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1、合 肥 学 院Hefei University粉体工程课程设计任务书题 目：聚合物/氢氧化镁高分子复合材料生产工艺流程设计学 号： 1203012024姓 名： 安绵伟专 业： 粉体材料科学与工程系 别： 化工系指导老师： 鲁红典合肥学院化学与材料工程系粉体工程及多相流课程论文及课程设计指导书设计题目 聚合物/氢氧化镁高分子复合材料生产工艺流程设计 指导教师 鲁红典班 级 粉体 2 班 学 生 安绵伟目 的1. 了解粉体在高分子材料中的应用，掌握粉体的混合、造粒、表面处理等工艺的设计原理、方法和步骤；2. 了解本学科的新技术、新方法和新设备，学会使用技术手册和查阅设计资料，加深对粉体工程课程基
2、础理论和基本知识的理解。任 务与要 求设计任务：根据设计任务书中给出的技术参数，综合应用粉体干法或湿法表面处理、混合、输送、挤出、造粒等粉体单元操作，设计一个粉体综合应用的工艺流程，提高聚合物与粉体之间的界面结合力，改善复合材料的综合性能。已知技术参数：1. 原料：高分子材料（如聚丙烯、聚乙烯等） 、界面相容剂（如马来酸酐接枝聚乙烯） 、3000 目氢氧化镁粉体、其他助剂等。设计要求：1. 生产能力：日产 215 吨；2. 复合材料颗粒大小：直径 25mm，长 36 mm；2. 主要技术来源：粉体表面处理（干法、湿法） 、混合、输送、挤出、造粒等。设 计步 骤设计步骤：1. 收集资料：根据设计
3、任务，查阅资料和技术手册；2. 任务分析：按照设计要求，确定各操作单元需完成的任务，明确各单元操作之间的联系，确定生产工艺路线的实现方法；3. 计算与选型：正确进行物料、能量等衡算，合理进行设备选型；4. 工艺流程图：绘制工艺流程设计图（电子版图纸和手工绘制A2 号图纸一张） ；5. 撰写设计说明书：将主要设计依据和结论写入设计说明书。进 度安 排1、18-19 周全天进行设计工作；2、周一周三：资料收集与整理，完成任务分析和设计创意；周四结束：正确计算与合理选型、绘制图纸并撰写说明书。一、工艺说明 .41.1 产品性质 .4二、原料及预处理系统 .42.1 原料来源 .42.2 原料预处理
4、.5三、粉体的处理 .53.1 粉体的混合.53.1.1 混合均匀性概念.53.2 粉体的造粒.53.2.1 粉体的造粒概念.53.2.2 粉体的造粒方法.63.2.3 粉体的造粒机理.63.2.4 粉体的造粒设备.73.3 粉体的表面 改性103.3.1 粉体改性方法.103.3.2 表面改性剂113.3.3 表面改性工艺.113.3.4 表面改性设备.123.3.5 粉体表面改性产品的检测与表征 .133.3.6 表面改性技术的发展13四、粉体应用工艺流程.144.1 工艺设备144.1.1 输送设备.144.1.2 分级设备.151、螺旋分级机152、水力旋流器.163、布袋除尘器.16
5、4.1.3 粉碎设备.161、颚式破碎机162、旋回破碎机173、圆锥破碎机.174、双辊破碎机174.2 工艺流程.18六、环境保护及措施 .七、小结 .八、参考文献 .一、工艺说明1.1 产品性质本次流程生产的产品为 3000 目氢氧化镁粉体，中文名称：氢氧化镁 英文名：Magnesium hydroxide 别称：苛性镁石 化学式： Mg(OH) 2 分子量：58 外观 ：无色六方柱晶体或白色粉末 应用 ： 塑料、橡胶制品优良的阻燃剂 1. 性状：无色结晶，属六方晶系。系六角形或无定形片状结晶，无气味 2. 密度2.36（g/mL,20 ）： 3. 熔点（C ）：350 4. 折射率（n
6、20/D）：1.561 或1.581 5. 溶解性：溶于稀酸和铵盐溶液，几乎不溶于水和醇。6.水溶性：难溶于水和醇，溶于稀酸、铵盐。主要用途：氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。氢氧化镁是目前公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂。广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。特别是对矿用导风筒涂覆布、P
