چگونه از تکنولوژی آسیاب-کلاسیفایر ACM برای تولید پودر میکرونیزه بهره ببریم؟

چگونه از تکنولوژی آسیاب-کلاسیفایر ACM برای تولید پودر میکرونیزه بهره ببریم؟
تاریخ:
۰۶ بهمن ۱۳۹۹

آسیاب-کلاسیفایر یا ACM متشکل از یک آسیاب ضربه ای مکانیکی همراه با یک کلاسیفایر هوایی دینامیک است. این نوع از آسیاب برای تولید پیوسته و ظرفیت بالا مناسب است.  آسیاب-کلاسیفایر ها در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی و غذایی برای تولید پودر میکرونیزه خشک مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله، پس از توصیف کاربری، نحوه عملکرد و مدل های متداول آسیاب-کلاسیفایر، به توضیح نحوه تنظیم عملکرد آسیاب برای کنترل دانه بندی خروجی می پردازیم.

انواع مختلف تجهیزات خردایش مواد خشک برای تولید خروجی های درشت، متوسط، ریز و بسیار ریز وجود دارند. این مقاله به بررسی آسیاب-کلاسیفایر هوایی می پردازد که بسته به نوع ماده  توانایی تولید ذرات ریز با اندازه نامی 45 میکرون یا کوچک تر را دارد.
یک آسیاب-کلاسیفایر فرایند خردایش و جداسازی را در یک مرحله انجام می دهد. این نوع آسیاب از جریان هوا برای انتقال مواد ورودی به محفظه جداسازی استفاده می کند و ماده را به دو بخش ریز و درشت تقسیم می کند، ذرات درشت را برای خردایش مجدد به محفظه آسیاب بر می گرداند و ذرات ریز را به خارج از آسیاب منتقل می کند. همه این فرایندها در یک عملیات پیوسته صورت می گیرد.
مزیت دیگر آسیاب-کلاسیفایر تطبیق پذیری آن است. به این معنی که این آسیاب، نه تنها می تواند دامنه گسترده ای از مواد شامل مواد شیمیایی، معدنی، غذایی و مواد مغذی را آسیاب کند، در عین حال حجم جریان هوای زیاد آسیاب موجب می گردد این آسیاب برای خردایش مواد حساس به دما نیز بسیار مناسب باشد. جهت کمک به خشک کردن مواد مرطوب  می توان از جریان هوای ورودی گرم استفاده کرد و یا رطوبت و دمای هوا را برای مواد حساس به دما یا مواد جاذب رطوبت  تنظیم کرد. به منظور استفاده از هوای مطبوع (به نحوی که این هوا دوباره به سیستم بازگردانده شود) و یا جهت جاگزینی هوا با گاز نیتروژن و یا دیگر انواع گاز خنثی (برای مواد قابل انفجار و اشتعال) می توان این آسیاب را در یک سیستم بسته استفاده کرد.
برای آسیاب کردن مواد سخت (تا سختی 40Mohs)، می توان از تمهیدات ضد سایش برای اجزای داخلی  آسیاب-کلاسیفایر استفاده نمود؛ این روش برای آسیاب های ظرفیت بالا (تا توان 200 کیلو ولت یا بیشتر) در صنایع معدنی و برای مواد ساینده به کار می رود. استفاده از جنس استنلس استیل و رعایت ضوابط ساخت تجهیزات بهداشتی امکان استفاده از آسیاب برای محصولات دارویی و رده غذایی و دیگر کاربری  هایی که نیاز به تمیز کاری ویژه دارند را میسر می سازد. برای مواد قابل انفجار و اشتعال، در شرایطی که جایگزین کردن هوا با گاز خنثی از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست، می توان از طراحی آسیاب و دیگر تجهیزات سیستم برای تحمل فشار 100bar بهره برد.
برخلاف آسیاب های چکشی معمولی، که در آن توری با سایزهای مختلف، اندازه ذرات خروجی را کنترل می کند، در آسیاب-کلاسیفایر، با کنترل سرعت کلاسیفایر می توان اندازه نهایی ذرات (تاپ کات) را تنظیم نمود. به دلیل اینکه در این مدل آسیاب، فرایند جداسازی داخل آسیاب صورت می گیرد (و نه در یک دستگاه جداگانه) این آسیاب نه تنها به نسبت کوچک و کم حجم است بلکه در مقایسه با دیگر آسیاب ها (که نیاز به یک تجهیز مجزا برای کنترل دانه بندی محصول هستند) یک مزیت اقتصادی محسوب می گردد. 

