Производство порошков: применение, обслуживание, преимущества
Оглавление
Производство порошков относится к промышленным процессам, используемым для производства порошков для различных применений во многих отраслях промышленности. В данном руководстве представлен подробный обзор производства порошков, включая основные виды оборудования, процессы, области применения, а также соображения по выбору поставщиков и систем.
Обзор порошкового производства
При производстве порошков получают мелкие частицы твердых материалов размером от субмикронных до тысяч микрон. Порошки находят широкое применение в таких продуктах, как металлы, керамика, пластмассы, пигменты, фармацевтические препараты и продукты питания.
В 2022 году мировой рынок производства порошков оценивался в 32,5 млрд. долл. и, по прогнозам, в период с 2023 по 2030 год будет расти с темпом CAGR 7,2%. Наибольшая доля мирового рынка порошков пришлась на фармацевтический сектор - более 30%. Однако наибольший рост наблюдается в сегменте металлических порошков, что обусловлено применением в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
Такие свойства порошка, как гранулометрический состав, морфология, плотность и текучесть, должны жестко контролироваться в процессе производства, чтобы соответствовать требованиям приложений. Четыре основных этапа производства порошков:
- Производство измельчение порошка механическим или химическим способом
- Классификация по размерам частиц с помощью сит, классификаторов или воздушных сепараторов
- Модификация характеристики порошка путем измельчения, гранулирования, сушки, смешивания и других видов обработки
- Формула путем смешивания с другими порошками или добавками
Выбор технологии изготовления порошка зависит от материала, конечного размера и распределения частиц, морфологии порошка, его чистоты и назначения.
Основные преимущества порошкового производства
- Высокое отношение площади поверхности к объему повышает реакционную способность, растворимость и производительность
- Возможность подбора размеров и распределения частиц для получения требуемых свойств
- Порошковые технологии позволяют изготавливать изделия сложной формы
- Более низкие температуры обработки позволяют экономить энергию по сравнению с сыпучими материалами
- Пористые порошковые прессованные изделия обладают уникальным сочетанием прочности и низкой плотности
Проблемы порошкового производства
- Образование пыли и работа с ней представляют опасность для здоровья и безопасности
- Порошки могут быть взрывоопасными, если горючие частицы находятся во взвешенном состоянии в воздухе
- Требуется специализированное оборудование для транспортировки, смешивания, уплотнения порошков
- Агрегация частиц может влиять на текучесть и однородность продуктов
- Контроль и поддержание постоянных характеристик порошка в промышленных масштабах
Оборудование, используемое в порошковом производстве
Для получения порошков с требуемыми характеристиками и их переработки в конечные продукты используется различное специализированное оборудование и машины. Ниже приведен обзор:
Оборудование | Описание |
---|---|
Шаровые мельницы | Вращение цилиндров, частично заполненных мелющими средами, такими как керамические или металлические шары, для дробления и измельчения материалов в тонкий порошок посредством удара и трения. |
Молотковые мельницы | Используют качающиеся молотки для измельчения материалов о сито с высокой скоростью. Эффективны для грубого измельчения. |
Коллоидные мельницы | Роторно-статорный механизм с высокими сдвиговыми усилиями позволяет измельчать взвешенные материалы до субмикронных размеров. |
Струйные мельницы | Использование воздушных струй высокого давления для уменьшения размера частиц за счет межчастичных столкновений. Возможно микронное и субмикронное измельчение. |
Измельчители | Перемешивание суспензии рабочим колесом для измельчения частиц путем сдвига и удара друг о друга. |
Распылительные сушилки | Быстрое высушивание жидких смесей до состояния тонкого порошка путем распыления горячим воздухом и испарения влаги. |
Воздушные классификаторы | Разделение частиц по размерам с помощью управляемых потоков воздуха на основе разности скоростей оседания частиц под действием силы сопротивления. |
Вибрационные сита | Сортировка порошковых частиц по размеру с помощью вибрационных сит и сеток. |
Грануляторы | Формировать крупные агрегаты из порошков путем уплотнения, сжатия или склеивания для улучшения текучести и перемещения. |
Смесители | Гомогенизация и смешивание нескольких порошков достигается за счет галтовки, перемешивания или псевдоожижения. |
Брикетировочные прессы | Под высоким давлением порошки спрессовываются в плотные брикеты различных размеров и форм. |
Основные технологические процессы в порошковом производстве
Основные процессы производства порошков с указанием типичных материалов или отраслей промышленности, в которых они используются:
Процесс | Сырье/Промышленность |
---|---|
Механическое измельчение | Металлы, сплавы, керамика, минералы, пигменты, агрохимикаты |
Осадки | Керамика, пигменты, каталитические материалы, специальные химикаты |
Электролиз | Металлы, сплавы, соединения |
Плазменный синтез | Керамика, керметы, суперсплавы |
Реакция в твердом состоянии | Керамика, катализаторы, люминофоры, аккумуляторные материалы |
Распылительная сушка | Продукты питания, фармацевтика, моющие средства, пигменты, керамика |
Золь-гель синтез | Керамика, катализаторы, покрытия, оптика |
Криогенное фрезерование | Полимеры, эластомеры, фармацевтика, пищевые продукты |
Механические методы уменьшения размеров, такие как измельчение и помол, являются наиболее распространенными технологиями получения порошков. Однако материалы со специфическим химическим составом и кристаллической структурой получают с помощью таких современных технологий, как электролиз, распылительная сушка, осаждение, золь-гель синтез и др.
