气流磨粉碎原理及在钛白粉生产中的应用

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  气流磨粉碎原理及在钛白粉生产中的应用.txt昨天是作废的支票；明天是尚未兑现的期票；只有今天才是现金，才能随时兑现一切。人总爱欺骗自己，因为那比欺骗别人更容易。本文由glzhxgx贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。论文选萃２００６年第４期《中国粉体工业》流磨粉碎原理及在钛白粉生产中的应用张泰（四川绵阳科创园区昊泰科技有限公司６２１０００）引言气流磨作为超细粉碎的一种重要设备，大范围的应用于非金属矿物及化工原料的超细粉碎，产品粒度上限取决于混合气流中的固体含量，与单位能耗成反比。气流粉碎产品除粒度细以外，还具有粒度分布窄，颗粒表面十分光滑、颗粒形状规则，纯度高、活性大、分散性好等特点。由于粉碎过程中压缩气体绝热膨胀产生焦耳－汤姆逊降温效应，因而还适用于低熔点、热敏性物料的超细粉碎。下面就气流磨分类及粉碎原理作一介绍。

  图３－１１—粉碎带２－粉碎喷嘴３—文丘里喷嘴４—送料喷嘴５—密封垫６—外壳３不一样气流磨工作原理３．１水平圆盘式（扁平式）气流磨１气流磨分类工业型气流粉碎自４０年代问世以来发展非常迅速，目前工业上应用的气流磨有以下五种类型：１．水平圆盘式（扁平式）气流磨２．循环管式气流磨３．靶式气流磨４．对喷式气流磨５．流化床对喷式气流磨图３－１工作原理待碎物料由送料喷嘴４喷出的气流通过：文丘里喷嘴３，引射入粉碎室，高压气流经入口进入气流分配室，分配室与粉碎室相通，气流在自身压力下，强行通过粉碎喷嘴时，产生高达每秒几百米至上千米的气流速度，由于粉碎喷嘴与粉碎室的相应半径形成一锐角（粉碎角），故被粉碎的物料在粉碎喷嘴喷射出如此高速的旋流带动下作循环运动，颗粒间、颗粒与机体间产生相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎。粗粉在离心力作用下甩２气流磨粉碎原理气流磨的一般原理将干燥无油的压缩空气或过热蒸：汽通过喷嘴高速喷出，高速射流带动物料作高速运动，使物料碰撞，摩擦而粉碎。被粉碎的物料随气流到达分级区，达到细度要求的物料，最终由收集器收集。未达到要求的物料，再返回粉碎室继续粉碎，直到达到所需细度并被捕集为止。由于喷嘴附近速度梯度很高，因此绝大多数的粉碎作用发生在喷嘴附近。在粉碎室中，颗粒与颗粒间碰撞的频率远远高于颗粒与器壁的碰撞。也即气流磨中的主要粉碎作用是颗粒之间的冲击或摩擦。虽然气流磨粉碎原理大致相同，但不同类型的气流磨也有各自不同的特点，下面就这五种常用的气流磨分别作一简单介绍。向粉碎室周壁作循环粉碎，而微粉在向心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入捕集器收集。该气流磨的规格以粉碎室内径尺寸来定。定型的规格从Φ５０ｍｍ到Φ１０６６ｍｍ；压缩空气耗量从０．５ｍ３／ｍｉｎ到１００ｍ３／ｍｉｎ；过热蒸汽耗量从１２０ｋｇ／ｈ到５０００ｋｇ／ｈ；相应的生产能力从０．２ｋｇ／ｈ到２５００ｋｇ／ｈ；产品粒度从３２５目到０．２μｍ。该气流磨的优点：由于具有自分级功能，产品粒度分布通过调整参数可控制在很窄的范围；无机械转动部件，对产品污染少；可以用过热蒸汽为粉碎工质，能耗较压缩空气降低１／３；并且产品流动性好、表面清洁度高，应用分散性好。