مشخصات قطعات و نحوه عملکرد

در حالیکه سازندگان مختلف، از پیکربندی ها و اندازه های  مختلف در طراحی و تولید استفاده می کنند، اکثر آسیاب-کلاسیفایرها دارای قطعات اصلی و مشخصه های عملکردی مشترک هستند.
اجزا - یک آسیاب-کلاسیفایر معمولی (که با توجه به جهت روتور کلاسیفایر آن آسیاب-کلاسیفایر عمودی نامیده می شود) در شکل 1 نشان داده شده است. این آسیاب شامل یک بدنه استوانه ای عمودی است که در برگیرنده کلاسیفایر با پره های متعددِ نزدیک به هم، روتور ضربه ای  افقی همراه با موتور با توان 1 تا 600 کیلووات (بسته به سایز آسیاب) می باشد.
ابزار ضربه زننده (معمولا چکش ها) در محیط یک دیسک که زیر روتور کلاسیفایر قرار دارد نصب می شود. این دیسک بر روی یک مجموعه یاتاقان بندی با سیستم محرک (مستقل از سیستم محرک کلاسیفایر) نصب شده است. یک لاینر حلقوی شکل (معمولا با منحرف کننده های متعدد و شیارهای عمودی) دیسک و چکش ها را در بر می گیرد. در بالای روتور ضربه ای، بین لاینر و کلاسیفایر، معمولا یک مجموعه شرود و بفل قرار داده می شود. فضای بین شرود و بفل و لاینر منطقه خردایش و فضای بین شرود و بفل و روتور کلاسیفایر منطقه جدا سازی را تشکیل می دهد.
مجموعه بدنه آسیاب، لاینر،‌ روتور ضربه ای و شرود "محفظه خردایش" را تشکیل می دهند. در یک سمت محفظه خردایش در زیر روتور آسیاب یک ورودی هوا و نیز در سمت خروجی روتور کلاسیفایر یک خروجی برای مخلوط هوا و محصول قرار دارد.
عملکرد - در حین کار هوا از طریق ورودی هوا در محفظه خردایش وارد بخش زیرین محفظه می شود و در حالیکه مواد ورودی را در برگرفته است، مواد را از قسمت زیر دیسک روتور به سمت بالا و به منطقه خردایش هدایت می کند. چکش های چرخان به ذرات ضربه می زنند و آن ها را به سمت لاینر منحرف می کنند. شیارهای عمودی لاینر سرعت محیطی ذرات را کم و آن ها را مجددا به سمت چکش ها هدایت می کند تا نیروی ضربه بر ذرات خرد شده (که همراه با جریان هوا به سمت بالا در حرکتند) را به حداکثر برساند. بفل ها در مجموعه شرود و بفل به هدایت ذرات به منطقه جداسازی کمک می کنند. ذرات ریز از شکاف های بین پره های روتور کلاسیفایر عبور می کنند و همراه با هوا به سمت خروجی هدایت می شوند، در حالیکه ذرات درشت که نمی توانند از روتور کلاسیفایر عبور کنند جهت خردایش بیشتر به منطقه خردایش بازگردانده می شوند.
درایوها - موتورهای جداگانه برای روتور کلاسیفایر و روتور ضربه این امکان را فراهم می کند که بتوان سرعت چرخش هر یک از این اجزاء را به صورت مستقل تنظیم کرد. هر دوی این درایوها می توانند درایوهای سرعت متغیر باشند ولی معمولاْ روتور آسیاب سرعت ثابت در نظر گرفته می شود. آسیاب-کلاسیفایر عمودی، یک مجموعه درایو هم محور دارد به شکلی که یکی از شفت ها داخل شفت دیگر قرار دارد که باعث کاهش ارتفاع کل آسیاب می شود. دیگر انواع درایوها در بخش بعدی شرح داده خواهند شد.
به هدف نظارت بر شرایط محفظه یاتاقان بندی، می توان آسیاب را به سنسورهای لرزش و دما مجهز نمود. این امر باعث می شود که پیش از به وجود آمدن مشکلات مکانیکی جدی عملیات تعمیر و نگهداری انجام شود.

مدل های متداول آسیاب-کلاسیفایر ACM

علاوه بر آسیاب-کلاسیفایر عمودی مدل های دیگری از آسیاب-کلسیفایر وجود دارند که نحوه عملکرد آنها شبیه آسیاب-کلاسیفایر عمودی است با این تفاوت که هریک از آنها پیکر بندی متفاوتی دارند.

