氣流磨粉碎原理及在鈦白粉生產(chǎn)中的應用

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2、超細粉碎的一種重要設備，廣泛應用于非金屬礦物及化工原料的超細粉碎，產(chǎn)品粒度上限取決于混合氣流中的固體含量，與單位能耗成反比。氣流粉碎產(chǎn)品除粒度細以外，還具有粒度分布窄，顆粒表面光滑、顆粒形狀規(guī)則，純度高、活性大、分散性好等特點。由于粉碎過程中壓縮氣體絕熱膨脹產(chǎn)生焦耳－湯姆遜降溫效應，因而還適用于低熔點、熱敏性物料的超細粉碎。下面就氣流磨分類及粉碎原理作一介紹。工作原理圖３－１１—粉碎帶２－粉碎噴嘴３—文丘里噴嘴４—送料噴嘴５—密封墊６—

3、外殼３不同類型氣流磨工作原理３１水平圓盤式（扁平式）氣流磨１氣流磨分類工業(yè)型氣流粉碎自４０年代問世以來發(fā)展很快，目前工業(yè)上應用的氣流磨有以下五種類型：１水平圓盤式（扁平式）氣流磨２循環(huán)管式氣流磨３靶式氣流磨４對噴式氣流磨５流化床對噴式氣流磨圖３－１工作原理待碎物料由送料噴嘴４噴出的氣流通過：文丘里噴嘴３，引射入粉碎室，高壓氣流經(jīng)入口進入氣流分配室，分配室與粉碎室相通，氣流在自身壓力下，強行通過粉碎噴嘴時，產(chǎn)生高達每秒幾百米至上千米的氣流

4、速度，由于粉碎噴嘴與粉碎室的相應半徑形成一銳角（粉碎角），故被粉碎的物料在粉碎噴嘴噴射出如此高速的旋流帶動下作循環(huán)運動，顆粒間、顆粒與機體間產(chǎn)生相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。粗粉在離心力作用下甩２氣流磨粉碎原理氣流磨的一般原理將干燥無油的壓縮空氣或過熱蒸：汽通過噴嘴高速噴出，高速射流帶動物料作高速運動，使物料碰撞，摩擦而粉碎。被粉碎的物料隨氣流到達分級區(qū)，達到細度要求的物料，最終由收集器收集。沒有達到要求的物料，再返回粉碎室繼續(xù)粉碎，直到

5、達到所需細度并被捕集為止。由于噴嘴附近速度梯度很高，因此絕大多數(shù)的粉碎作用發(fā)生在噴嘴附近。在粉碎室中，顆粒與顆粒間碰撞的頻率遠遠高于顆粒與器壁的碰撞。也即氣流磨中的主要粉碎作用是顆粒之間的沖擊或摩擦。雖然氣流磨粉碎原理大致相同，但不同類型的氣流磨也有各自不同的特點，下面就這五種常用的氣流磨分別作一簡單介紹。向粉碎室周壁作循環(huán)粉碎，而微粉在向心氣流帶動下被導入粉碎機中心出口管進入捕集器收集。該氣流磨的規(guī)格以粉碎室內(nèi)徑尺寸來定。定型的規(guī)格從

6、Φ５０ｍｍ到Φ１０６６ｍｍ；壓縮空氣耗量從０５ｍ３／ｍｉｎ到１００ｍ３／ｍｉｎ；過熱蒸汽耗量從１２０ｋｇ／ｈ到５０００ｋｇ／ｈ；相應的生產(chǎn)能力從０２ｋｇ／ｈ到２５００ｋｇ／ｈ；產(chǎn)品粒度從３２５目到０２μｍ。該氣流磨的優(yōu)點：由于具有自分級功能，產(chǎn)品粒度分布通過調(diào)整參數(shù)可控制在很窄的范圍；比其它類型氣流磨節(jié)能３０％；采用Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ或Ｐｕ（钚）作易磨損件，磨耗１８論文選萃２００６年第４期《中國粉體工業(yè)》cnpowder.com.cn低

7、，產(chǎn)品受污染少，可加工無鐵質(zhì)污染的粉體產(chǎn)品和莫氏１０級的物料；結(jié)構(gòu)緊湊、噪音小、操作自動化，但成本貴。另外，該磨采用渦輪分級，轉(zhuǎn)速高，使用過熱蒸汽為粉碎工質(zhì)時，難以實現(xiàn)。分級粒度也較扁平式寬。以上是對各類氣流磨粉碎原理及特點的簡單介紹。下面就氣流磨在鈦白生產(chǎn)中的應用，作一說明。可以在氣流粉碎機內(nèi)進行簡單的化學反應。２０世紀鈦白粉工業(yè)的重要進展之一，就是采用氣流粉碎機作為鈦白粉的最終粉碎手段。氣流粉碎機的種類及特點前面已經(jīng)介紹。再根據(jù)鈦白

