CN1259145C - 一种以高强陶瓷材料作为碰击研磨部件的超微粉碎装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有特制高强陶瓷作为振动磨筒体衬里及研磨体的超微粉碎装置。本装置的结构与通常工业超微粉碎装置振动磨相似,其特征是具有以特制高强陶瓷材料作成的振动磨筒体衬里和研磨体。该高强陶瓷材料是通过控制氧化锆及增韧剂原料纯度和粒度,经特定高温烧结制备而成。使用本装置,被超微粉碎物料可达0.5~2μm,该装置适用于灵芝孢子或中药材的超微粉碎破壁。据检测,经粉碎后破壁率达99.9%的灵芝孢子或中药材微粉,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。可经进一步加L成为药品、保健食品,使灵芝孢子或中药材的药用价值得到更广泛的应用。

Description

一种以高强陶瓷材料作为碰击研磨部件的超微粉碎装置
技术领域
本发明涉及一种具有特制高强陶瓷作为振动磨筒体衬里及研磨体的超微粉碎装置,被超微粉碎物料可达0.5~2μm,该装置适用于灵芝孢子或中药材的超微粉碎破壁。被粉碎微粉中未检测出重金属污染。
背景技术
中药材超微粒子粉碎及中药国际化是现代制造技术一门热门课题。应用于该领域的机械装备,如超细粉碎、微粉碎、超微粉碎等装置应运而生,通过强烈挤压、剪切、冲击、撞击、碰撞、研磨、摩擦、切搓、空穴爆炸、湍动等机械粉碎,虽然能够达到使物料超微粉碎的目的,但同时也致使物料在接受金属材料碰击研磨部件激烈冲击、撞击、碰撞、研磨、切搓、摩擦等超微粉碎过程中出现不同程度的重金属粉屑微粒剥落释出,如铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属,使超微粉碎过程中药物原料受到严重污染,失去原有的药用价值。以灵芝孢子为例,通常超微粉碎装置对灵芝孢子进行粉碎,破壁率虽然不尽相同,但由于灵芝孢子破壁难度大,导致破壁过程超微粉碎装置中的金属材料碰击研磨部件与被粉碎物料在激烈的撞击及磨损中不可避免地释出大量重金属粉屑微粒。研究发现,灵芝孢子呈极其微细的褐色卵形孢子(5-7×10-12μm),孢子结构上具有巧夺天工的预应力学构造,特别是孢壁主要成分为几丁质、硅、钙组成,还含有纤维素、树脂、多糖、蛋白质等,赋予了直径只有数微米的灵芝孢子极强的韧性及牢固性,致使灵芝孢子无污染高效率破壁成为超微粉碎一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种振动磨超微粉碎装置,该装置以特制高强陶瓷作为振动磨筒体衬里及研磨体,被超微粉碎物料可达0.5~2μm;该装置适用于对灵芝孢子或中药材进行粉碎破壁。据检测,经粉碎后破壁率达99.9%的灵芝孢子或中药材微粉,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。可经进一步加工成为药品、保健食品,使灵芝孢子或中药材微粉的药用价值得到更广泛的应用。
本发明装置的结构与通常工业超微粉碎装置振动磨相似,其特征是具有以高强陶瓷材料作成的振动磨筒体衬里和研磨体。
所述的高强陶瓷材料筒体衬里和研磨体是以纯度为91~99.7%(通常为92~99.5%)、粒度为0.6~1.5μm(通常为0.6~0.9μm)的工业氧化锆(ZrO2)原料,根据所需规格预制模坯,在1300~1650℃(通常为1550~1620℃)温度烧结而成的;在坯体形成前添加纯度为91~99.7%(通常为92~99.5%)的增韧剂氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)中的一种或一种以上,添加量为0.2~20%wt(通常为0.5~5%wt)。
所述的高强陶瓷材料可以是氧化锆陶瓷,氧化锆韧化氮化硅陶瓷,增韧氧化锆陶瓷。
所述的振动磨的高强陶瓷筒体衬里的规格:根据筒体的不同型号规格,高强陶瓷筒体村里规格厚度一般是20~80mm,通常为35~65mm;
所述的振动磨的高强陶瓷研磨体可以是球磨体、短柱体或柱体;球磨体规格直径为10~40mm(通常为18~22mm);短柱体规格直径为10~40mm(通常为18~22mm),长度为20~100mm(通常为25~50mm);柱体规格直径为10~40mm(通常为18~22mm),长度为100~450mm(通常为180~220mm)。
所述的振动磨的高强陶瓷研磨体的放置量视其筒体型号规格及研磨体大小规格而定,一般为180~800件,通常为250~500件。
本发明涉及的通常工业振动磨可以是惯性振动磨和偏旋振动磨。
本发明的装置使用时,可根据粉碎热敏性生物材料对温度的要求,在粉碎前或粉碎过程于筒体内投入致冷剂,致冷剂为工业食用级干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.5~2倍,通常为0.6~0.8倍。
本发明的装置通过控制氧化锆(ZrO2)原料纯度、粒度及烧结温度,在坯体形成前添加增韧剂氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO),氧化钙(CaO),控制原料氧化锆及增韧剂的纯度,获得高硬度、致密坚韧、耐磨损、耐冲蚀、抗热震的特制高强陶瓷耐碰击研磨部件,并应用于通常工业超微粉碎装置振动磨的筒体及研磨体,如镶嵌于振动磨筒体衬里及作为研磨体,超微粉碎效果十分理想。振动磨激烈高冲击力碰击和研磨作用致使研磨体极易摩擦发热,所配备的冷却循环装置对发热的研磨体冷却效果不明显,因此,本发明提出对于粉碎热敏性生物材料,可以在粉碎前或粉碎过程于筒体内投入干冰作为致冷剂,研磨体可以获得有效冷却,使被粉碎破壁的灵芝孢子或中药材在极短时间内达到超微粉碎破壁的效果。本发明制备的特制高强陶瓷作为振动磨筒体衬里及研磨体的超微粉碎装置,适用于灵芝孢子或中药材的超微粉碎破壁,由于接触物料的振动磨筒体及研磨体均为高硬度、耐磨损、耐冲蚀、抗热震的特制高强陶瓷材料制备,被超微粉碎破壁的灵芝孢子或中药材微粉中未检测出重金属污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
各实施例的振动磨装置的结构及其高强陶瓷材料筒体衬里和研磨体的制备方法如前面所述,具体条件和特征参数分别如各实施例所述。
实施例一:
1、氧化锆原料纯度92%,粒度0.6~0.8μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为35mm;球磨体规格直径为18mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇0.2%(重量比),增韧剂原料纯度为93%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1620℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷球磨体180件。
6、粉碎物料时,在粉碎前于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.5倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达99.9%的灵芝孢子微粉,微细度达0.5μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例二:
1、氧化锆原料纯度95%,粒度0.8~1μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为50mm;球磨体规格直径为20mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇2%(重量比),增韧剂原料纯度为96%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1580℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷球磨体300件。
6、粉碎物料时,在粉碎过程于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.7倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达99.8%的灵芝孢子微粉,微细度达0.7μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例三:
1、氧化锆原料纯度96%,粒度0.7~0.9μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为40mm;短柱体规格直径22mm,长度为40mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇3%(重量比),增韧剂原料纯度为97%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1588℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体295件。
6、粉碎物料时,在粉碎过程于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.75倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达98.3%的灵芝孢子微粉,微细度达0.8μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例四:
1、氧化锆原料纯度97%,粒度0.8μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为45mm;短柱体规格直径20mm,长度为30mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇1%、氧化镁2%(重量比),增韧剂原料纯度为96.5~97%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1600℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体400件。
6、粉碎物料时,在粉碎前于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.75倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达98.3%的灵芝孢子微粉,微细度达0.6μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例五:
1、氧化锆原料纯度99%,粒度0.8~0.9μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体村里规格厚度为60mm;短柱体规格直径35mm,长度为45mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化镁4%(重量比),增韧剂原料纯度为98.5%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1595℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体430件。
6、粉碎物料时,在粉碎过程于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.62倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达96.3%的灵芝孢子微粉,微细度达0.65μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例六:
1、氧化锆原料纯度99.5%,粒度0.7~0.9μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体筒体衬里规格厚度为50mm。柱体规格直径25mm,长度为250mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇0.6%,氧化镁1%,氧化钙0.8%,重量比,增韧剂原料纯度为97~98.5%。
4、特制高强陶瓷筒体村里及研磨体的坯体烧结温度1610℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷柱体420件。