آسیاب-کلاسیفایر با کلاسیفایر افقی - درحالی که در اصل آسیاب-کلاسیفایر افقی مشابه با مدل عمودی کار می کند، جهت افقی روتور کلاسیفایر اجازه استفاده از شرود و بفل را نمی دهد. در مقابل در این دستگاه دو منطقه خردایش و جداسازی (به منظور ایجاد فضایی برای دوران ذرات در حین جدا شدن) با بلند تر کردن بدنه  از هم جدا می شوند. این امر باعث می شود که آسیاب بسیار بلندتر از آسیاب عمودی باشد و در عین حال این امکان را فراهم می کند که در صورت لزوم خیلی نزدیک به سیکلون یا بگ فیلتر قرار گیرد. در این آسیاب درایو آسیاب و درایو کلاسیفایر از یکدیگر مستقل هستند. این نوع از آسیاب می تواند همان کاربری های آسیاب عمودی داشته باشد.
آسیاب-کلاسیفایر با درایو ترکیبی - در این آسیاب-کلاسیفایر، آسیاب و کلاسیفایر هر دو بر روی یک شفت نصب شده اند و با سرعت یکسان حرکت می کنند. در نتیجه آسیاب کوچکتر شده و قیمت کمتری هم خواهد داشت، این آسیاب در مقایسه با آسیاب عمودی به توان کمتری نیاز دارد. البته کاربری های این آسیاب و تنظیم سایز ذرات در آن محدود تر است.
آسیاب-کلاسیفایر با روتور عمودی - در آسیاب-کلاسیفایر روتور عمودی، روتور آسیاب در جهت عمودی قرار دارد. برعکس پیکر بندی آسیاب عمودی،
دو دیسک همراه با چکش ها ضربه اصلی و ثانوی ایجاد می کنند. مزیت این آسیاب در مقایسه با دیگر مدل های آسیاب این است که روتور کلاسیفایر به جای برگرداندن ذرات درشت به محفظه خردایش، آنها را از آسیاب خارج می کند. این امر ذرات سخت و ذراتی که قابل خرد شدن نیستند را از محفظه خردایش خارج می کند و باعث کاهش مصرف انرژی و نیز کاهش سایش اجزاء آسیاب و خارج کردن آلاینده ها (که منجر به کاهش کیفیت و تغییر رنگ محصول نهایی می شوند) می شود.
این آسیاب درایوهای مستقلی برای کلاسیفایر و آسیاب دارد و به همین دلیل می تواند گستره موادی مشابه آسیاب های عمودی را خردایش کند.
آسیاب با تمیزکاری آسان EC - آسیاب-کلاسیفایر با تمیزکاری آسان، یک محفظه بیرون محفظه خردایش دارد. این محفظه همانند یک ظرف عمل می کند به طوری که اپراتور بتواند آسیاب را در حالیکه پساب را داخل محفظه نگه می دارد تمیز کند. به طور معمول به منظور تخلیه یک شیر توپی زیر محفظه نصب می شود. در بیرون آسیاب نیز به جای یک ورودی هوا در زیر دیسک آسیاب، یک ورودی هوای مماسی وجود  دارد که این امر دسترسی به قطعات داخلی آسیاب را برای تمیزکاری آسان تر می کند. به منظور امکان جدا شدن آسان لاینر و دیگر قطعات داخلی جهت تمیزکاری، این قطعه به صورت مکانیکی به بدنه وصل نشده است. این آسیاب  کاربری هایی مشابه با آسیاب عمودی دارد و جهت کاربری هایی که به تمیزکاری مرتب نیاز دارند، کاملا مناسب است.

