تقنية تقليل الجسيمات لعالم سريع التغير

إنه عالم يتقلص: النقل الأسرع ومعلومات الإنترنت الفورية والاتصال الفوري كلها تجتمع لجعل كوكبنا الهائل ، لجميع الأغراض العملية ، أصغر بكثير وأكثر تطلبا مما كان عليه من قبل. في عالم التصنيع اليوم ، تطالب الشركات أيضا بالكثير من معدات المعالجة الخاصة بها. وبشكل أكثر تحديدا ، تسعى الشركات إلى تحقيق مزايا تنافسية من خلال تحسين خصائص المنتج وكفاءة العمليات العالية واستخدام أقل للطاقة. من حيث تقليل الجسيمات ، يحقق Gran-U-Lizer™ كل هذه الأهداف.

Why maximize particle uniformity?

في العديد من تطبيقات تقليل الجسيمات ، يكون الهدف الأكثر أهمية هو تعظيم توحيد الجسيمات. خذ ، على سبيل المثال ، القهوة. في الولايات المتحدة ، عادة ما يتم طحن القهوة لتحقيق أقصى عائد على نطاق حجم 16 × 40 شبكة أمريكية (1170 إلى 590 ميكرون) مع الحد الأدنى من “الغرامات” (في هذه الحالة ، تلك الجسيمات التي تقل عن 40 شبكة). بعد الطحن ، لا يتم تصنيف القهوة ؛ بدلا من ذلك ، ينتقل مباشرة إلى التعبئة والتغليف. يتطلب هذا النوع من العمليات المبسطة كلا من التوحيد الدقيق للطحن واتساق المنتج النهائي. إذا اختلف حجم الطحن أو تم إنشاء “غرامات” إضافية (أو غبار) ، فإن القهوة تفرط في استخلاصها أثناء عملية التخمير. يزيد هذا الاستخراج المفرط من مرارة القهوة – وهي خاصية يحاول جميع منتجي القهوة تقليلها. في تطبيقات تقليل الجسيمات الأخرى ، يجب استيفاء متطلبات حجم الجسيمات الصارمة ، وبالتالي ، يلزم تصنيف المنتج. عندما يكون هذا هو الحال ، غالبا ما يتم التخلص من “الغرامات” أو إعادة معالجتها أو استخدامها في سوق ثانوية. في كلتا الحالتين ، يتم فقدان المال وإهدار الطاقة.

Optimal Applications

بشكل عام ، هناك عاملان يستبعدان استخدام تقنية الأسطوانة على غرار Gran-U-Lizer للاختيار كطريقة مثالية لتقليل الجسيمات لأي تطبيق: (أ) المنتج المراد طحنه غير قابل للتفتيت أو هش / قابل للكسر … أو (ب) لا توجد قيمة يمكن اكتسابها من الحفاظ على حجم جسيم موحد مع الحد الأدنى من “الغرامات”. ومع ذلك ، إذا تم استيفاء كلا الشرطين (أ) و (ب) أعلاه ، فستوفر Gran-U-Lizer نتائج أفضل لتقليل الجسيمات مقارنة بأي طريقة طحن أخرى ، لا سيما في تلك التطبيقات التي يتراوح فيها متوسط حجم الجسيمات المطلوب بين 100-1500 ميكرون. المتغيرات في اللعب يستخدم Gran-U-Lizer تقنية مطحنة الأسطوانة ويلتزم بثلاثة مبادئ أساسية من أجل الحفاظ على توزيع ممتاز للحجم. أولا ، البكرات المستخدمة ليست ناعمة عادة. هم ، في الواقع ، مموج مخصص (أو مخدد) لتناسب كل تطبيق محدد. هناك حرفيا الآلاف من التمويجات المختلفة

يمكن تطبيقه على لفة معينة. من خلال إجراء اختبارات معملية بيئة في العالم الحقيقي ، يمكن تحديد أفضل تكوين لتطبيق معين. يمكن أن تكون اللفائف مخددة بتموجات تمتد إما على طول اللفة (طولية) أو حول محيط الأسطوانة (محيطية). يمكن أن تختلف المزامير داخل كل تمويج من حيث الشكل وكذلك الحجم. على سبيل المثال ، تتطلب بعض المنتجات ثمانية مزامير لكل بوصة ، بينما يستخدم البعض الآخر 30 مزامير ، اعتمادا على متغيرات مثل صلابة المواد والحجم المحدد. المتغير المميز الثاني المهم هو نسبة سرعة التدحرج النسبية ، أو سرعة التدحرج التفاضلية. سيؤدي تشغيل اللفات بالسرعة النسبية المثالية أثناء مرور المادة عبرها إلى تحقيق تأثير القص المطلوب. على سبيل المثال، إذا كانت إحدى البكرات تدور عند 500 دورة في الدقيقة والأخرى 1000 دورة في الدقيقة، يتم تحديد سرعة الدوران النسبية عند 2:1 (1000/500). تتناسب نسبة سرعة التدحرج النسبية مع كمية القص الموضوعة على جسيم يمر عبر نقطة “ارتشف” الأسطوانة. كلما زاد القص ، زاد تمزيق الجسيمات المسحوقة. اعتمادا على خصائص المواد وقطع الأسطوانة المستخدمة ، فإن هذه العلاقة لها تأثير واضح على توزيع حجم الجسيمات. ثالثا ، المشغل لديه القدرة على التحكم في حجم المنتج عن طريق توسيع أو تضييق الفجوة بين القوائم. يمكن ضبط فجوات التدحرج أثناء التنقل لتغيير توزيعات حجم الجسيمات “أثناء التنقل” في ثوان ، مما يلغي الحاجة إلى إيقاف العملية المستمرة والسماح بأوقات التبديل السريع بين إعدادات الطحن المختلفة. العنصر الأكثر أهمية في قدرة الضبط الدقيق هذه هو الحاجة إلى الحفاظ على القوائم متوازية. اللفات المتوازية تماما هي حجر الزاوية في تقنية مطحنة الأسطوانة هذه.

