第二节 机械粉碎设备
机械粉碎在多年前就已经用于农药的干式粉碎。当气流粉碎设备广泛用于该行业后，机械粉碎产品的粒度就不能满足现代农药加工的需要。但机械粉碎设备仍然有它的用武之地，因为在许多情况下，气流粉碎设备并不能取代机械粉碎设备，它的一些优点是气粉碎设备所不具备的。比如，一些水溶性农药的结晶体需要粉碎，粒度要求并不高，用机械粉碎设备就能满足要求。另外，许多固体原药粒度较大，气流粉碎设备不能直接处理，需要通过机械粉碎进行预处理，这都离不开机械粉碎设备。因此，气流粉碎设备虽然有许多优点，但机械粉碎设备的优点也无法被取代，不可能被淘汰。
一、万能粉碎机
万能粉碎机又称销棒磨。国产FS-35型万能粉碎机的转速为2900～3650r/min，功率为10kW，生产能力为100～150kg/h，粉碎细度为200目。万能粉碎机的磨腔内有相对的盘状定子和转子，转子和定子上设有相互交错的销棒。转子高速旋转时转子和定子对物料产生强大的撞击力使其被粉碎，粉碎后的物料通过筛网后从底部出料，更换筛网细度可以控制产品粒度。可用于生产粉剂，也可用于可湿性粉剂和水分散粒剂原料的预粉碎，见图1-3。
图1-3 万能粉碎机
1—进料口；2—定子；3—筛网；4—转子；5—料斗；6—主轴；7—进料阀
二、涡轮自冷式粉碎机
在粉碎过程中，大部分机械能转换成热能使物料升温，对于热敏性的农药而言应尽量避免。涡轮自冷式粉碎机因具有自冷作用，解决了通常粉碎机的发热问题。涡轮做高速旋转运动，在粉碎室内产生强力气流，见图1-4。物料由进口1在负压下被吸入粉碎室，在叶片2与模块3之间强大的气流产生涡流，物料经冲击、剪切、研磨而被粉碎。由于机械与气流作用将粉碎室热量带出，所以粉碎过程中物料不会升温，成品从筛网4流出，通过更换筛网控制产品细度。
图1-4 涡轮自冷式粉碎机
1—物料进口；2—叶片；3—模块；4—筛网；5—物料出口
三、冲击式超细粉碎机
冲击式超细粉碎机就属于高速旋转干式粉碎设备，这种粉碎机是通过安装在高速旋转的销子或叶片上的叶轮对粉体进行瞬时冲击进而粉碎。这种结构具有可连续、处理大量的特点。冲击式超细粉碎机不仅仅停留在单纯的粉碎性能上，同时又有在粉碎过程中改善粒子表面性质的作用。
这种粉碎机有些结构类似万能粉碎机，但又与万能粉碎机有不同之处。万能粉碎机用筛网分级，从底部出料，而本机是利用离心力作用自行分级，从中心出料。与传统粉碎机部件的结构形式略不相同，它的性能也就优于万能粉碎机了。
1. 结构、原理
冲击式超细粉碎机如图1-5所示，是由具有粉碎作用的叶片、分级机构的叶片、定子及对粗粉进行再粉碎的自身循环回路形成的。
图1-5 冲击式超细粉碎机的分级原理
原料通过高速旋转的叶片及安装在周围的定子进行粉碎，然后在充分分散的状态下进行分级。达到要求的细粉被排出机外，粗粉则通过与供料口相通的自身循环回路进行再次粉碎。由于内部分级构造和自身循环作用，这种粉碎机可以在同一装置内有效地得到粒度分布均匀的微细粉体。
2. 粉碎及分级
安装在机内的定子被隔板分隔成粉碎室和分级室，粉碎室的宽度均比叶轮的叶片宽，加大粉碎室的宽度可使粉体在机内的停留时间延长。
图1-6中有F型和S型定子两种类型。其中F型定子是倾斜安装的，因此粉体比较容易停留在粉碎室内。F型定子比S型定子粉碎室内的浓度要高一些，这样受到叶轮冲击而被粉碎的粒子之间的摩擦效果增强。通过粒子之间的摩擦还可以强化粉碎，因此，在相同动力消耗的情况下，F型定子相较S型定子更容易得到细小的颗粒。
图1-6 定子的种类
3. 分级原理
分级室由叶片的圆锥部分和定子部分构成，并由隔板将其与粉碎室隔开。叶片的旋转使粒子产生离心力并被粉碎，而且在未被粉碎至一定粒度之前，粒子不会跃过粉碎室与分级室之间的隔板而进入分级室内。因此粒子是通过此隔板进行分级后才进入分级室的，其结果是粉体浓度在粉碎室中高，在分级室中变低，保证了有效的粉碎及分级。
