对缺陷、问题和不足的清醒认识与持续观察始终是推动创新的动力源泉,本次研发亦不例外。
想要了解关于自动比重计的知识?
参考Prof. Dr. Ing. Dieter Claus Schwechten的文章。
我在颗粒技术与分选技术领域的教授职责涵盖面向过程工程与环境工程学生的理论授课及实验室实践指导。就设备配置而言,我的实验室配备之精良居全校前列,因为机械过程工程与加工处理均属高度复杂的学科领域。
因此我们持续投资现代化仪器与分析设备,旨在为未来工程师提供前沿的优质教育。诸如开发电缆废料回收工艺流程等结合行业实际的课题,作为分选技术实验室课程的重要组成部分,成为学生们面临的挑战性任务。通过这些实践,他们得以全面掌握各类设备的功能原理与实操方法。
开发电缆废料分选回收工艺流程
在上述实验室实验中,电缆废料首先通过造粒机破碎分解,使金属线与护套分离,随后通过筛分进行粒度分级。各粒级物料在不同类型分选设备中分别处理,最终获得高纯度铜精料与富塑料热塑性材料。我让学生们分组竞赛开发工艺流程并选择设备,激励他们既要保持高纯度又要实现最佳可回收产出。
纯原料(铜、塑料)、各工艺阶段的混合物及最终两种精料均需通过成分与质量进行表征评估,其中固体密度是核心物理指标。对于仅含两种主要成分的杂质粒级,通过混合物密度即可确定组分含量,无需耗时进行化学分析。基于这些含量数据,学生们的任务之一是通过物料平衡计算物料流量。实验室配备的气体比重计用于固体密度测量,每个学生小组至少需完成8次比重计测量。
测量过程耗时过长
我们很快意识到这些密度测量无法在实验室半日课程内完成——而课程重点本应是回收工艺开发。因此仅对学生进行比重计操作简介,让他们在后续几天自行完成测量。由于缺乏训练,操作失误频发,导致单个样品常需重复测量。完成8次分析至少需2.5小时——对于本可自动化处理的简单操作而言耗时过长!这成为我与SIEBTECHNIK TEMA合作研发BULK INSPECTOR的初衷。
为何熟练技术员测量固体密度仍需10-15分钟?虽然密度被视为物质物理特性,但其计算需依赖样本重量与体积两项独立测量,这意味着样品必须在天平与体积测量仪(即比重计)间转移。市面气体比重计虽实现部分体积测量自动化,但样品在仪器间仍需人工谨慎转运。我认为在当今高人力成本时代,这种方式已不合时宜——生产流程质检中,实验员7.5小时工作日最多仅能完成30-45次固体密度测量!
需要快速、可靠且无差错的测量方法
另一促使固体密度全自动测量成为必要的原因在于:现代工业流程依赖在线传感技术进行监控与调节,这要求测量方法必须快速、可靠且无差错。现有实验室气体比重计虽可机器人化,但整体成本过高且易受粉尘、温度及人为操作等外界干扰。因此,集成精密称重技术、恒温运行且全封闭的自动气体比重计具有显著优势——其测量结果质量稳定如一。即便在实验室环境中,该设备也能提升数据质量并大幅提高检测频次,且完全摆脱对技术人员熟练度的依赖。正因如此,我一直渴望为分选技术实验室配备此类设备用于教学。
高仪器精度与自动化取样
学生实验始终表明,人工取样误差会导致物料流量与质量平衡计算出现重大偏差,因此代表性取样成为重要教学目标——这不仅关乎操作质量与测量设备精度!就在线流程自动化而言,将高精度全自动比重计与物料流的智能连续取样系统结合才是终极解决方案,二者缺一不可!
关于作者:
Dieter Claus Schwechten博士是康斯坦茨应用技术大学退休教授。
教学领域:
机械过程工程/颗粒技术、废气净化、流体力学、多相流、卫生设计、工艺开发方法、实验设计(DoE)、分选技术(回收利用)。
专业特长:
超细粉体节能研磨与筛分、在线颗粒测量技术、取样技术、加工与回收中的颗粒分离工艺、过程工程设备设计与优化。
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