碳酸鈣氣力輸送與配料系統

由于影響粉末流量的變量有多個，所以塑料混配操作中碳酸鈣氣動傳輸和/或喂料系統的設計并非小事。塑料混配工廠的投資回報（ROI）取決于是否正確選擇了最具成本效益的氣動傳輸和喂料系統。小編今天以碳酸鈣為例，為判定/設計最具成本效益的氣動傳輸和喂料系統助力。

碳酸鈣是塑料行業最受歡迎的礦物填料之一。廣泛應用于全球各地，不僅適用于各種聚合樹脂和經濟材料，還可通過研磨等方法將其粒度輕松降至特定值。作為塑料復合材料的添加劑，碳酸鈣可以幫助降低表面能并增加不透明度和表面光澤度，從而使得表面更加光潔。此外，如果嚴格控制粒度大小，碳酸鈣還可以幫助提高抗沖擊強度性能和彎曲模量（剛度）。

多種熱塑性樹脂都可以使用碳酸鈣。聚丙烯復合材料中往往添加碳酸鈣以提高硬度，這是能夠適應高溫操作的一個必要條件。在PVC中，管材、線材和電纜絕緣層、乳膠手套、垃圾袋等柔性復合材料，以及擠壓管、水管和門窗異型材等剛性復合材料，都使用了碳酸鈣。

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碳酸鈣的氣力輸送

堆積固體的顆粒形狀、大小（縱橫比）和粒度分布以及顆粒的粗糙度、硬度（耐磨性）和密度會在很大程度上影響喂料或氣動傳輸系統的設計。

對于碳酸鈣，其特性根據單份樣本的來源和生產工藝有很大不同。圖1中的篩析方法展現了兩份碳酸鈣樣本在顆粒形狀、粒度和粒度分布方面的不同。

圖1

大量的顆粒交互作用（如圖2所示）使得填料的顆粒級屬性和堆積流動性之間很難建立明確的相互關系。因此，無法購買現成的氣動傳輸系統，必須根據特定情況進行訂制。堆積特性的不同會影響系統工程設計和設備選擇。通常情況下，必須進行實驗室測試，以幫助確定材料的屬性和流動性。

圖2

氣力傳輸系統通常包括五個基本部分：動力裝置、傳輸線、配料裝置、物料氣體分離裝置和控制系統。

配料設備

在選擇配料裝置時，必須考慮某些粒級的碳酸鈣顆粒較輕且流動性較強，可能會大批涌入傳輸線。 在這種情況下，必須考慮使用旋轉閥來測量送入傳輸線的材料。不管用高壓氣動傳輸系統還是真空氣動傳輸系統，都可以通過旋轉閥上料。由于碳酸鈣存在黏度等級，所以產物容易堆積并粘附在下落式旋轉閥的葉片上。這種情況下需使用鼓風式旋轉閥；隨著閥門轉動，氣流穿過每個閥套，吹落葉片上的材料。在喂料倉內安裝流化錐也可以幫助控制材料流動。

傳輸線

碳酸鈣粉末在傳輸系統中會產生許多問題，其中包括卡在料斗中、大量涌入傳輸線、堆積在傳輸線內側以及堵塞接收裝置內的過濾袋或筒倉。

不管是高度流化還是略帶黏性的碳酸鈣，都可以使用剛性管材作為傳輸線。但如果碳酸鈣容易粘附在傳輸線內部，則可以考慮使用柔性管材，因為靈活彎曲的特性可以防止物料堆積在管壁上。

在真空連續作業系統中，使用沖洗閥可以很好地確保傳輸線在兩次傳輸之間保持清潔。首先，關閉真空系統上料側的切斷閥，使傳輸線內的氣壓不斷增加。然后打開此閥門，所形成的的壓力波可以幫助清除粘附在傳輸線內表面的所有物料。

材料氣體分離裝置

碳酸鈣往往會粘附在過濾器上，從而導致堵塞并降低過濾器工作效率。 對于黏性級碳酸鈣，用過濾袋代替折疊濾筒可以幫助防止碳酸鈣粘附在過濾器上。如果情況嚴重，則建議使用PTFE過濾介質。

有些碳酸鈣粒級可能需要使用更陡的錐形卸料口，以幫助徹底卸完料斗中的材料。通常，接收裝置料斗內的振動器或流化墊等流動輔助裝置可以確保接收裝置更快、更完全地進行卸料。

02

碳酸鈣喂料

以下兩個主要變量決定了每份碳酸鈣樣本對應喂料系統的選擇：礦物填料（例如，粒度和形狀、氣體滲透性、堆積密度和安息角）的特性以及既定喂料速度。

失重（LIW）式喂料器可以完全封住原料和灰塵并提供理想的喂料速度，從而確保最終產品整體質量。LIW喂料器擁有多種不同配置，可根據具體特性、流動性和喂料流量自定義料斗大小、喂料設備和橋秤。

體積測量與重量測量

多數喂料器都可以歸為體積喂料器或重量喂料器。體積喂料器在單位時間內送出一定體積的物料，是一種資金成本最低的喂料解決方案。但螺旋式體積喂料器不具備探測功能，也無法根據物料堆積密度的變化進行調整。因此，此類喂料器最適合堆積密度穩定且流動相對自由的物料（例如：球狀顆粒）和喂料精度不是非常重要的應用領域。

重量喂料器在單位時間內送出恒定重量的物料。重量喂料器不僅具備喂料過程監控功能，還擁有能夠測量重量和速度的反饋回路，從而確定每秒實際喂料重量。

料斗選擇

一旦確定了喂料器的尺寸和類型，必須選擇擁有合適形狀和尺寸的料斗來盛裝連續塑料混配操作中需要的適量填料。料斗分為圓柱形、非對稱和對稱形，其尺寸從1升到數百升各有不同。喂料器料斗的大小取決于喂料器的補料要求以及可用空間。根據經驗，一般每小時補料12次，且料斗中填料的最高線應為料斗容積的80%。由于存在增量成本和空間要求且材料壓實度可能會因為顆粒之間的交互作用力而提高，所以料斗尺寸不應過大。因此，使用以下理論計算方法來初步估計要選擇的料斗尺寸：料斗容量=流量/（堆積密度×0.8×12）。

料斗中的沉淀碳酸鈣容易變得密實，因此，可能會出現鼠洞和架橋。

喂料設備

根據喂料的不同，所使用的喂料設備也不同。易流動粉末和顆粒可以使用單螺桿喂料器，難流動粉末可以使用雙螺桿喂料器，纖維料和易碎材料可以使用振動托盤。

各種雙螺桿設計

對于易流動級碳酸鈣，使用單螺桿喂料器就足夠了，但通常建議使用雙螺桿喂料器，以便讓結果更可靠。根據礦物填料的流量和特性，可以使用各種不同的螺桿。最常用的螺桿異型材為凹陷形、鉆頭形、螺旋形和雙螺旋形。使用螺桿的目的是將大量固體料均勻送入塑料混配工藝。當螺桿喂料器停止工作時，這些螺桿還可以阻止物料流動，防止流化固體料大量涌入。

在喂料器螺桿等金屬表面上，碳酸鈣也容易變得密實。為此，需使用兩個具有自清潔功能的嚙合同向旋轉螺桿來確保螺桿表面清潔和無堆積料。

橋秤

稱重系統從小容量臺秤到大型三點懸秤系統各有不同。