Princípios de funcionamento e características de diferentes tipos de moinhos a jato

I. Definição e Tipos de Jatos de Jato

UM moinho de jato, também conhecido como um pulverizador a jato de ar ou moinho de energia fluida, é um dispositivo de moagem ultrafina que utiliza a energia de fluxo de ar de alta velocidade ou vapor superaquecido causar intenso impacto, colisão e atrito entre partículas, conseguindo assim a redução do tamanho das partículas. O princípio fundamental dos moinhos de jato é acelerar as partículas do material a velocidades extremamente altas usando ar comprimido. Dentro de uma câmara de moagem especialmente projetada, as partículas colidem violentamente umas com as outras, resultando em pulverização eficaz.

Os moinhos a jato são caracterizados por Distribuição uniforme do tamanho das partículas, alta pureza do produto, alta atividade, alto grau de automação., e excelente adequação para materiais de baixo ponto de fusão e sensíveis ao calor. Como a interação partícula-partícula é o mecanismo de moagem dominante, a eficiência da moagem é alta e A geração de calor é mínima., prevenindo a degradação térmica ou o derretimento do material.

Os moinhos a jato são amplamente utilizados para moagem ultrafina e fina em indústrias como... minerais não metálicos, produtos farmacêuticos, produtos químicos, metalurgia, e materiais avançados.
Os equipamentos comuns de fresagem a jato industrial incluem:

Moinho de jato plano (disco)
Moinho de jato de tubo circulante
Moinho de jatos oposto
Moinho de jato de leito fluidizado
Moinho de jato alvo

II. Princípios de funcionamento e características de vários moinhos a jato

2.1 Moinho de jato plano (disco)

O moinho de jato plano, também conhecido como o moinho de jato de disco, foi desenvolvido com sucesso pela primeira vez por Fluid Energy Company (EUA) em 1934. É um dos moinhos a jato mais antigos e mais utilizados na indústria.

2.1.1 Princípio de funcionamento

O material é acelerado através de um bocal alimentador a jato e introduzido na câmara de moagem. Impulsionadas por um fluxo de ar rotativo, as partículas sofrem um processo de moagem. colisão mútua, fricção e cisalhamento, resultando em pulverização.

Partículas finas são transportadas pelo fluxo de ar em direção ao tubo de saída central da câmara de moagem e espiralam para baixo, em direção a um separador ciclônico, onde são coletadas. Os gases de exaustão são liberados pelo tubo de escape. Partículas grossas são lançadas contra a parede da câmara pela força centrífuga e continuam circulando para serem moídas novamente.

2.1.2 Características de desempenho

Vantagens:

Estrutura simples
Operação, desmontagem e limpeza fáceis, e manutenção
interno automático classificação

Desvantagens:

Partículas em alta velocidade impactam, friccionam e cisalham fortemente contra a parede da câmara, causando desgaste severo
Potencial contaminação do produto, especialmente ao moer materiais muito duros, como carbeto de silício ou dióxido de silício
A câmara de moagem deve ser revestida com materiais ultrarresistentes e resistentes ao desgaste (ex: coríndon, zircônia, ligas superduras)
Não é adequado para moagem ultrafina de materiais ultraduros ou de alta pureza.

2.2 Moinho de jato de tubo circulante

O moinho de jato de tubo circulante, também conhecido como um moinho de jato anular vertical, também apresenta classificação interna. Pode ser dividido em seção transversal constante e seção transversal variável desenhos. O tipo mais utilizado é o Moinho de jato de tubo circulante de seção transversal variável JOM (tipo O).

2.2.1 Princípio de funcionamento

Após entrarem na zona de moagem em alta velocidade, as partículas são impulsionadas por ar de alta pressão para se moverem ao longo de um Tubulação em forma de O. Devido às diferenças nos raios dos caminhos interno e externo, as partículas em diferentes camadas movem-se a velocidades diferentes.

Esse movimento relativo causa atrito, cisalhamento e colisão entre partículas. Sob a força centrífuga, fluxos densos de partículas se estratificam: partículas grossas migram para fora, enquanto Partículas finas se movem para dentro., As partículas convergem e são descarregadas pela saída. As partículas grossas permanecem em circulação para moagem contínua.