Применение и использование порошкового производства
Порошки, получаемые в результате специализированных технологических процессов, используются в самых разных отраслях промышленности и производства. К числу основных областей применения относятся:
Промышленность/Продукт | Приложение |
---|---|
Металлургия и металлические компоненты | Порошковая металлургия для получения спеченных деталей, порошков сплавов для аддитивного производства |
Керамика и огнеупоры | Современные керамические порошки для электроники, термобарьерных покрытий |
Полимеры и пластмассы | Материалы для порошковой окраски, порошковые формовочные смеси |
Лакокрасочные материалы и покрытия | Пигменты, экстендеры, диспергаторы |
Фармацевтика и нутрицевтика | Активные лекарственные ингредиенты, вспомогательные вещества, БАДы |
Продукты питания и напитки | Ароматизаторы, загустители, эмульгаторы, детские смеси, смеси для напитков |
Химические продукты и катализаторы | Специальный химический синтез, каталитические материалы |
Сельское хозяйство | Микроэлементные и реликтовые удобрения, порошковые пестициды |
Косметика и средства личной гигиены | Пигменты, тальк, модификаторы, активные ингредиенты |
Хранение энергии | Катоды и электролиты аккумуляторов, материалы для топливных элементов |
Рынок порошковых материалов быстро растет благодаря высокой производительности и гибкости, которую они обеспечивают в различных отраслях производства по сравнению с сыпучими материалами.
Проектные соображения и стандарты
Проектирование систем производства порошковых материалов требует тщательного учета таких параметров, как производительность, свойства материалов, опасность взрывов, эффективность обращения и стабильное качество продукции.
Ключевыми стандартами для проектирования безопасного и эффективного оборудования для обработки порошков являются:
- NFPA 654 - Стандарты по предотвращению пожаров и взрывов пыли
- ISO 12100 - Безопасность машин
- ASTM B215 - Стандарт на сита для испытаний
- ASTM B822 - Стандартный метод испытания на определение размера частиц с использованием воздухопроницаемости
- ISO 4497 - Требования безопасности для систем флюидизации
При проектировании оборудования учитываются как механические аспекты, такие как размольная среда, скорость вращения крыльчатки, размеры сита, размер сопла, так и технологические факторы, такие как периодичность и непрерывность работы, температура, давление, расход и интеграция нескольких операций.
Автоматизированные системы контроля и управления необходимы для поддержания качества и производительности порошка. Очень важна защита от взрыва с помощью инертного газа, взрывозащитных клапанов и электрического заземления.
Выбор поставщиков оборудования для обработки порошков
Выбор надежных производителей порошкового оборудования для обеспечения оптимальной производительности и эффективности порошковой линии предполагает оценку различных параметров:
Параметр | Описание |
---|---|
Доказанный опыт | Количество лет поставок порошковых изделий и масштабы производства |
Возможности "под ключ | Предложение комплексных интегрированных систем от сырья до конечного продукта |
Индивидуальное проектирование | Возможность настройки оборудования под конкретные свойства порошка и производственную мощность |
Ассортимент оборудования | Мельницы, воздушные классификаторы, системы смешивания и подачи, решения по герметизации, автоматизация |
Услуги по монтажу и вводу в эксплуатацию | Возможность выполнения работ по установке, тестированию и оптимизации на месте |
Текущая поддержка | Контракты на техническое обслуживание и поставку запасных частей для минимизации времени простоя |
Соответствие стандартам | Продукция сертифицирована по соответствующим стандартам безопасности и качества |
Энергоэффективность | Конструкции с пониженным энергопотреблением для минимизации эксплуатационных расходов |
Оптимизация процессов | Использование моделирования и имитационного моделирования для повышения производительности порошковых систем |
Очень важно провести оценку различных поставщиков и получить рекомендации, прежде чем решиться на крупную капитальную покупку оборудования для обработки порошков.
Затраты на оборудование для производства порошков
Стоимость оборудования в порошковом производстве существенно различается в зависимости от таких факторов, как:
- Тип мельницы - шаровая мельница, воздушный классификатор, струйная мельница и т.д.
