冷却粉碎废轮胎等来回收橡胶。在国内,低温粉碎在中草药和龟鳖的加工方面已有应用,例如福寿仙保健品就是利用了低温粉碎来加工龟鳖制成龟鳖丸。另外,一些药品如名贵中草药等也必须采用低温粉碎。低温粉碎能够粉碎常温下难以粉碎的物料,可广泛应用于各个领域。[1]目前的低温粉碎方法有:(1)先使原材料在低温下冷却,达到低温脆化状态,再投入常温态的粉碎机进行粉碎。(2)原材料为常温,粉碎机内部温度为低温
5、进行粉碎。(3)将原材料冷冻至液氮温度(-196℃),同时将粉碎机内部温度也保持在合适的低温状态而进行粉碎。此工艺的核心是粉碎,关键工序是冷冻,因物收稿日期:2001-09-12＊基金项目:四川省教委重点攻关项目第1期陈海焱等:低温粉碎系统的研究43料只有在足够低的温度下,经充分换热大幅度降低弹性后,才能进行有效地细碎。低温粉碎的冷却多采用液氮喷淋冷冻法低温粉碎。如本世纪70年代,西方发达国家开始采用液氮生产胶粉,即利用液氮在常压下汽化温度低达-196℃的特点冷冻胶粒,使其达脆化温度,再输入撞击式粉碎机中细碎。日本很早就采用液氮冻结药品、抗生素、中药材、海藻、甲壳素、蔬菜、调味品等,
6、随后投入粉碎机粉碎,并用液氮冷源保持固定的温度,微细粒度可高达100μm以下。但在国内应用液氮冷源存在一个大问题,就是成本高。不是很纯的液氮市场售价也为3元/Kg,将lKg低密度聚乙烯粉粉碎到D50=200μm左右约需消耗1～1.2Kg液氮,粉碎1Kg聚乙烯粉仅液氮消耗需花费3～3.6元。这对附加值较低的产品很难接受。同时,当液氮用于粉碎医药及生物制品超细化时,由于液氮含有其它成份,因此对产品有一些污染;若要提高液氮的纯度则成本非常高,使应用受到更大程度的限制。低温粉碎设备大多采用锤式粉碎机、销棒粉碎机,粉碎粒度受到限制。机械锤式粉碎机的产品粒度一般不超过80目,还存在粉碎过程中局部
7、的过热,影响被粉碎物料(尤其是医药食品)质量问题。如采用机械锤式粉碎机加工聚乙烯酸胺,其达到的细度在60μm以上,60μm的含量极低。粉碎环氧树脂达到的细度在30μm以上,粉碎橡胶达到的细度在150μm。而实际市场所需要的粒度远远低于以上所能达到的细度。同时锤式粉碎机、销棒粉碎机会产生大量粉碎热和极高的局部冲击、磨擦发热,需要通过极低的温度来消除。因此开发一种可以迅速消除物料粉碎过程的发热,避免冷却粉碎过程对物料的污染,能够将粒度控制在44μm以细的新型低
