双向旋转球磨机的粉碎机理及应用研究

摘要

双向旋转球磨机是一种低速运行的细磨机,除应用于常规材料的超细化外,还应用于火炸药的超细化和金属粉末的合金化。对其研究主要集中在工程应用,而对其机理研究甚少,这将阻碍双向旋转球磨机的工程应用和工业化生产。本文对双向球磨机的结构,研磨粉碎机理和对超细CaCO3、超细炸药的制备技术及工艺进行了研究,本文研究内容主要有:
　　 首先,分析了双向旋转球磨机的结构对粉碎结果的影响,分别从筒体结构,搅拌器结构和衬板类型进行分析。分析认为:筒体的强度和形状在结构设计中需着重考虑,筒体的形状设计为圆形是最佳方案。搅拌器作用是把能量传递给磨球,搅拌叶形状设计为正交形销棒式,能有效传递能量和减少了因摩擦生热而产生的能耗。选择应用于细磨机的平衬板作为双向旋转球磨机的衬板。
　　 其次,从四个方面研究双向旋转球磨机机理,分别从介质运动形态,粉碎数学模型,物料粒度变化机理和流场、能量进行分析研究。研究认为:双向旋转球磨机的介质为泻落运动;双向旋转球磨机的粉碎机理是以摩擦粉碎为主,挤压粉碎为辅;粉碎过程中存在粉碎—团聚—再粉碎这一动态平衡。把筒体内部划分为不同的区域,对其流场进行假设分析,并得出不同区域的应力能和应力频率的强弱。
　　 最后,利用双向旋转球磨机对CaCO3进行球磨粉碎实验,利用SEM和微、纳米粒度仪对粉碎结果进行检测,探索出了该球磨机的最佳工艺参数。在这基础上,对RDX和HMX进行初步研磨粉碎实验,为双向旋转球磨机应用于火炸药的超细化提供一定参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 超细粉体的定义和应用

1．1．2 超细粉体的制备技术

1．1．3 双向旋转球磨机简介

1．2 球磨超细粉碎理论研究现状

1．2．1 物料粉碎机理

1．2．2 粉碎功耗假说

1．2．3 球磨机介质运动学、动力学研究

1．2．4 球磨机内部流场模拟

1．3 双向旋转球磨机的应用研究及发展

1．4 本文研究的主要内容和意义

2 双向旋转球磨机的结构分析

2．1 结构及其工作原理

2．2 结构对研磨粉碎的影响

2．2．1 筒体的分析

2．2．2 搅拌器的分析

2．2．3 衬板的分析

2．3 双向旋转球磨机的研磨特点

2．4 本章小结

3 双向旋转球磨机的机理分析

3．1 球磨机内磨球运动区域的划分

3．2 流场的假设分析

3．3 筒体的理论临界转速

3．4 双向旋转球磨机的最小填充率

3．5 介质运动形态的分析

3．5．1 最小填充率下的介质运动形态

3．5．2 筒体内部的介质运动形态

3．5．3 两磨球的运动形态

3．6 三种粉碎机制及其数学模型

3．6．1 摩擦粉碎模型

3．6．2 挤压粉碎模型

3．6．3 摩擦和挤压粉碎同时共存

3．7 粉碎过程中物料粒度变化的机理分析

3．7．1 粉碎极限粒度

3．7．2 颗粒的团聚和破碎动态平衡分析

3．8 应力能和应力频率

3．9 能量分析

3．9．1 能耗分析

3．9．2 粉碎效率

3．10 本章小结

4 双向旋转球磨机球磨过程研究

4．1 不同工艺条件下超细CaCO2制备研究

4．1．1 实验仪器、原料及助剂

4．1．2 测试仪器和方法

4．1．3 实验过程

4．1．4 实验结果与讨论

4．2 一定工艺条件下制备超细RDX和HMX研究

4．2．1 实验仪器、原料及助剂

4．2．2 测试仪器和方法

4．2．3 实验过程

4．2．4 实验结果与讨论

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论和创新点

5．2 展望

致谢

参考文献