缺点：冲击动能不大，粉碎强度较低；另外粉碎硬１７论文选萃《中国粉体工业》２００６年第４期度在莫氏７级以上的物料时，粉碎室内壁的磨损较大，对粉碎室内壁的材料要求很高。适用范围：可加工各种物料，特别适宜于加工由各种聚集体或凝聚体构成的物料。３．２循环管式气流磨适用范围高分子聚合物、：低熔点热敏性物料、纤维状物料以及其它聚合物。３．４对喷式气流磨工作原理利用一对或若干对喷嘴相对喷射时产生：的超音速气流，使物料彼此从两个或多个方向相互进行冲击和碰撞而粉碎。产品粒度可达－２００μｍ至亚微米级，产量从１０ｋｇ／ｈ到５０００ｋｇ／ｈ。工作原理图３－２１－丘里喷嘴２—气流喷嘴３—粉碎室４—分级器Ｌ－压缩空气Ｆ—细粉Ａ－粗粉优点物料高速直接对撞，：冲击强度大，能量利用率高；克服了靶式和循环管式磨体易磨损的弱点，减小了产品的污染，延长了使用寿命。缺点体积庞大，：结构较为复杂、能耗高、能量利用率较低、仍有磨损现象；粒度分布较宽。图３－２适用范围脆性、：韧性、高硬度的各种物料；３．５流化床对喷式气流磨工作原理图缺点粉碎效率是各类气流磨中最低的，：能耗最大；气流及物料对内壁的冲刷、磨损严重，容易污染物料；粒度分布宽；适用范围适用于脆性、：低硬度物料；３．３靶式气流磨工作原理图３－３１—喷嘴２—混合管３—粉碎室４—靶板５—加料管图３－３三维布置二维布置工作原理物料从加料口５进入料仓，：被喷嘴１喷出的高速射流引射入混合管２进行混匀加速后，冲击在靶板４上，物料与靶板发生强烈碰撞，另外物料与粉碎室器壁也发生多次反弹，使物料粉碎。被粉碎的物料经分级后，粗粒子返回继续粉碎，合格粒子随气流从成品出口一起排出进入捕集器收集。该气流磨粉碎粒度可达２～０．２μｍ，产量从１ｋｇ／ｈ～５００ｋｇ／ｈ．优点粉碎力很大，：结构简单；缺点：靶板及混合管极易磨损，对物料有一定的污染；产品粒度分布很宽，动力消耗较大，应用也受到限制；工作原理喂入磨内的物料利用二维或三维设置的：数个喷嘴（３～７个）喷汇的气流冲击能，及其气流膨胀呈流化床悬浮翻腾而产生的碰撞、摩擦进行粉碎，并在负压气流带动下通过顶部设置的涡轮式分及装置，细粉排出机外由旋风分离器及袋式收尘器捕集，粗粉受重力沉降返回沉降区继续粉碎。显然，这一流化床对喷式气流磨是在对喷式气流磨的基础上开发的新产品，它是９０年代最新型的超细粉碎设备。特点产品细度高达ｄ９７＝３～１０μｍ，：粒度分布窄且无大颗粒；粉磨效率高，能耗低，比其它类型气流磨节能３０％；采用Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ或Ｐｕ（钚）作易磨损件，磨耗１８论文选萃２００６年第４期《中国粉体工业》.cn低，产品受污染少，可加工无铁质污染的粉体产品和莫氏１０级的物料；结构紧凑、噪音小、操作自动化，但成本贵。另外，该磨采用涡轮分级，转速高，使用过热蒸汽为粉碎工质时，难以实现。分级粒度也较扁平式宽。以上是对各类气流磨粉碎原理及特点的简单介绍。下面就气流磨在钛白生产中的应用，作一说明。可以在气流粉碎机内进行简单的化学反应。２０世纪钛白粉工业的重要进展之一，就是采用气流粉碎机作为钛白粉的最终粉碎手段。气流粉碎机的种类及特点前面已经介绍。