2.2.2 Características de desempenho

Vantagens:

Estrutura simples da unidade principal
Operação fácil
Moagem simultânea e classificação automática
Equipamento de tamanho compacto com capacidade de produção relativamente grande.
A finura do produto pode atingir 3–0,2 μm

Desvantagens:

Erosão e desgaste severos da parede interna do tubo causados pelo fluxo de ar e pelo material.
Não é adequado para processar materiais de alta dureza.
Menor eficiência de moagem e maior consumo de energia entre os tipos de moinho de jato

2.3 Moinho de Jato Oposto

O moinho de jato oposto, também conhecido como um moinho de jato de contrafluxo, é um dispositivo que realiza moagem ultrafina através de colisão direta partícula a partícula em fluxo de ar supersônico.

2.3.1 Princípio de funcionamento

O material entra pela tremonha e é injetado na câmara de moagem por um fluxo de ar de alta velocidade proveniente de bicos de alimentação. Ao mesmo tempo, partículas grossas do classificador são reintroduzidos na câmara de moagem através de bicos de moagem.

As partículas colidem frontalmente e são pulverizadas, sendo então transportadas para cima pelo fluxo de ar até a câmara de classificação. Um forte fluxo vorticoso se forma dentro do classificador, separando as partículas por tamanho. As partículas grossas movem-se para fora e retornam à câmara de moagem, enquanto as partículas finas saem pela saída central para separação gás-sólido e coleta.

2.3.2 Características de desempenho

Vantagens:

Grande capacidade de produção
Minimiza o desgaste da parede da tubulação e a contaminação do produto.
Adequado para produção pós ultrafinos de materiais de alta dureza

Desvantagens:

Estrutura complexa e equipamentos de grande porte.
Alto consumo de energia
Ainda ocorre algum desgaste na câmara de moagem e nas tubulações.

Porque a moagem depende principalmente de colisão partícula-partícula desde o primeiro impacto, Os moinhos de jatos opostos reduzem significativamente o desgaste da parede e a contaminação, tornando-os adequados para materiais mais duros.

2.4 Moinho de jato de leito fluidizado

O moinho de jatos opostos de leito fluidizado combina o princípio de retificação por jato oposto com um leito fluidizado e jatos de gás em expansão. É considerado um dos tecnologias de fresagem a jato mais avançadas Devido à sua eficiência energética, alta capacidade, baixo desgaste, estrutura compacta e elevação mínima de temperatura.

2.4.1 Princípio de funcionamento

O material entra na tremonha de alimentação através de uma válvula e é transportado para a câmara de moagem por um alimentador de parafuso. Ar comprimido é injetado através de bicos opostos, fluidificando o material.

Partículas aceleradas convergem nos pontos de interseção do bocal, onde sofrem colisão intensa, fricção e cisalhamento. O material do solo é transportado para cima até um classificador ultrafino de turbina. As partículas finas são expelidas como produto, enquanto as partículas grossas retornam ao longo da parede da câmara para serem trituradas novamente. Os gases de exaustão são removidos por meio de um coletor de pó.

2.4.2 Características de desempenho

Vantagens:

Alta eficiência de moagem e baixo consumo de energia
As colisões de partículas em múltiplos ângulos produzem fortes forças de interação, permitindo que as partículas absorvam totalmente a energia fornecida com perda mínima de potência do jato.
A integração da tecnologia de leito fluidizado e de um classificador de turbina horizontal permite a remoção rápida de partículas finas, reduzindo a moagem excessiva.
Em comparação com moinhos de jato de disco, o consumo médio de energia é reduzido por 30–50%.
Baixo desgaste e contaminação mínima
Desde o primeiro impacto, a moagem é dominada por colisões partícula a partícula, reduzindo significativamente o desgaste da parede da câmara.
Equipamento compacto e de pequena dimensão
Com a mesma capacidade, os moinhos de jato de leito fluidizado são 10–15% menor em volume e exigem 15–30% menos espaço de instalação do que moinhos de jato de disco.
Alto grau de automação
Baixo ruído
Grande capacidade de produção
Adequado para produção industrial em larga escala.

Desvantagens:

O impacto contínuo em alta velocidade nas lâminas do classificador causa desgaste significativo ao processar materiais ultraduros

Aplicações:

Materiais de alta dureza
Materiais de alta pureza
Minerais não metálicos em camadas de difícil moagem
Materiais sensíveis ao calor
Materiais com estruturas de poros densas

2.5 Target Jet Mill

2.5.1 Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento de um moinho de jato alvo Baseia-se no impacto de alta velocidade entre partículas de material e uma superfície alvo fixa. O material é misturado com ar comprimido no tubo de alimentação e acelerado em conjunto. O fluxo misturado é então descarregado através de um bocal especialmente projetado e direcionado para um alvo. alvo de impacto fixo, onde as partículas são esmagadas ao colidirem.