تنظیم کارکرد آسیاب به هدف تغییر سایز نهایی ذرات

برای بدست آوردن سایز نهایی ذرات و نیز توزیع اندازه ذرات دلخواه، می توان آسیاب-کلاسیفایر را به اجزای مختلف مجهز نمود.  
اجزای داخلی - در حالی که سرعت چرخش روتور آسیاب و جریان هوای آن کنترل اصلی را بر روی سایز نهایی ذرات دارد، می توان با تغییر لاینر و چکش ها و یا تنظیم آن ها توزیع اندازه ذرات نهایی را کنترل نمود.
پیکربندی لاینر - برای کاهش تولید ذرات ریز (نرمه) یا برای داشتن محصول نهایی با توزیع اندازه ذرات تیزتر می توان به جای لاینر استاندارد از چندین منحرف کننده با لاینرهای ملایم تر استفاده نمود. لاینر ملایم تر نیروی ضربه ای که چکش ها به ذرات اعمال می کنند را کاهش می دهد و در نتیجه توزیع اندازه ذرات تیز تر با حداقل ذرات ریز را امکان پذیر می نماید.
انواع ابزار ضربه زننده و سرعت های محیطی - نوع ابزار ضربه بر روی نیروی ضربه ای که بر ذرات اعمال می شود و در نتیجه بر توزیع اندازه ذرات محصول نهایی تاثیر می گذارد. ابزار استاندارد، چکش با سطح صاف، نیروی ضربه بزرگی را بر روی ذرات وارد نموده و برای تولید توزیع اندازه ذرات نسبتا ریز مناسب است. برای کاهش نیروی ضربه بر روی ذرات و ایجاد توزیع اندازه ذرات درشت تر با حداقل نرمه می توان چکش ها را با پین های گرد جایگزین کرد. 
هر چه سرعت چرخش روتور آسیاب بیشتر باشد توزیع اندازه ذرات نهایی ریزتر خواهد بود. کاهش سرعت روتور آسیاب نیز باعث کاهش تولید ذرات ریز و تولید ذرات درشت تر می شود.
سرعت روتور کلاسیفایر - برای فهم اینکه چطور سرعت چرخش روتور کلاسیفایر بر روی جداسازی تاثیر گذار است اجازه دهید ببینیم وقتی که یک ذره به روتور کلاسیفایر نزدیک می شود چه اتفاقی می افتد. دو نیرو بر ذره اعمال می شوند: نیروی پسا یا Drag  (به سمت مرکز) نیرویی که با حرکت جریان هوا به سمت روتور ایجاد می شود و نیروی جرم (سانتریفیوژ) نیروی ایجاد شده توسط چرخش روتور.
زمانی که این دو نیرو برای یک ذره خاص در حالت تعادل هستند، این ذره شانس پنجاه درصدی برای عبور از کلاسیفایر (یعنی ذره همراه با هوا به داخل روتور و به سمت خروجی جریان می یابد) یا رد شدن توسط آن (یعنی ذره به سمت منطقه خردایش برگردانده می شود) را دارد. بنابراین با تغییر نیروهای پسا  و نیروی جرم در آسیاب می توان نقطه جداسازی (کات پوینت) را تعیین کرد (تعیین نقطه جداسازی ذرات ریز از ذرات درشت کات پوینت نامیده می شود). کات پوینت و در نتیجه سایز نهایی ذره با توان دوم سرعت روتور کلاسیفایر رابطه دارد. بنابراین تغییر جزئی در سرعت چرخش روتور تاثیر بزرگی روی سایز ذرات نهایی خواهد داشت.
میزان و سرعت جریان هوا - در حالیکه می توان برای تغییر سایز ذرات محصول نهایی میزان جریان هوای عبوری از آسیاب را تنظیم نمود، به منظور به دست آوردن کیفیت محصول پایدار و قابل تولید مجدد،‌ ثابت نگه داشتن جریان هوا برای داشتن شرایط پایدار مناسب تر و عملی تر است. در نتیجه سرعت چرخش روتور کلاسیفایر فاکتور اصلی در تنظیم سایز ذرات محصول نهایی است. روتور آسیاب با ارتفاع های مختلف و تعداد پره های (یا تیغه ها) متفاوت طراحی می شود. با تغییر این ویژگی ها می توان سطح کلاسیفایر را تغییر داد و سرعت هوای گذرنده از آن را کنترل کرد. این امر باعث می شود در عین اینکه جریان هوای آسیاب ثابت است، به منظور بهبود عملکرد جداسازی آسیاب، سرعت هوایی که از روتور کلاسیفایر عبور می کند توسط اندازه روتور، تعداد پره ها و سرعت چرخش کنترل شود. ارتباط بین جریان هوا و سرعت چرخش روتور کلاسیفایر بر روی سایز ذرات محصول نهایی در جدول I نشان داده شده است.
 
جدول 1 - تاثیر میزان جریان هوا و سرعت کلاسیفایر بر اندازه ذرات
میزان جریان هوا سرعت چرخش کلاسیفایر اندازه ذرات نهایی
ثابت ثابت بدون تغییر
ثابت بیشتر ریزتر
ثابت کمتر درشت تر
بیشتر ثابت درشت تر
کمتر ثابت ریزتر


