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球磨铝粉、镁粉、铁粉等的实际问题探讨

安全性的意义

材料专业的朋友们大部分都接触过研磨设备,行星球磨机、高能研磨机、磁力研磨、滚筒研磨、摆振式研磨..........

您一定听过传说中的球磨爆炸吧?


尤其是球磨铝粉、镁粉这类异常活泼的金属时,任谁都胆战心惊,每次开盖,即使在手套箱中进行,人都仿佛变身成拆弹专家,紧绷的弦从不敢放松!

实验安全,对操作人员太重要了!

可是,生活要继续,科研还要进行........

我们首先来看看什么是爆炸燃烧?

爆炸燃烧的基本原理

物质由一种状态迅速转变成另一种状态,并在瞬间放出大量能量,同时产生具有声响的现象叫做爆炸。引起爆炸必须有初始能量,如热、机械、电和光等,对易燃易爆物作用即可燃烧或爆炸。天净科技技术人员认为,引起燃烧爆炸的因素有三个:电火花、高温和空气中的氧气。

保证球磨机接地和使用防爆电机,电火花产生的几率较小;

但普通的球磨机、高能球磨机在球磨过程中磨球、罐壁、物料间的撞击会产生高温,千万不要在球磨刚结束时企图打开罐子,无论里面磨的是什么!有一种给转动盘整体通液氮等冷媒的行星球磨机,这种方式并不能及时带走磨球撞击产生的实时热量;

氧气是蕞难避免的。因此,材料专业的球磨机,建议购买真空研磨罐,如果怕金属污染,您可以选择内嵌玛瑙、氧化锆等材质。真空球磨罐可抽真空,充惰性气体,采用法兰式密封,研磨过程中隔绝空气。研磨结束,降温后,在真空手套箱中开盖、取样、真空或石墨封存。因为,球磨过后的超细金属粉很活泼,遇空气就燃,哪怕你已经静置了三天三夜!哪怕你是不活泼的铁粉!

如果您的实验并不需要机械合金化,只需简单的将铝粉和其他金属混合,稍稍研磨一下,那么恭喜你,这算是此类金属蕞安全的处理方法了。可以干磨,可以加酒精或者其他溶剂湿磨,注意转速千万别太高!注意湿磨溶剂中千万别含水,以免发生铝热反应爆炸!

如果您的实验是机械合金化,比如热门的高熵合金,而且不凑巧,里面有镁、铝等金属,课题又没有不做的可能性,那球磨过程就得慎重了。您的行星球磨机是高能的还是普通的并没有关系,但电机的设计必须为防爆型,电路部分做防漏电处理,仪器接地处理,避免因电火花引起爆炸;

因球磨机是靠磨球撞击摩擦球磨罐,对物料实现撞击、碾压,达到粉碎的目的。往往欲得到更细的粒度,所需的撞击能量越高,在研磨过程中会放出大量的热量必须将研磨产生的热量及时移走,对研磨物系实时的降温,并且维持恒定低温;

研磨罐抽真空,而且密封性要好,保压时间要长。充高纯氮或氩气等惰性气体,以阻断燃烧所需氧。

我们的防爆型低温恒温行星球磨机可解决的问题


防爆型低温行星球磨机所配研磨罐为外部带夹层的不锈钢真空研磨罐,内衬聚四氟乙烯或玛瑙、氧化锆材质。夹层内在研磨过程中不断通入无水乙醇或冷水,外部连接低温恒温槽,根据选择蕞低可以将温度降至零下120摄氏度,对整个研磨罐内的物系降温,始终处于±0.50C的温度偏差内,从而及时移除磨球撞击产生的热量。

在研磨开始前,用无油真空泵将罐内空气抽出,冲入惰性气体,使得封闭的研磨罐处于无氧状态,密封圈加法兰式双层密封,使得这样的无氧状态始终存在于整个研磨过程。

防爆型电机和防漏电电路布局、接地处理、PTFE绝缘内衬罐,使得物系无电火花的风险。