8、粉的物料特性—粘度高、流動性差、粒度細容易附壁等及粉碎要求，目前國內(nèi)外鈦白生產(chǎn)廠家基本上采用水平圓盤式（扁平式）氣流磨作為鈦白粉的最終粉碎設備，并且使用過熱蒸汽為粉碎工質(zhì)，因蒸汽４氣流磨在鈦白生產(chǎn)中的應用經(jīng)煅燒或表面處理后制取的二氧化鈦，全部都是大小不等的聚集體和燒結(jié)物，必須通過粉碎至原來的基本原料尺寸（約０１５～０３５μｍ），才能充分體現(xiàn)它的光學性質(zhì)和顏料性能。二氧化鈦的粉碎一般分前粉碎（煅燒后未經(jīng)表面處理的粉碎）和后粉碎（經(jīng)表面處理

9、后的粉碎）二種因鈦白粉是一種優(yōu)越的白色顏料，所以對粉碎設備的要求很高。首先是對產(chǎn)品的污染要小，其次在粉碎時能對細度進行分級，并且能做到產(chǎn)量大、能耗小。目前國內(nèi)外鈦白粉生產(chǎn)廠家前粉碎大都采用雷蒙磨。雷蒙磨的工作原理是靠磨輥和磨環(huán)之間的擠壓作用來進行粉碎，因此在粉碎過程中又有一些細小的顆粒被擠壓粘附在一起成為較軟的片狀顆粒。故對一些分散性要求很高的產(chǎn)品，如：造紙、化纖用鈦白粉，在雷蒙磨粉碎后，必須再經(jīng)二次粉碎以打破粘附在一起的聚集顆粒。國內(nèi)

10、銳鈦型鈦白粉生產(chǎn)廠家，基本上是采用雷蒙磨粉碎后，即作為成品包裝出售。但雷蒙磨粉碎的產(chǎn)品，在粒度分布、顆粒形狀等方面，遠遠達不到氣流粉碎的效果。具有關資料介紹，經(jīng)雷蒙磨粉碎的成品，著色力、白度以及研磨分散性都差，消色力相差５％～１０％，成品的研磨分散性經(jīng)刮板細度計測量，也很難達到２０μｍ以下。因此建議用氣流粉碎磨替代雷蒙磨，該工藝將在以后的文章中作專題論述。作為鈦白粉中的高檔產(chǎn)品－金紅石型鈦白粉，煅燒后必須經(jīng)：前粉碎→表面處理→干燥→微粉

11、，才能充分發(fā)揮其光學性能和顏料性能。一般機械式粉碎機雖然也能粉得很細，但從粒徑分布、粒子形狀、產(chǎn)品純度等方面很難達到要求，目前最好的辦法是用汽（氣）流粉碎機來完成。氣流粉碎機可以把固體物料粉碎成亞微米級，而且粒徑分布很窄、污染小、粉碎過程不產(chǎn)生熱量，還易得、便宜，蒸汽工質(zhì)的壓強比壓縮空氣高得多且也易提高，因而它的動能大。同時過熱蒸汽的粘度比空氣低，不帶靜電，可以減小物料的內(nèi)聚現(xiàn)象。并且氣固比低、產(chǎn)品純度高、流動性好、應用分散性好。影響汽

12、粉效果的因素及控制將在以后的文章中專題論述。水平圓盤式氣流磨在國外的鈦白粉生產(chǎn)中的應用已非常成熟，并且設備制造水平也相當高。國內(nèi)的氣流磨制造廠家是從上世紀９０年代末，才對大規(guī)格的水平圓盤式氣流磨進行研究、試制，通過近幾年的發(fā)展，已有少數(shù)幾家能夠制造大規(guī)格水平圓盤式氣流磨，并有了定型的產(chǎn)品。目前國內(nèi)幾家大型金紅石型鈦白生產(chǎn)廠家，氣流粉碎都已實現(xiàn)了國產(chǎn)化。應用較廣的有：蘭州中益金屬制品有限公司生產(chǎn)的ＺＹ系列氣流磨；四川綿陽昊泰科技有限公司生