由粉碎室流入分级室的气流沿着叶片的圆锥部分形成涡流，由中心部位排出，通过此涡流造成的离心力与中心部的向心力的平衡进行分级。
另外，在设计时使分级室的任何一点上分级点（分离粒径）均相同。所以，粒子接受分离作用的区域被扩散到分级室的每个部位。这样粒子接受分级的机会非常多，故分级效率非常高。
接触粉体部位的材料采用碳钢、不锈钢、陶瓷（Al2O3、ZrO2）等，粉碎机的结构及流程见图1-7。
图1-7 冲击式超细粉碎机流程
1—内部循环回路；2—粗大颗粒；3—分级叶片；4—细小颗粒；5—定子； 6—粉碎叶片；7—转子
四、机械式超微粉碎机
该机的主要结构如图1-8所示。整机为立式，有粉碎室和分级室，粉碎室由粉碎刀5（或冲击柱）和带槽的衬圈4组成；分级室则由锥圈2、分级轮3组成。分级轴8置于粉碎轴7内，两轴通过皮带轮9分别驱动。在粉碎室的进风处，装有风圈6，气流经折板流入，以减少压力损失。
图1-8 机械式超微粉碎机工作原理
1—排粉管；2—锥圈；3—分级轮；4—衬圈；5—粉碎刀； 6—风圈；7—粉碎轴；8—分级轴；9—皮带轮
工作时，在排粉管处抽风产生负压，定量螺旋把盛入料斗内的物料推入粉碎室，粉体跃过锥圈进入分级室。由于分级轮的旋转，流入的粉体同时受到空气动力和离心力的作用。粉体中，大于临界直径的粉粒因质量大被甩回粉碎室继续粉碎；小于临界直径的粉体经排粉管进入收集系统。该机已成功用于可湿性粉剂的加工，图1-9是带分级器的超微粉碎机。
图1-9 带分级器的超微粉碎机
五、冲击式磨机
本机是内装分级机构的冲击式磨机，是一种粉碎与分级功能并存的组合装置。能使被粉碎后的合格细粉被分级后迅速分离，排出机外，避免了“过粉碎”。粗粉在机内自动循环回料被反复粉碎，因此粉碎效果良好。同时具备粉碎、分级功能，应用十分广泛。
本设备的操作系统由斗式提升机、振动料仓、螺杆加料器、机械粉碎机、旋风分离器、布袋除尘器、高压风机、空气压缩机、蝶阀、星形阀等组成。
粉碎机结构及工作原理示意图见图1-10。本机由粉碎部件、分级部件、分体机构及底架、主电机等组成。
图1-10 粉碎机结构及工作原理示意图
物料由星型阀从设备上部加入，经过斜管进入分级室，进料时已达到产品质量要求的细粉能直接从分级转子及排气管排出机外。余下的物料进入粉碎室，在高速旋转的冲击锤的冲击作用下，物料在冲击锤与齿板的狭窄处受到撞击、摩擦、剪切作用而被粉碎。被粉碎的物料随气流上升至分级转子处进行分级，合格产品从排气管排出机外，粗大颗粒则沿桶壁下降至粉碎室得以进一步粉碎。空气从下部吸风罩吸入，从上部排气管随合格产品一起排出机外，图1-11是本机的工艺流程图。
图1-11 机械粉碎机工艺流程
1—过滤器；2—进料斗；3—星形阀；4—进料管；5—主机；6—电控箱；7—布袋除尘器；8—出料方接圆管；9—蝶阀；10—接管法兰；11—风机；12—消声器
六、超微冲击磨
超微冲击磨工艺流程见图1-12。定量喂料系统→粉碎分级机→旋风收集器→电脉冲除尘器→引风机→电器控制系统。本机采用自动喂料、粉碎、分级一体化形式，粉碎、分级一次性完成。设备结构简单，占地空间小。
图1-12 超微冲击磨工艺流程
1—主机；2—旋风分离器；3—分级机；4—布袋除尘器；5—消声器；6—引风机
物料进入粉碎区后，在高速冲击锤和齿板作用下，产生剧烈的碰撞、摩擦、剪切而形成颗粒的超细粉碎。粉碎的物料进入分级区，分级区的物料在分级机的作用下，将合格的物料及时分选出来进入下级产品收集装置。而达不到细度的物料继续在粉碎区粉碎，通过调节分级涡轮转速来生产不同细度要求的产品，转速调控通过调控变频器来完成，方便可靠，粉碎细度5～150μm可调。粉碎腔体可采用水冷夹套进行冷却，这对农药的粉碎十分有利。由于物料随风进入粉碎腔体，合格后随气体排出机外，可降低粉碎温度。粉碎主机采用变频器控制，减小了大功率电机对工厂电网的冲击。