Controlled Explosions

تطورت تقنية الأسطوانة وأصبحت أكثر دقة على مدار الخمسين عاما الماضية. قد لا يزال البعض يفكر في تقنية الأسطوانة في أبشع أشكالها ، حيث تقوم “الكسارات” بسحق المواد القابلة للتفتيت بشكل عشوائي وصولا إلى حجم مخفض. ولكن تم تصميم Gran-U-Lizer اليوم لإنتاج “انفجارات خاضعة للرقابة” تحقق تقليل الجسيمات التي يتم التحكم فيها بالكامل وعالية الهندسة. يمكن الآن تقليل حجم المواد القابلة للتفتيت – أي مواد يمكن أن تنكسر بدلا من التسطيح تحت الضغط – بغبار أقل و “غرامات” أقل وتوحيد أكبر. في الواقع ، عند مقارنتها بالطرق البديلة للطحن ، تصبح المزايا المحدودة لتقنية مطحنة الأسطوانة هذه واضحة بشكل كبير. على سبيل المثال ، قارن المطاحن الدوارة بالمطاحن المطرقة ، أو المطاحن® ، التي تطحن عن طريق الصدمات بسرعات عالية وتعتمد على شاشة تحجيم مثقبة للتحكم في حجم الجسيمات. عادة ما تخلق مطاحن الأسطوانة غبارا أقل بنسبة 50-75٪ ، أو “غرامات” ، وتحسن توحيد الجسيمات المطلوب بنسبة 50-100٪. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لأن المطاحن المطرقية وطرق الطحن الاستنزاف الأخرى تعتمد على تأثيرات متعددة ، فإنها تتطلب عادة استخداما أعلى نسبيا للطاقة. يمكن أن يكون توفير الطاقة سببا رئيسيا للذهاب مع المطاحن الأسطوانية على الطرق التقليدية. في الواقع ، نظرا لعملها الفعال للاختزال ، ستنتج مطاحن مطحنة الأسطوانة 15-40٪ حمولة / ساعة ، بقوة حصانية معينة ، من المطاحن المطرقية. تقنية مطحنة الأسطوانة ليست بالضرورة أفضل تقنية لكل تطبيق. إذا كنت تتطلع إلى إنتاج طحن ناعم جدا مع جزيئات نهائية في نطاق 40 ميكرون ، فقد تكون المطاحن هي خيارك الأفضل ، على الرغم من أن المطاحن لها بعض العيوب المتأصلة بما في ذلك السعات المنخفضة نسبيا مع تكاليف التشغيل ورأس المال المرتفعة إلى حد ما. ولكن إذا كنت تبحث عن تخفيض متفوق ومتحكم فيه لأهداف التوزيع التي تتراوح من 100 إلى 1,500 ميكرون ، وكنت تعمل بمواد قابلة للتفتيت ، فإن تقنية مطحنة الأسطوانة هي خيارك الأفضل.

Growing Markets for Precision Particles

يتزايد طلب السوق على الجسيمات الدقيقة. نظرا لأن الشركات تسعى جاهدة لتحسين خصائص المنتج ، وتحقيق كفاءات أعلى للعملية واستخدام طاقة أقل ، فإن تقنيات مطحنة الأسطوانة المستخدمة تصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى. بشكل عام ، نرى شركات الأغذية والكيماويات والمعادن والأدوية في طلب مستمر على تحسينات تقليل الجسيمات. وبشكل أكثر تحديدا ، هناك سوقان لدينا توقعات عالية جدا في السنوات القليلة المقبلة هما صناعات الكربون والصناعات فائقة الامتصاص. نظرا لأن هذه المواد أصبحت أكثر تسليعا ، أصبحت كفاءات التصنيع وجودة المنتج ذات أهمية متزايدة. فيما يتعلق بالكربون ، نرى طلبا مرتفعا على الكربون المنشط لتنقية الهواء والماء وكذلك إلكتروليتات الكربون ، والتي تستخدم في عملية تصنيع الصلب. تنطبق نفس القصة على المواد فائقة الامتصاص ، والتي تستخدم في تطبيقات مختلفة من المناديل إلى الزراعة. مع نضوج السوق فائق الامتصاص ، تزداد المنافسة وتصبح كفاءات التصنيع أكثر أهمية بشكل تدريجي. يعد إنتاج الكربون وفائق الامتصاص مثالين على آلاف التطبيقات التي يمكن أن تستفيد من تقنية مطحنة الأسطوانة هذه. في الأساس ، إذا كانت الشركة تتطلع إلى تقليل حجم الجسيمات القابلة للتفتيت وتقليل النفايات وتقليل التكاليف ، فإن تقنية تقليل الجسيمات الخاضعة للرقابة لمصانع الأسطوانة أصبحت بشكل متزايد هي السبيل للذهاب. في حين أن الكسارات التقليدية وغيرها من الطرق غير الدقيقة تجمع الغبار حرفيا ، ستستمر مصانع الأسطوانة في توسيع دورها في هذا العالم المتناقص باستمرار.