- Производительность - тонны в час
- Материал конструкции - нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий
- Уровень автоматизации и контрольно-измерительных приборов
- Дополнительные приспособления для транспортировки - конвейеры, бункеры, мешки, циклоны
- Требования к настройке
- Договоры на послепродажное обслуживание
Некоторые ориентировочные диапазоны цен на распространенное оборудование для обработки порошковых материалов таковы:
Оборудование | Выходная мощность | Диапазон цен |
---|---|---|
Шаровая мельница | 1 - 200 кг/час | $10,000 – $500,000 |
Струйная мельница | 10 - 2000 кг/час | $50,000 – $1,000,000 |
Воздушный классификатор | 500 - 10000 кг/час | $40,000 – $700,000 |
Смеситель | 5 - 500 кг/пакет | $5,000 – $250,000 |
Сушилка с жидкостным слоем | 10 - 5000 кг/час | $30,000 – $1,000,000 |
Более крупные системы для массового производства и полностью автоматизированные установки будут стоить более $1 млн. Для получения точных цен рекомендуется обращаться к квалифицированным поставщикам порошкового оборудования.
Монтаж и эксплуатация оборудования для производства порошков
Для безопасной и оптимальной работы оборудования для обработки порошковых материалов необходимы правильные процедуры монтажа и эксплуатации. Вот некоторые рекомендации:
- Тщательная подготовка площадки и закрепление оборудования на ровных, не подверженных вибрациям основаниях
- Сборка модулей оборудования в соответствии с инструкциями производителя
- Проверка центровки, утечек и зазоров перед пробными пусками
- Пусконаладочные работы по сухому и мокрому способу испытаний для подтверждения проектных характеристик
- Валидация систем предотвращения взрыва перед вводом в эксплуатацию в горячем состоянии
- Постепенное наращивание скорости подачи и параметров до проектной мощности
- Непрерывный мониторинг всех переменных процесса - расхода, давления, нагрузки, мощности, температуры, вибрации
- Регулярные проверки на предмет скопления материала или засорения
- Поддержание отрицательного перепада давления для удержания пыли
- Плановая замена носителей и профилактическое обслуживание
- К обслуживанию электрооборудования допускаются только сертифицированные электромонтеры
- Соответствующее обучение операторов стандартным операционным процедурам
- Документирование руководств по эксплуатации, журналов технического обслуживания, процедур безопасности
Партнерство с поставщиками оборудования, позволяющее использовать их опыт, позволяет упростить установку и оптимизировать работу для обеспечения максимального срока службы оборудования.
Практика технического обслуживания оборудования для обработки порошковых материалов
Регулярное техническое обслуживание необходимо для стабильного функционирования систем обработки порошка и обеспечения безопасности. Ключевые аспекты включают:
Инспекции
- Проверка накопления материала, утечек, коррозии и засорения
- Проверьте средства защиты - заземление, вентиляцию, клапаны, аварийную остановку
- Проверка интегрированных систем управления и контрольно-измерительных приборов
Профилактическое обслуживание
- Своевременная замена фильтров, сеток, уплотнений, прокладок, ремней
- Замена рабочих сред в мельницах - шары, футеровка
- Испытание взрыворазрядных устройств, сигнализации, инертизации
- Калибровка весовых кроватей, датчиков температуры и давления
- Смазка подшипников, редукторов, двигателей
Техническое обслуживание при поломках
- Диагностика проблем с помощью анализа вибрации, термографии и т.д.
- Ремонт/замена неисправных деталей - крыльчатки, приводов, ремней
- Поддержание запасов запасных частей для критически важных компонентов
Гигиена и уборка
- Изолируйте оборудование перед мойкой для предотвращения попадания воды
- Регулярная уборка пылесосом и воздуходувками для предотвращения накопления пыли
- Избегайте применения горючих растворителей для чистящих порошков
Документация
- Обновление журналов учета оборудования по всем проверкам и техническому обслуживанию
- Отслеживание интенсивности износа, частоты замены для оптимизации графиков
- Сообщать о крупных ремонтах, неисправностях и документировать их устранение
Тесное сотрудничество с производителями оборудования и наличие сервисных контрактов помогут устранить неполадки и свести к минимуму время простоя.