Durante o funcionamento, o fluxo de ar é acelerado através do bocal para formar um jato supersônico antes de entrar na câmara de moagem. O material é simultaneamente acelerado e introduzido na câmara para moagem sincronizada. Como o bocal está instalado em um ângulo agudo em relação à câmara de moagem, o jato de alta velocidade induz um movimento circulatório de partículas dentro da câmara. A pulverização ocorre através de impacto repetido, colisão, fricção e cisalhamento entre partículas e entre partículas e a placa alvo fixa ou a parede da câmara.

2.5.2 Características de desempenho

Vantagens:

Alta eficiência de moagem
Ao combinar fluxo de ar de alta velocidade com impacto direto na superfície alvo, os moinhos de jato direcionado podem reduzir eficientemente os materiais ao tamanho de partícula desejado. A finura alcançável pode chegar a... escala micrométrica, tornando-os adequados para aplicações com requisitos rigorosos de qualidade do pó.
Distribuição estreita do tamanho das partículas
Devido à interação relativamente suave entre as partículas durante a moagem, os moinhos de jato direcionado produzem pós com distribuição uniforme e estreita do tamanho das partículas, evitando o desgaste excessivo, a aglomeração e a compressão comuns em equipamentos de moagem convencionais.
Ampla gama de aplicações
Adequado para processar uma variedade de materiais em pó, incluindo materiais viscosos, materiais fibrosos e certos pós metálicos, demonstrando um forte potencial para aplicações industriais.
Baixo consumo de energia
A dinâmica otimizada do fluxo de ar e o design direcionado melhoram a eficiência da moagem, reduzindo o consumo geral de energia e atendendo às necessidades modernas. economia de energia e redução de emissões requisitos.
Operação estável e confiável
Com um design estrutural racional, os moinhos de jato de alvo oferecem Desempenho estável, longa vida útil, e manutenção conveniente.

Desvantagens:

Limitações de dureza do material
Ao processar materiais muito duros, como dióxido de silício ou carbeto de silício, O movimento de partículas em alta velocidade pode causar impacto severo, fricção e cisalhamento contra a parede da câmara, levando a desgaste do equipamento e potencial contaminação do produto. Portanto, a dureza do material deve ser cuidadosamente considerada ao selecionar esse tipo de moinho a jato.
Capacidade de produção limitada
Embora a eficiência de moagem seja alta, o princípio de funcionamento e a estrutura inerentes geralmente resultam em menor capacidade de processamento. Para aplicações de grande escala e alto rendimento, outros tipos de moinhos a jato podem ser mais adequados.
Custo mais elevado
Os custos de fabricação e manutenção são relativamente altos, o que pode limitar a adoção em aplicações com restrições orçamentárias rigorosas.

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III. Princípios de funcionamento e características de diferentes moinhos a jato

3.1 Moinho de jato plano (disco)

O moinho de jato plano, também conhecido como o moinho de jato de disco, foi desenvolvido com sucesso por Fluid Energy Company (EUA) em 1934. É o O primeiro moinho a jato desenvolvido e o mais amplamente utilizado em aplicações industriais.

3.1.1 Princípio de funcionamento

O material é acelerado através da entrada de alimentação pelo bocal de um alimentador a jato e introduzido na câmara de moagem. Impulsionadas por um fluxo de ar rotativo, as partículas sofrem um processo de moagem. colisão mútua, fricção e cisalhamento, resultando em redução de tamanho.

As partículas finas são transportadas pelo fluxo de ar até o tubo de saída central da câmara de moagem e, em seguida, entram no separador ciclônico, onde se movem para baixo em um percurso espiral e são coletadas na tremonha. O gás de exaustão é descarregado através do tubo de exaustão. As partículas grossas são lançadas em direção à parede da câmara pela força centrífuga e recirculam para serem moídas novamente.

3.1.2 Características de desempenho

Vantagens:

Estrutura simples
Operação fácil
Desmontagem, limpeza e manutenção facilitadas.
Classificação interna automática

Desvantagens:

Em altas velocidades de partículas, os materiais que se movem com o fluxo de ar impactam, friccionam e cisalham fortemente contra a parede interna da câmara de moagem, causando desgaste grave
Potencial contaminação por pó, especialmente ao processar materiais muito duros, como carbeto de silício e dióxido de silício
Os revestimentos da câmara de moagem devem ser feitos de materiais ultrarresistentes e resistentes ao desgaste, como coríndon, zircônia ou ligas superduras
Não é adequado para moagem ultrafina de materiais ultraduros ou de alta pureza.

