[发明专利]内聚靶式水射流磨

说明书

技术领域

本发明属于粉体工程领域，具体涉及固体物料粉碎装置。

背景技术

水射流技术是20世纪60年代逐渐发展起来的一项新技术，由起初的水射流开采，逐步发展到水射流清洗、切割等领域，到80年代中期，美国密苏里—罗拉(Missour—Rilla)大学岩石力学及爆破技术研究中心，首先利用高压水射流进行了木材、废纸制浆、城市固体垃圾处理，以及煤和矿物的粉碎试验，从而开始了高压水射流粉碎技术的研究，并日益引起人们的重视。高压水射流粉碎这一新技术正日益引起人们的重视，有观点认为，高压水射流粉碎与超声波粉碎和热粉碎技术，可能是21世纪粉碎工程中的一场革新性技术。

虽然水射流粉碎技术已展示了良好的应用前景，该技术的研究也从实验逐步转向工业开发应用。但是，目前国内外能应用于工业生产的水射流粉碎装置却屈指可数，使水射流粉碎技术的发展受到制约，其主要原因是已有的水射流粉碎装置在技术上还不成熟，以及水射流粉碎的粒度控制和新型高效水射流粉碎装置的开发相对滞后。以水射流粉碎技术的典型应用——云母粉碎为例，目前绝缘纸云母原料的粉碎，国内企业普遍使用的水射流粉碎装置还十分原始，影响了高档云母绝缘纸的开发，成为该行业发展亟待解决的技术瓶颈。

国内外现有水射流粉碎装置分为三种形式：直接水射流水流磨(Straight WaterJet)；前混合物料射流水流磨(DIA Jet)；后混合物料射流水流磨(Abrasive Entrained WaterJet)。其中：

①美国Missouri-Rilla大学研制的水射流双圆盘式粉碎机(直接水射流水流磨)，用于煤的粉碎。其工作原理为：上、下圆盘分别由电机驱动，并可独立调整圆盘的相对速度。当煤通过一个和顶部圆盘同轴安装的进料管给入两圆盘构成的破碎腔时，离心力将煤块朝外甩向旋转的圆盘表面，由电机驱动的旋转头上的喷嘴喷出的水射流直接射入两圆盘间的间隙，冲击两圆盘间受到机械破碎的煤。粉碎后小于粒度要求的煤颗粒通过起分级作用的缝隙射出，大颗粒则在粉碎腔内进一步粉碎。

②意大利卡利亚里大学DIMM实验室研制的旋转射流磨机(直接水射流水流磨)，用于煤的粉碎。其工作原理为：在破碎腔的环形壁和锥形中心形成的圆形漏孔上方有一套有两个喷嘴的喷枪在旋转。加入的物料落到锥形体下部进入破碎腔并迫使破碎后的物料通过漏孔，再与位于下面的冲击板进行再一次冲击粉碎。与此类似的另一种直接水射流磨煤装置是：水射流经旋转接头由喷嘴射向容器内的煤粒，容器为封闭式，煤粒在极短的时间内被水射流不断冲击，并在湍流和空化冲蚀效应作用下，煤粒得以粉碎。

上述①和②两种水射流粉碎装置，由于不同程度采用了电机驱动的旋转结构，使得粉碎装置过于复杂，以及带来磨损和高压水密封等问题，其水射流冲击强度有限，用于易于解理的煤的粉碎，也是水射流磨的初期结构。

③前混合物料射流水流磨，有德国AKW公司和丹麦朗尼公司(APVRASNNIEA/S)超细剥片水射流粉碎装置，其工作原理为：高压水分为二路，其中一路经节流阀进入高压储料罐底部的流态化室，使罐内物料局部流态化，同时获得流动初速度。另一路高压水进入混合室，并与来自流态化室的物料浆液充分混合，混合后的浆液被输送到喷嘴被加速，料液中的物料受到喷嘴壁的摩擦作用而部分地被剪切粉碎，并向靶体撞击进一步粉碎。

④超细均化器(前混合物料射流水流磨)，其工作原理为：通过高压装置加压使超细或剥片的颗粒浆料在流化床内处于高压之中并产生均匀化，当浆料到达细小的喷嘴时以每秒数百米的速度挤出，喷射在靶体上。由于颗粒浆料在挤出时的互相摩擦剪切，加之浆体挤出后压力突然降低所产生的空化冲蚀效应，以及颗粒浆料喷射在靶体所产生的强大冲击力，使得被超细剥片的颗粒沿晶层间解理或缺陷处爆裂，从而实现超细剥片的目的。

上述③和④两种超细剥片水射流粉碎装置(前混合物料射流水流磨)，虽然获得较高的能量效率，但结构复杂、造价高、不能连续作业，每次装料有限、生产率低，及喷嘴容易堵塞和磨损，故适用于粉碎低硬度，且原料粒度较小的物料。

⑤后混合物料水射流磨，其工作原理为：高压水经喷嘴转化为高速水射流，并在混合室中产生高真空，将进料装置中的颗粒物料吸入混合室并混入水射流中。在所谓准直管中，水射流破碎成大量水滴，形成平行流动段，不断与颗粒发生碰撞，使颗粒物料的速度充分提高，然后高速运动的颗粒与靶体碰撞导致粉碎。