Мельница пароструйная сверхтонкое измельчение сухим способом NETZSCH s-JET 500

Сверхтонкое измельчение сухим способом до субмикронного диапазона

Водяной пар – это древнейший вид термической энергии известный человеку, под которым обычно подразумевают дымящие облака пара (насыщенный водяной пар). Однако такой вид насыщенного пара не совсем подходит для использования в мельнице сухого принципа действия. При этом насыщенный влажный пар не является единственной формой проявления водяного пара. Технология струйного измельчения S-JET® разработанная и запатентованная компанией NETZSCH основана на использовании перегретого (острого) пара в качестве рабочего газа – этот пар абсолютно сухой! Таким образом, пароструйная мельница S-JET® является логическим усовершенствованием известных на рынке струйных мельниц CGS с интегрированным классифицирующим ротором CONVOR®. Использование перегретого пара в качестве рабочей среды, вместо сжатого воздуха, позволяет существенно увеличить кинетическую энергию измельчения. Благодаря этому, технология S-JET® позволяет получить более высокую производительность и/ или достичь новые горизонты измельчения (до субмикронных размеров частиц) сухим способом.

Использование в струйных мельницах перегретого пара в качестве рабочей среды для создания измельчающего потока известно давно, однако ранее это было реализовано лишь в простых спиральных струйных мельницах, не обладающих встроенным классифицирующим ротором. В настоящее время технология S-JET® от компании NETZSCH предлагает использовать перегретый пар в качестве рабочей среды для струйных мельниц с псевдоожиженным кипящим слоем и встроенным воздушно-динамическим классифицирующим ротором, для четкого ограничения максимального размера частиц. В связи с широким разнообразием различных областей применения, сочетание рабочей среды вода/водяной пар является наиболее эмпирически изученной системой. На h-s диаграмме, представленной ниже, указаны термодинамические данные воды и водяного пара. Для примера, работа пароструйной мельницы осуществляется при давлении пара на входе 40 бар и температуре 350 °C (энтальпия на входе в мельницу около 3100 кДж/кг). Разряжение пара при проходе через измельчающие сопла осуществляется так быстро, что данный процесс можно описать как изоэнтропический. После разряжения пара в мельнице (до Р = 1,1 бар, T = 300°C) энтальпия составляет уже 2400 кДж/кг. При столкновении с частицей, струя пара достигает критической точки, в которой она замедляется (за счет обмена импульсов) вплоть до скорости частицы (скорость струи пара по оси=0). В этой точке содержание пара составляет уже около 88%, а её температура около 102 °C. Однако в связи с тем, что струйная мельница замкнута и герметична, термодинамический потенциал сохраняется, в связи с этим энтальпия вновь возвращается к своим первоначальным параметрам, т. е. к температуре около 300°C. Данный динамический процесс повторяется вновь и вновь каждый раз, когда струя пара встречает на своем пути частицу. В конечном счете измельчаемый продукт не вступает во взаимодействие с насыщенным водяным паром и не набирает влагу.

В пароструйной мельнице S-JET® скорость струи рабочего газа увеличивается до 1200 м/с, что приблизительно в два раза выше, чем в традиционных воздухоструйных мельницах, за счет использования перегретого пара в качестве измельчающей среды. Благодаря этому импульс кинетического соударения частиц в псевдоожиженном слое повышается в четыре раза! Таким образом, благодаря технологии S-JET® сделан решительный шаг для достижения субмикронного диапазона размеров частиц при сухом измельчении.

Пар обладает значительно более высокой скоростью звука, чем воздух, что способствует повышению максимально возможной окружной скорости внутри классифицирующего ротора, а вместе с этим и инерционных усилий, которые оказывают воздействие на классифицируемый материал. При этом более низкая динамическая вязкость пара способствует уменьшению силы сопротивления частиц. Оба этих решающих фактора, совместно с классифицирующим ротором CONVOR®, позволяют осуществлять классификацию частиц, измельченных до субмикронного диапазона путем сухого помола. По сравнению с традиционными воздухоструйными мельницами, более тонкие фракции продуктов с узким распределением частиц гранулометрического состава могут быть получены на паровой струйной мельнице S-JET®.

В процессе любого помола, как жидким, так и сухи методом, тонкие частицы проявляют тенденцию к агломерации. Чем тоньше измельчаются частицы, тем сильнее данное явление. При сухом измельчении на струйной мельнице следствием агломерации является снижение производительности и эффективности процесса помола, т. к. интегрированный в мельницу классифицирующий ротор распознает агломерат как одну большую частицу, а не как совокупность отдельных мелких частиц. Такие агломераты возвращаются в размольную камеру. Таким образом, в замкнутом измельчающем/классифицирующем процессе, таком как струйное измельчение в псевдоожиженом слое, агломераты остаются дольше в размольной камере для дополнительного, более тонкого измельчения. Непосредственная стабилизация образовывающихся в процессе помола мелких частиц оказывает большое значение и достигается применением вспомогательных веществ (агентов). На практике такие вещества вводят в объеме от 0,1 % до 1 %, для снижения поверхностного притяжения частиц и предотвращения агломерации таким образом, чтоб классифицирующий ротор мог точнее осуществлять свою работу

В зависимости от типа измельчающего продукта и вида используемой добавки достигается не только увеличение производительности, до пяти раз, а также улучшается текучесть продукта, увеличивается поверхность частиц и сокращается адгезия продукта внутри размольной камеры мельницы.

Области применения

Вспомогательные вещества как в сухом, так и в жидком виде, могут дозироваться непосредственно в технологический процесс S-JET®. Вещества в твердом виде вводят в исходный материал в процессе дозирования в мельницу, а вспомогательные агенты в жидком виде подаются напрямую в размольную камеру, через отдельное сопло при помощи дозирующего насоса. Все летучие вещества растворяются в технологическом процессе и не оказывают влияние на качество обрабатываемого продукта, что уже неоднократно подтверждалось контрольными тестами Заказчиков. Оптимальное количество вводимого вещества зависит от вида измельчаемого продукта и от правильности выбора самого вещества.

Преимущества

• Увеличение производительности (до пяти раз)
• Улучшение текучести продукта
• Увеличение поверхности частиц
• Сокращение адгезии продукта
• Низкая потребность в дополнительной энергии измельчения

Интерфейс пароструйной мельницы S-JET® позволяет осуществить подключение к системе NETZSCH-CONNECT, которая обеспечивает сбор и хранение различных данных о ходе технологического процесса. Сбор информации происходит в постоянном режиме. Данные предварительно обрабатываются и в зашифрованном виде передаются по сети VPN в формате файла *.XML на центральный сервер, установленный внешним провайдером. С помощью веб-приложения эти данные можно просматривать, анализировать и экспортировать, имея соответствующие права доступа. Пользователь системы NETZSCH-CONNECT имеет возможность визуализации параметров оборудования и получать информацию о любых изменениях технологического процесса. Такая информация позволяет сделать вывод о ходе производства, а общий анализ данных, зафиксированных в течение определенного периода, позволяет получить подробную информацию о работе оборудования и времени его простоев, установить возможные причины простоев, что может быть использовано для улучшения процесса планирования технического обслуживания и регламентных работ. Кроме того, при желании клиента возможно обеспечить удаленный доступ для аккредитованных сотрудников сервисной службы компании NETZSCH.