3.2 Moinho de jato de tubo circulante

O moinho de jato de tubo circulante, também conhecido como um moinho de jato anular vertical, apresenta classificação interna. Pode ser dividido em seção transversal constante e seção transversal variável tipos. O mais comumente usado é o série JOM (tipo O) moinho de jato de tubo circulante de seção transversal variável.

3.2.1 Princípio de funcionamento

Após entrarem na zona de moagem em alta velocidade, as partículas do material são impulsionadas por ar de alta pressão para se moverem ao longo de uma Tubulação em forma de O. Devido aos diferentes raios entre os caminhos interno e externo, as partículas em diferentes camadas seguem trajetórias e velocidades diferentes.

Esse movimento relativo causa atrito, cisalhamento e colisão entre partículas. Sob a força centrífuga, fluxos densos de partículas se estratificam: partículas grossas migram para fora, enquanto Partículas finas se concentram no interior. e são descarregadas pela saída. As partículas grossas permanecem em circulação para moagem contínua.

3.2.2 Características de desempenho

Vantagens:

Estrutura simples da unidade principal
Operação fácil
Moagem simultânea e classificação automática
Equipamento de tamanho compacto com alta capacidade de produção.
Excelente finura do produto, atingindo 3–0,2 μm

Desvantagens:

Erosão e desgaste severos da parede interna do tubo causados pelo fluxo de ar e pelo material.
Não é adequado para processar materiais de alta dureza.
Menor eficiência de moagem e maior consumo de energia entre os tipos de moinho de jato

3.3 Moinho de Jato Oposto

3.3.1 Princípio de funcionamento

O material entra pela tremonha e é injetado na câmara de moagem por um fluxo de ar de alta velocidade proveniente de bicos de alimentação. Simultaneamente, as partículas grossas que caem do classificador são reinjetadas na câmara de moagem através de bicos de moagem.

Após a colisão frontal e pulverização, as partículas são transportadas para cima pelo fluxo de ar até a câmara de classificação. Dentro do classificador, forma-se um forte fluxo vorticoso, separando as partículas por tamanho. As partículas grossas movem-se para a zona externa e retornam à câmara de moagem para processamento adicional, enquanto as partículas finas são descarregadas pela saída central para separação gás-sólido e coleta do produto.

3.3.2 Características de desempenho

Vantagens:

Grande capacidade de produção
Evita o desgaste da parede da tubulação e a contaminação por materiais da parede.
Capaz de produzir pós ultrafinos de materiais de alta dureza

Desvantagens:

Estrutura complexa e equipamentos de grande porte.
Alto consumo de energia
Ainda ocorre algum desgaste na câmara de moagem e nas tubulações devido ao fluxo de gás-sólido.

Ao confiar principalmente em colisão partícula-partícula desde o primeiro impacto, Os moinhos de jatos opostos reduzem significativamente o desgaste das paredes e a contaminação do produto, tornando-os adequados para o processamento de materiais mais duros.

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3.4 Moinho de jato de leito fluidizado

O moinho de jatos opostos de leito fluidizado combina o princípio de retificação por jato oposto com um jato de gás em expansão em um leito fluidizado. Suas vantagens se refletem principalmente em Economia de energia, alta capacidade de processamento, baixo desgaste, estrutura compacta, tamanho reduzido e elevação mínima de temperatura., tornando-a uma das tecnologias de fresagem a jato mais avançadas disponíveis atualmente.

3.4.1 Princípio de funcionamento

O material entra no silo de alimentação através de uma válvula e é transportado para a câmara de moagem por um alimentador de parafuso. Ar comprimido é injetado na câmara de moagem através de bicos opostos, fluidificando o material.

As partículas aceleradas convergem nos pontos de intersecção dos bicos, onde sofrem intensa aceleração. colisão partícula-partícula, fricção e cisalhamento, resultando em pulverização. O material moído é transportado para cima pelo fluxo de ar para dentro de um classificador ultrafino de turbina. As partículas finas são expelidas pela saída como produto acabado, enquanto as partículas mais grossas retornam ao longo da parede da câmara para a zona de moagem para processamento adicional. O gás de exaustão é descarregado através de um sistema de coleta de poeira.