سیستم آسیاب-کلاسیفایر فرضی

شکل 3 یک آسیاب-کلاسیفایر عمودی در یک سیستم بسته را نشان می دهد. این سیستم به منظور کاربری ایمن برای ماده ای با قابلیت انفجار و اشتعال از یک گاز خنثی، به عنوان نمونه نیتروژن، به جای هوا  استفاده می کند و طراحی بسته سیستم اجازه می دهد که بتوان گاز خنثی گران قیمت را از آسیاب بازیابی کرد. (به منظور استفاده بهینه از انرژی، از سیستم بسته می توان همچنین برای هوای مطبوع  استفاده کرد.)
در این سیستم یک تغذیه کننده یا فیدر میزان مواد منتقل شده از روتاری ولو ایرلاک به آسیاب را اندازه گیری می کند. ذرات درشتی که به وسیله روتور کلاسیفایر رد شده اند، به محفظ آسیاب بازگردانده می شوند.  محصول از طریق خروجی وارد یک سیستم جمع آوری ذرات می شود. در این تجهیز ذرات ریز از جریان هوا جدا شده و سپس از طریق یک روتاری ولو تخلیه می شوند. گاز به سمت یک فیلتر ثانویه ایمنی و سپس به دمنده یا بلوئر جریان می یابد که میزان گاز مورد نیاز برای سیستم را تولید می کند. گاز بازیابی شده از یک مبدل حرارتی عبور می کند و مقداری نیتروژن اضافه به جریان گاز اضافه می شود. برای تامین میزان اکسیژن مورد نیاز سیستم قبل از فیلتر ایمنی دیگر و به آسیاب برگردانده می شود. شیر در سمت راست، به منظور کنترل کردن فشار داخلی سیستم بسته، گاز اضافه را خارج می کند.

چند نکته در انتخاب آسیاب-کلاسیفایر

برای انتخاب یک آسیاب-کلاسیفایر مناسب لازم است که اطلاعات اولیه درباره ماده ورودی و شرایط مورد نیاز محصول نهایی با تولید کننده آسیاب در میان بگذارید. این اطلاعات شامل سایز ذرات ماده ورودی و دیگر مشخصات (مانند شکل ذرات، چگالی نسبی، چسبناکی، سختی ماوس،‌ میزان رطوبت، شکنندگی، نقطه نرم شدن و نقطه ذوب) و توزیع اندازه ذرات مورد نیاز برای محصول نهایی است.
این اطلاعات کمک می کند که تامین کننده بتواند شما را به سمت آسیاب و طراحی سیستم مناسب برای کاربری مورد نظر هدایت کند. معمولاْ لازم است که در یک سیستم پایلوت چند مرتبه از مواد تست گرفته شود. نتایج این تست نه تنها باعث مشخص شدن آسیاب مناسب می شود، در عین حال می تواند برای زمانی که تجهیزات در کارخانه شما نصب می شوند، اطلاعات کاربردی برای بهره برداری بهینه از سیستم را به شما بدهد. 

 
دیدگاه خود را ارائه دهید
لطفا دیدگاهتان را در فرم زیر درج نمایید.
کد امنیتی نمایش داده شده در تصویر بالا را وارد فرمایید.
مطالب بیشتر در این زمینه
پودر میکرونیزه: نگرشی در تولید، محدودیت ها و تجهیزات مورد نیاز
 ۱۰ دی ۱۴۰۲

پودر میکرونیزه: نگرشی در تولید، محدودیت ها و تجهیزات مورد نیاز

پودرهای میکرونیزه به دلیل خواص منحصر به فرد و کاربردهای گسترده، محبوبیت قابل توجهی در صنایع مختلف به دست آورده اند. هدف این مقاله آشنایی با پودر میکرونیزه، بررسی محدودیت‌های آن در طول تولید، و معرفی تجهیزات ضروری و پر کاربرد برای تولید آن با استفاده از روش‌هایی ...  ادامه مطلب 
کربنات کلسیم کوتِد
 ۲۵ آبان ۱۴۰۱

کربنات کلسیم کوتِد

کربنات کلسیم یک ماده معدنی کاملاً رایج است که در سراسر جهان یافت می شود. در واقع، تخمین زده می شود که حدود 4 درصد از پوسته زمین توسط کربنات کلسیم پوشیده شده است. این ماده می تواند اشکال مختلفی مانند سنگ آهک، گچ، مرمر و غیره داشته باشد. این ماده از رسوب صدف ها و مرجان ها در طول میلیون ها سال تشکیل می شود. کربنات کلسیم ...  ادامه مطلب 
چگونه می توان سیستم های انتقال پنوماتیک را عیب یابی کرد؟
 ۱۷ اسفند ۱۴۰۰

چگونه می توان سیستم های انتقال پنوماتیک را عیب یابی کرد؟

انتقال پنوماتیک یک مفهوم ساده است. چگونه می توان محصول را از نقطه A به نقطه B منتقل کرد؟ اگرچه ساده است، اما عیب یابی  آنها گاهی می تواند یک کار دلهره آور به نظر برسد. ما سعی خواهیم کرد تا سیستم انتقال پنوماتیک را در چهار بخش اصلی خلاصه کنیم: چه عواملی نشان دهنده مشکل است و چه ...  ادامه مطلب