Основные аспекты производства порошков
К числу важнейших факторов, которые необходимо учитывать при выборе технологических процессов производства порошковых материалов, относятся:
Качество продукции
- Гранулометрический состав влияет на такие свойства порошка, как текучесть, уплотняемость, дисперсность
- Морфология и внутренняя структура порошка определяют производительность
- Минимизация агломерации и загрязнения имеет большое значение
- Постоянная насыпная плотность, содержание влаги и чистота
Безопасность
- Борьба с пылью с помощью инженерных решений и средств локализации
- Меры по предотвращению пожаров и взрывов
- Высокий уровень шума может потребовать акустического ограждения
- При необходимости использовать искробезопасное электрооборудование
Свойства материала
- Абразивность влияет на износ оборудования и выбор среды
- Термическая и химическая стабильность влияют на технологические параметры
- Учитывать сыпучесть, сжимаемость, электростатический заряд
Емкость
- Масштаб производства определяет размер оборудования и уровень автоматизации
- Отличия пакетной и непрерывной работы влияют на гибкость и производительность
Энергопотребление
- Минимизация переизмельчения и использования более крупного оборудования, чем требуется
- Рассмотрим энергоэффективность различных технологий измельчения
- Рекуперация тепла, частотно-регулируемые приводы и автоматика снижают энергопотребление
Капитальные и эксплуатационные затраты
- Затраты на оборудование, техническое обслуживание, расходные материалы и энергопотребление
- Влияние трудозатрат, систем мониторинга/контроля и времени простоя
- Требования к тестированию и валидации
Тщательная разработка технологического процесса и подбор оборудования с учетом этих параметров являются залогом успешной работы завода по производству порошков.
Преимущества и ограничения порошкового производства
Преимущества
- Возможность точного проектирования порошков с требуемыми размерами и распределением частиц
- Хорошая воспроизводимость и стабильность продукции в контролируемых процессах
- Компоненты могут быть изготовлены более сложной формы по сравнению с сыпучими материалами
- Более низкие температуры обработки позволяют экономить электроэнергию
- Высокая площадь поверхности повышает реакционную способность и производительность
- Широкий спектр материалов - металлы, керамика, полимеры, химикаты, пищевые ингредиенты и т.д.
Ограничения
- Работа с порошком может быть неаккуратной и чревата утечками
- Опасности для здоровья и безопасности, такие как воздействие пыли, пожары и взрывы
- Специализированное оборудование, необходимое для транспортировки, смешивания и обработки
- Порошки могут быть связными, абразивными или реактивными, требующими смягчения воздействия.
- Поддержание единообразия в больших масштабах может быть сложной задачей
- Серийные процессы менее пригодны для массового производства
При грамотном проектировании и соблюдении техники безопасности преимущества современных порошковых материалов во многих областях применения перевешивают ограничения.
Производство порошков - часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какие наиболее распространенные типы мельниц используются в производстве порошков?
О: Шаровые, молотковые и струйные мельницы являются наиболее распространенными видами измельчительного оборудования для уменьшения размера частиц при производстве порошков. Для различных областей применения требуется оптимальный выбор мельницы в зависимости от таких факторов, как исходный материал, требуемый конечный размер частиц, производительность, риск загрязнения и т.д.
Вопрос: Какие меры предосторожности принимаются для предотвращения взрывов пыли при работе с порошками?
О: Первичные методы предотвращения взрыва включают в себя исключение источников воспламенения, борьбу с накоплением статического электричества, предотвращение образования взрывоопасных смесей воздуха с порошком, инертизацию азотом/углекислым газом, взрывобезопасную вентиляцию и искробезопасное электрооборудование. Также очень важны контроль и локализация пыли.
Вопрос: Как снижаются риски, связанные с воздействием тонкодисперсных порошков на работников?
О: Стратегии включают в себя полностью закрытые конвейерные системы, местную вытяжную вентиляцию, пылеуловители, изолированные зоны оператора, перчаточные боксы/мешки внутри/мешки снаружи, СИЗ, например респираторы, процедурный контроль времени воздействия, а также обучение по вопросам опасности.
Вопрос: Какие критические испытания контроля качества проводятся при изготовлении порошка?
О: К важным испытаниям свойств порошка относятся: гранулометрический анализ, морфология, скорость потока, анализ насыпной/истинной плотности, анализ влажности, сжимаемость, дисперсность, однородность смеси, химический состав и стабильность. Эти параметры определяют технологичность и эксплуатационные характеристики продукта.
Вопрос: Каковы советы экспертов по выбору оборудования для обработки порошков?
О: Заранее привлекайте квалифицированных поставщиков, получайте рекомендации из надежных источников, запрашивайте демонстрационные образцы, подтверждайте заявления путем тестирования, получайте котировки от нескольких поставщиков, оценивайте возможности и опыт OEM-производителей, определяйте приоритеты в области безопасности и поддержки, планируйте потребности в расширении в будущем и учитывайте общую стоимость жизненного цикла.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
Частицы карбида вольфрама: Самый прочный материал для высокопроизводительных инструментов
Читать далее "
14 ноября 2024 года
Комментариев нет
Сферическая пудра из алюминиевого сплава 6061: ключ к экономически эффективному производству
Читать далее "
14 ноября 2024 года
Комментариев нет
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731