中国粉体网讯 气流粉碎机是超微粉碎设备中最重要的组成之一，它可以将物料粉碎至几微米的粉体。气流粉碎机又称为气流磨或者流能磨，是利用高速气流或过热蒸汽使物料之间相互碰撞、磨檫、剪切进而使物料粉碎。在新能源电池材料领域，电池级锂盐生产企业为满足下游锂电池企业的生产工艺要求，需要对结晶干燥后的碳酸锂或氢氧化锂产品进行进一步的粉碎。目前行业内主要采用气流粉碎机对干燥的电池级锂盐颗粒进行粉碎，以达到产品的粒径要求。
电池级锂盐产品粒径要求
根据电池级锂盐产品的生产需要，各类标准对电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂的颗粒粒径进行了规定，具体见下表。
相关规范对电池级锂盐产品的粒径要求
从表中可以看出，电池级锂盐产品粒径很小，且粒径分布区间较窄。一般的粉碎技术只能使物料粒径达到45μm，而国际通用的泰勒筛的最大目数为500目，对应的颗粒粒径为30μm。在电池级锂盐的生产过程中，经过结晶、干燥后的锂盐颗粒直径为50~80μm，因此，要达到电池生产的需要，就必须采用超微粉碎
技术。
电池级锂盐用气流粉碎机
气流粉碎设备按照机型分类通常可以分为以下几种：扁平式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、循环管式气流粉碎机、流化床（对喷）式气流粉碎机。
结合电池级锂盐的生产特点，目前主要设备型式大多采用流化床式，通过在流化床气流粉碎机的出口安装分级机，在流化床和分级机的协同作用下，保证锂盐产品的粒径和粒度分布满足用户要求。
流化床（对喷）式气流粉碎机的工作原理是气流通过一组喷嘴（数量>2个）在磨内形成对喷射流场，物料呈流态化。气流磨内的物料在喷嘴射流的交汇点处颗粒之间会发生强烈的碰撞、摩擦冲击，进而被粉碎。被粉碎后的粉体在负压的作用下通过分级机，符合需求的产品由旋风分离器及除尘器搜集，而不符合要求的较粗颗粒则受重力影响又返回到粉碎区粉碎。
与其他粉碎机相比，流化床式气流粉碎机具有粒度分布窄、粉碎效率高、能耗低、产品污染小、配件磨损小等优点，但设备造价成本较高。由于物料需处理为流态化才能被气流束碰撞粉碎，因此流化床式气流粉碎机通常要求被粉碎的物料需要有足够的细度，对密度大的材料要求更为明显。
电池级锂盐气流粉碎系统工艺流程
来自前端干燥煅烧工序的电池级锂盐，随压缩空气进入气流粉碎机进行粉碎，粉碎后的超微颗粒在流化床的气流带动下进入气流分级机，在分级机的离心力作用下，满足粒径要求的颗粒被布袋除尘器收集后作为产品进入后续工序，未达到粒径要求的颗粒返回气流粉碎机继续进行粉碎。开式气流粉碎系统的尾气经引风机抽吸进入尾气洗涤塔，经洗涤达标后排放；闭式气流粉碎系统的尾气经精密过滤器进一步除尘，并经压缩机增压后，作为循环气使用。
电池级锂盐生产的开式气流粉碎系统
电池级锂盐生产的闭式气流粉碎系统
闭式气流粉碎系统不仅对物料的实用性更强，而且在节能降耗方面也有明显的优势。从节省能耗、供气压力稳定、保证产品品质等因素来看，电池级锂盐生产中的气流粉碎系统建议优先选用闭式粉碎系统。
开式和闭式气流粉碎系统的对比分析
电池级锂盐气流粉碎系统选型和操作要点
（1）气流粉碎机喷嘴的选择。
喷嘴的作用是将粉碎气的压力能转化为拟粉碎颗粒的动能。常用的喷嘴形式主要有直孔型、渐缩型和缩扩型（又称拉伐尔喷嘴），相应的流速一般为亚声速、等声速和超声速。在电池级锂盐的粉碎中，主要采用缩扩型喷嘴。喷嘴的马赫数选取，应综合考虑拟粉碎颗粒密度、粉碎强度、粉碎区背压、粉碎粒度、粉碎气源压力等参数，太高的马赫数，会造成能耗的大幅度升高，反而无法实现粉碎目标。
（2）气流粉碎机喷嘴出口背压的选择。
粉碎气在缩扩型喷嘴中经过能量转化形成超音速的高速气流，拟粉碎固体颗粒在高速气流中经过加速，使自身达到较高速度，进而与其他高速颗粒碰撞，达到粉碎的目的。粉碎区的背压与粉碎气出口压力的相对大小，决定了颗粒的加速效果。具体可概括为：背压>出口压力（有害）：产生激波，引起气流扰动，严重削弱颗粒加速效果。背压=出口压力（最佳）：形成稳定加速场，保证粉碎效果。背压<出口压力（有益）：产生膨胀助力，对颗粒加速有促进作用。因此，喷嘴出口处的粉碎气压力应≥粉碎区的背压，以保证粉碎效果。根据目前引风机的性能参数，考虑系统的阻力影响，粉碎区的背压应不低于-5kPa，以达到最佳的能耗匹配。
（3）闭式系统空压机的选择。
电池级碳酸锂的粉碎气源一般为压缩空气，但电池级氢氧化锂由于容易与空气中的二氧化碳反应产生杂质，故采用氮气为粉碎气源。在开式系统中，可以依托锂盐厂的空压站作为粉碎气源，而闭式系统则需在系统内配置压缩机，因此空压机的选型至关重要。在电池级锂盐的气流粉碎系统中，当处理能力需求较大时，可优先选择离心式空压机。
（4）气流粉碎系统选型的其他注意事项。
相对而言，样机齐全、业绩多的厂家能更好地把握选型的核心，保证设备投用后的使用性能，在参数的调整方面也可提供更优质的服务。同时，气流粉碎机的性能与拟粉碎颗粒的密度、粒径、气源压力、持料量等参数密切相关，因此在为厂家提供选型基础数据时，应充分考虑整个生产工艺的相关参数，同时提供主工艺参数和最苛刻工况工艺参数，以保证设备投用后的可操作性。由于气流粉碎机的可调性差，应适当做大进料缓冲系统，同时通过稳压措施，保证粉碎气的气源压力稳定。
小结：
气流粉碎作为一种有效的超微粉碎技术，已成为电池级锂盐生产过程中的重要工段。气流粉碎设备调试的技术水平和专业度要求高，用户在使用中应注意适当增大物料的缓存时间，保证气源的压力稳定，严格按照操作规程运行，使气流粉碎机处于最佳的粉碎效果，以降低能耗，保证产品品质稳定。
参考来源：
1、苏偲禹.气流粉碎对粉体物性的影响及破碎机理研究
2、李育亮，孙雪冬等.气流粉碎技术在电池级锂盐生产中的应用
3、张军，刘建国等.粉体加工中气流粉碎技术的研究进展
4、粉体网.药物超微粉碎设备之——气流粉碎机
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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