6、粉碎物料时,在粉碎前于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.68倍。
7、据检测,经超微粉碎后的中药材微粉,微细度为1.2μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例七:
1、氧化锆原料纯度92.5%,粒度0.7~0.8μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为60mm;柱体规格直径30mm,长度为350mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇2%,氧化钙2%,重量比,增韧剂原料纯度为93~95%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1580℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷柱体360件。
6、据检测,经超微粉碎后的中药材微粉,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例八:
1、氧化锆原料纯度93.5%,粒度1~1.2μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为48mm;短柱体规格直径22mm,长度为50mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钙5%(重量比),增韧剂原料纯度为94%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1595℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体360件。
6、粉碎物料时,在粉碎前于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.7倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达96.3%的灵芝孢子微粉,微细度达0.7μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例九:
1、氧化锆原料纯度95.8%,粒度1.1~1.3μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体衬里规格厚度为38mm;短柱体规格直径38mm,长度为45mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇4%(重量比),增韧剂原料纯度为97.5%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1600℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体320件。
6、粉碎物料时,在粉碎过程于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.9倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达97.2%的灵芝孢子微粉,微细度达0.5μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。
实施例十:
1、氧化锆原料纯度97.8%,粒度0.8~0.9μm。
2、振动磨筒体衬里及研磨体规格参照筒体型号规格预制模坯,筒体村里规格厚度为55mm;球磨体规格直径28mm。
3、筒体衬里及研磨体坯体形成前添加增韧剂氧化钇0.5%(重量比),增韧剂原料纯度为98.5%。
4、特制高强陶瓷筒体衬里及研磨体的坯体烧结温度1618℃。
5、将制备的特制高强陶瓷筒体衬里镶嵌于振动磨筒体中,放置入特制高强陶瓷短柱体480件。
6、粉碎物料时,在粉碎前于筒体内投入致冷剂干冰,投入量为被粉碎破壁物料重量的0.75倍。
7、据检测,经粉碎后破壁率达99.9%的灵芝孢子微粉,微细度达0.58μm,无污染,无铬、镍、镉、钛、铁、铜、锌、铅、铝、砷等重金属粉屑微粒剥落释出。

Claims (8)

1.一种振动磨超微粉碎装置,其特征是具有以高强陶瓷材料作成的振动磨筒体衬里和研磨体;所述的高强陶瓷材料筒体衬里和研磨体是以纯度为91~99.7%、粒度为0.6~1.5μm的工业氧化锆原料,根据所需规格预制模坯,在1300~1650℃温度烧结而成的;在坯体形成前添加纯度为91~99.7%的增韧剂氧化钇、氧化镁、氧化钙中的一种或一种以上,添加量为0.2~20%wt。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征是所述的高强陶瓷材料筒体衬里和研磨体是以纯度为92~99.5%、粒度为0.6~0.9μm的工业氧化锆原料,根据所需规格预制模坯,在1550~1620℃温度烧结而成的;在坯体形成前添加纯度为92~99.5%的增韧剂氧化钇、氧化镁、氧化钙中的一种或一种以上,添加量为0.5~5%wt。
3.按照权利要求1或2所述的装置,其特征是所述的振动磨的高强陶瓷筒体衬里规格厚度是20~80mm。
4.按照权利要求3所述的装置,其特征是所述的振动磨的高强陶瓷筒体衬里规格厚度是35~65mm。
5.按照权利要求1或2所述的装置,其特征是所述的振动磨的高强陶瓷研磨体是球磨体、短柱体或柱体。
6.按照权利要求5所述的装置,其特征是所述的球磨体规格直径为10~40mm;短柱体规格直径为10~40mm,长度为20~100mm;柱体规格直径为10~40mm,长度为100~450mm。
7.按照权利要求6所述的装置,其特征是所述的球磨体规格直径为18~22mm;短柱体规格直径为18~22mm,长度为25~50mm;柱体规格直径为18~22mm,长度为180~220mm。
8.按照权利要求1或2所述的装置,其特征是所述的振动磨的高强陶瓷研磨体放置量为250~500件。
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