7、VC 整芯运输带、阻燃铝塑板、阻燃篷布、PVC 电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电，可代替氢氧化铝，具有优良的阻燃效果。氢氧化镁与同类无机阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体。单独使用时，用量一般在 40%60%。本工艺主要是利用蒙脱石为原料，通过原料预处理、鄂破、球磨（闭式） 、分级塔式搅拌磨、分级分离、布袋收尘、包装。二、原料及预处理系统2.1 原料来源水镁石是由方镁石 (MgO)或蛇纹石等富镁的硅酸盐以及富镁碳酸盐矿物经低温热液蚀变而成。常与蛇纹石、菱镁矿等伴生而成脉状产出，也见于
8、变质白云岩和变质灰岩中。水镁石矿主要为水镁石，常伴有蛇纹石、方解石、白云石、菱镁矿、镁硅酸盐矿物、方镁石、透辉石和滑石等，常用作镁质耐火原料，也是提炼金属镁的次要来源。2.2 原料预处理矿山上的矿石经过爆破等方式获得大的块状原料，通过汽车运输到生产地点。由于天然的矿石上面有很多像泥土一样的杂质存在，会严重影响生产粉的白度和质量。所以要事先对矿石进行预处理。将运来的矿石堆放在一起，用工业用水冲洗将矿石清洗干净，用掉的水通过回流收集沉淀后循环使用。清洗干净的矿石可以进入下道工序。三、粉体的处理3.1 粉体的混合3.1.1 混合均匀性概念在混合过程中没更具混合的目的，要求混合物中一种或几种组分的浓度
9、或其他物理性质的有一定的均匀性，为了评论混合治疗的好坏，提出了分离尺度和分离强度的概念。在整个混合过程中，整个物料体积不断地被分割成大量局部小区域，这些区域的组分浓度高于或低于物料平均浓度 Cm：在混合过程中，同时进行着高浓度组分区域和低浓度组分区域之间的物质传递分配。在某一特定区域内，浓度 C 可视为定值：但对各个不同的局部区域，C 又是一个变量，因此可用分离尺度和分离强度来说明混合的完善程度。粉体混合过程的目的与意义是多种多样的，不同的场合以及用途各不相同：1.在玻璃生产中，有两个混合过程，即配合料的粉体混合和熔触玻璃的粘性流体的均化，以达到所要求的化学成分均匀。2.陶瓷原料的均化是为固体
10、反应创造条件，并获得均质的制品。3.水泥工业原料的预均化和半成品的均化，有利于化学反应和提高产品的治疗均有较大的意义。4.绘画颜料和涂料用颜料的调制，合成树脂同颜料粉末的混合则是为了调色。3.2 粉体的造粒3.2.1 粉体的造粒概念生产中的粒化又叫造粒。即将小粒径的粉体（浆料）加工成较大粒级颗粒的过程，经造粒以后， ，得到的颗粒的形状尺寸较均匀，粒径约在几个厘米以下，最小可达几十个微米3.2.2 粉体的造粒方法1、造粒的方法按是否添加液体而分为湿法造粒，干法造粒两大类，现又将熔融造粒作为第三类，其中以湿法造粒为主。压缩造粒：分在一定模型中压缩成片剂和在两个对辊间压缩成团体两种，可制的梨子径均剂
11、、表面光滑、密度大的颗粒两种。破碎造粒：由滚轮压缩制成的碎片，再用回转叶片粉碎制的细粒状的凝聚造粒粒子，有干法和湿法两种，尤其是湿法可制的 0.10.3 的细颗粒。熔融造粒：让熔融状的物质细化后冷却凝固，除了喷射或由板上滴下进行细化外，还有将熔融液粘附于冷却转筒凝固而成碎片状，以及将熔融液注入铸型等方法喷雾造粒：分溶液喷物造粒和喷雾冷却法2、按工艺过程可分为凝聚造粒。含少量液体的分子，因液体表面张力作用而凝聚，用搅拌。转动。振动或气流使干粉体流动，若再添加适量的液体粘结剂，则可像滚雪球似的使制成的颗粒长大，粒大的大小可达数毫米至几十毫米，常用盘式成球机来凝聚造粒挤压造粒，是利用挤压机对加湿的粉体加压，并从设计的网板孔中挤出的造粒方法，可得 0.2mm 至几