再根据钛白粉的物料特性—粘度高、流动性差、粒度细容易附壁等及粉碎要求，目前国内外钛白生产厂家基本上采用水平圆盘式（扁平式）气流磨作为钛白粉的最终粉碎设备，并且使用过热蒸汽为粉碎工质，因蒸汽４气流磨在钛白生产中的应用经煅烧或表面处理后制取的二氧化钛，全部都是大小不等的聚集体和烧结物，必须通过粉碎至原来的基本原料尺寸（约０．１５～０．３５μｍ），才能充分体现它的光学性质和颜料性能。二氧化钛的粉碎一般分前粉碎（煅烧后未经表面处理的粉碎）和后粉碎（经表面处理后的粉碎）二种．因钛白粉是一种优越的白色颜料，所以对粉碎设备的要求很高。首先是对产品的污染要小，其次在粉碎时能对细度进行分级，并且能做到产量大、能耗小。目前国内外钛白粉生产厂家前粉碎大都采用雷蒙磨。雷蒙磨的工作原理是靠磨辊和磨环之间的挤压作用来进行粉碎，因此在粉碎过程中又有一些细小的颗粒被挤压粘附在一起成为较软的片状颗粒。故对一些分散性要求很高的产品，如：造纸、化纤用钛白粉，在雷蒙磨粉碎后，必须再经二次粉碎以打破粘附在一起的聚集颗粒。国内锐钛型钛白粉生产厂家，基本上是采用雷蒙磨粉碎后，即作为成品包装出售。但雷蒙磨粉碎的产品，在粒度分布、颗粒形状等方面，远远达不到气流粉碎的效果。具有关资料介绍，经雷蒙磨粉碎的成品，着色力、白度以及研磨分散性都差，消色力相差５％～１０％，成品的研磨分散性经刮板细度计测量，也很难达到２０μｍ以下。因此建议用气流粉碎磨替代雷蒙磨，该工艺将在以后的文章中作专题论述。作为钛白粉中的高档产品－金红石型钛白粉，煅烧后必须经：前粉碎→表面处理→干燥→微粉，才能充分发挥其光学性能和颜料性能。一般机械式粉碎机虽然也能粉得很细，但从粒径分布、粒子形状、产品纯度等方面很难达到一定的要求，目前最好的办法是用汽（气）流粉碎机来完成。气流粉碎机可以把固体物料粉碎成亚微米级，而且粒径分布很窄、污染小、粉碎过程不产生热量，还易得、便宜，蒸汽工质的压强比压缩空气高得多且也易提高，因而它的动能大。同时过热蒸汽的粘度比空气低，不带静电，可以减小物料的内聚现象。并且气固比低、产品纯度高、流动性好、应用分散性好。影响汽粉效果的因素及控制将在以后的文章中专题论述。水平圆盘式气流磨在国外的钛白粉生产中的应用已非常成熟，并且设备制造水平也相当高。国内的气流磨制造厂家是从上世纪９０年代末，才对大规格的水平圆盘式气流磨进行研究、试制，通过近几年的发展，已有少数几家能够制造大规格水平圆盘式气流磨，并有了定型的产品。目前国内几家大型金红石型钛白生产厂家，气流粉碎都已实现了国产化。应用较广的有：兰州中益金属制品有限公司生产的ＺＹ系列气流磨；四川绵阳昊泰科技有限公司生产的ＨＴ系列汽粉磨；重庆通用机械厂及江苏宜兴非标金属设备厂生产的气流磨。虽然近几年国内的气流磨生产厂家在大规格水平圆盘式气流磨的制造上取得了一些突破，但与国外先进水平相比仍有一定的差距，特别是在汽粉系统的设计、配置上有较大的差距。另外单台汽粉的能力也低，国外现单台汽粉产量已能达到２．５ｔ～３ｔ／ｈ，而国内单台汽粉产量最高才达１．６ｔ／ｈ，因此如何为钛白粉生产厂家提供最合理的汽粉系统，如何提高效能，是国内汽粉磨制造厂家的重要任务。５

  气流磨作为超细粉碎的重要设备，在钛白粉的生产中起着无可替代的重要作用。随着科技的发展及新材料的应用，气流磨的结构将更先进、能力将更大、常规使用的寿命将更长，因此对钛白工业的发展也将起到更积极的推动作用。１９1

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