第一眼看去：机械式的流程工艺技术设备20年来没有变化。但再仔细看呢？至少是在最近的几年里多多少少有所变化——不仅仅是在混合搅拌技术领域中的变化

在流程工业企业中，介质的机械加工过程是工艺中必不可少的！——它常常是流程工艺过程的开始（例如粉碎）或者是流程工艺的结束（例如：分选）。然而在过去几年里，这一技术在流程工艺过程中所扮演的角色也出现了变化。过去，仅仅是把它当作一个辅助方法来看待，而今天它却是生产中的主角。

在流程工艺中，机械式工艺技术的工作基本原理没有太多变化。无论是筛选设备、研磨设备或者是粉碎设备，它们所采用的工艺技术原理已有几百年的历史。但在在机械式流程工艺的表面之下隐藏着巨大的变化：例如某些研发工程师目前正进行尝试，就算不能超越物理学的极限也至少要达到物理学允许的边界。“在过去的20年里，人们对流程工艺技术的理解更加透彻了。同时，流程工艺技术的自动化程度也有了很大地提高，理性的安排流程工艺过程也正变得越来越重要。因此，在高性能计算机技术的标准下，今天已经能够利用像离散元法这样的模拟技术来帮助流程工艺设计中的机械工艺过程了。”拜耳技术服务固体处理部负责人Lars Frye博士在谈到他对这一领域技术发展的印象时说道。根据他的经验，固体处理工艺与其他技术学科的交叉越来越多了，例如与物理应用介面等技术的结合，湿式球磨机与双电层稳定机制或者空间位阻稳定机制相结合就可能生产出更小直径的颗粒物。20年前，科学家已经做到了在微米级内“散步”，而今天则进入了纳米级的世界。

在颗粒分析技术领域，最大的进步是可以利用图形显示的方法观察机械工艺过程。20年前，人们在优化机械工艺过程时需要非常多的经验。“今天人们可以很容易的知晓在界面处会发生什么、它对过程有哪些作用。同时，也有能力在线测定颗粒的大小和形状，对颗粒的特性进行控制。”Frye先生解释说道。

图1 “粉碎、过滤分离和混合搅拌等工艺过程在流程工业企业的生产过程中扮演着越来越重要的角色。”
——Lars Frye博士，BTS公司

不仅是颗粒越来越小，而且研发时使用的用量也越来越少。“几年前，我们在松散物料特性测试时所需的样本量大约为200ml，而目前一般只需30ml。未来，当涉及到昂贵材料的研发或需要使用特殊的材料时，或许我们只需几克就可以了。”Frye先生举例说道。

研发人员一直在探究如何才能使试验过程能够更高效并可重复再现。怎样才能把使用固体材料的流程工艺技术纳入到连续性生产的流程工艺技术中。“我们能够成功地解决附加因素的影响和基本条件的限制等问题吗？如何可靠地完成如最小的固体物质连续性定量控制的问题？”Frye先生说。或者，如何把固体材料分离时使用的离心分离机集成到连续性生产的工艺生产线中？“由于物理原理无法解决连续性过程中的问题，因此今天就需要开发新的解决方案和新的仪器设备。”在谈到未来的挑战和要求时Frye先生说道。

要求不断提高

在流程工业设备方面，企业提出的要求也在不断提高。尤其是混合搅拌过程，这一工序越来越多地成为流程工业技术的基础设备。这也就意味着固体颗粒可以被披上一层外衣，使微小颗粒附聚或分散开，或者是滚圆、正常化处理。这里的关键是最终产品的质量和最终产品的性质。因此，这也就对混合搅拌设备提出了新的要求和挑战，提高了混合搅拌设备的复杂性，要求它能完成各种不同的任务，而且也要求混合搅拌设备的设计者能够更加准确地理解相关工艺过程和理解用户的要求。

“在过去的20年里，企业对流程工业产品属性的要求明显提高了。客户带来的是越来越复杂的产品属性和越来越高的产品质量要求，让我们开发出一套合适的解决方案。”Gebr. Lödige公司的销售负责人Reiner Lemperle先生说。

在客户提出的要求中包括：颗粒物的直径越来越小，分布的均匀性要求也越来越高。“这就要求设备生产企业清楚纳米级颗粒的有关特性。为此我们也开发出了一些把机械性的流程工艺方法与热力学的流程工艺方法相结合的解决方案。但这对检测仪器设备的要求越来越高。”Lemperle先生补充说。

图2 “企业对所生产产品的属性要求明显提高了。客户带来的是越来越复杂的产品属性和越来越高的产品质量要求，需要我们开发出一套合适的解决方案。”
——Reiner Lemperle先生 ，Lödige公司

就Lemperle先生的观点来看，检测仪器设备方面的变化与2003年开始执行的欧盟RL 94/9EG安全防爆Atex指令有关。“机械式检测仪器设备应该按照防爆安全保护指令的要求来设计、制造和供货，但从实际情况来看则完全是另外一回事。”Lemperle先生从安全技术发展的角度说道。

流程工业领域的一些新思路也带来了一些新变化，例如制药工业领域中连续性生产设备的应用。“制药行业从原来的批次性生产到连续性生产的转变，不仅对检测仪器设备提出了新要求，而且也对制药企业的生产组织管理提出了新的要求。”Lemperle先生指出，检测仪器设备生产企业应该仔细研究一些新的技术动向。其中包括检测结果的自动记录以及与监管机构紧密接触等问题，例如与FDA的沟通。

混合搅拌的质量和时间在过程工艺中有着重要的意义。这也使得机械性流程工艺设备提高效率的脚步从未停歇。各种混合搅拌成分的均匀化应尽可能地高效和快捷，另一个要求就是使用节能型电机和变频器。

核心问题

目前最有潜力的研发项目是原材料回收利用项目的研发。20年前，从回收垃圾中提炼所须物质的机械式流程工艺设备并未受到重视，因为当时的环境与现在完全不同。由于少数国家、但却是重要的资源生产国的贸易保护政策，当前的战略性稀有金属、贵金属以及其他高性能的矿物质原材料回收再利用的研发成为了重点。谁能想到，从一吨计算机主板中回收的黄金比一吨矿山复垦开采物中的要多30倍。只是金属材料的回收再利用，包括稀有元素、黄金、白银和铜的工艺技术都非常复杂，有着很高的能源消耗。在这一领域，专门的机械分解粉碎和分选过程则是非常有竞争力的。

展望未来

面对如何处理从物理角度来看已经达到极限的最小质量流量，或者说是从乱七八糟混合的回收物中寻找未来需要的原材料等问题时，机械性流程工艺技术显示出了极大的发展潜力。尽管多年来传统的流程工艺技术已经相当完善了，但目前是这一领域面对新挑战的时候了。