3.4.2 Características de desempenho

Vantagens:

Alta eficiência de moagem e baixo consumo de energia
Partículas transportadas pelo fluxo de ar colidem em múltiplos ângulos com fortes forças de interação. As complexas condições de tensão permitem que as partículas absorvam totalmente a energia externa com perda mínima de potência do jato.
Ao combinar a tecnologia de leito fluidizado com um classificador ultrafino de turbina horizontal, as partículas finas são descarregadas rapidamente, reduzindo a perda de energia causada pela moagem excessiva.
Em comparação com moinhos de jato do tipo disco, o consumo médio de energia é reduzido por 30–50%.
Baixo desgaste e contaminação mínima
Desde o primeiro impacto, a moagem é dominada por colisões partícula a partícula, resultando em um impacto significativamente menor nas paredes da câmara.
Estrutura compacta e pequena área ocupada
Com a mesma capacidade de produção, os moinhos de jato de leito fluidizado têm 10–15% volume de equipamento menor e exigem 15–30% menos espaço de instalação do que moinhos de jato de disco.

Desvantagens:

O impacto contínuo em alta velocidade nas lâminas do classificador leva a desgaste severo durante o processamento de materiais ultraduros.

Aplicações:

Materiais de alta dureza
Materiais de alta pureza
Minerais não metálicos em camadas de difícil moagem
Materiais sensíveis ao calor
Materiais com estruturas de poros densas

3.5 Target Jet Mill

3.5.1 Princípio de funcionamento

Em um moinho de jato alvo, O material é misturado com o fluxo de ar que entra no tubo de alimentação e acelerado em conjunto. Após passar pelo bocal, o jato misturado em alta velocidade é ejetado e atinge um alvo de impacto fixo posicionada em frente ao bocal, causando a quebra das partículas.

Durante esse processo, o fluxo de ar é acelerado através de um bocal especialmente projetado para dentro de um jato supersônico antes de entrar na câmara de moagem. O material é simultaneamente acelerado e alimentado na câmara para moagem sincronizada. Como o bocal está instalado em um ângulo agudo em relação à câmara de moagem, o jato de alta velocidade impulsiona o material em um movimento circular dentro da câmara. As partículas sofrem colisão mútua, impacto com a placa alvo fixa, fricção e cisalhamento., resultando em pulverização eficaz.

3.5.2 Características de desempenho

Vantagens:

Alta eficiência de moagem
Ao utilizar os efeitos combinados do fluxo de ar de alta velocidade e do impacto com a superfície alvo, os moinhos de jato direcionado podem moer materiais de forma eficiente até o tamanho de partícula necessário, atingindo a finura desejada. nível micrométrico, tornando-os adequados para aplicações com requisitos rigorosos de pó.
Distribuição estreita do tamanho das partículas
Devido às forças de interação interpartículas relativamente baixas durante a moagem, os moinhos de jato de alvo produzem pós com distribuição uniforme do tamanho das partículas, evitando o desgaste excessivo, a aglomeração e a compressão comuns em equipamentos de moagem tradicionais.
Ampla gama de aplicações
Adequado para o processamento de diversos materiais em pó, incluindo materiais viscosos de difícil moagem, materiais fibrosos e certos pós metálicos, demonstrando um forte potencial de aplicação industrial.
Baixo consumo de energia
A dinâmica otimizada do fluxo de ar e o design da superfície alvo melhoram a eficiência da moagem e reduzem o consumo de energia, atendendo aos requisitos modernos de economia de energia e redução de emissões.
Operação estável e confiável
Com um design estrutural racional, os moinhos de jato de precisão operam de forma estável, oferecem longa vida útil e são fáceis de manter.

Desvantagens:

Limitações de dureza do material
Ao processar materiais de alta dureza, como dióxido de silício ou carbeto de silício, Partículas que se movem em alta velocidade com o fluxo de ar podem causar impacto, fricção e cisalhamento intensos contra as paredes da câmara, levando ao desgaste da câmara e à potencial contaminação do produto. Portanto, a dureza do material deve ser cuidadosamente considerada ao selecionar um moinho de jato.
Capacidade de processamento limitada
Embora os moinhos de jato de alvo ofereçam alta eficiência de moagem, seu princípio de funcionamento e projeto estrutural geralmente resultam em menor capacidade de produção. Para produção em larga escala, outros tipos de moinhos a jato podem ser mais adequados.
Custo mais elevado
Os custos de fabricação e manutenção são relativamente altos, o que pode limitar sua aplicação em setores sensíveis a custos.

Pó épico

Pó épico é especializada em tecnologia de processamento de pó fino para a indústria mineral e a indústria química, comida indústria, indústria farmacêutica, etc.

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— Jason Wang, Engenheiro Sênior