氣流磨粉碎原理及在鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、 本文由glzhxgx貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 論 文 選 萃 年第 期 中國(guó)粉體工業(yè) c np o w d er . co m .c n 氣流磨粉碎原理及在鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用 張?zhí)?（四川綿陽(yáng)科創(chuàng)園區(qū)昊泰科技有限公司） 引言 氣流磨作為超細(xì)粉碎的一種重要設(shè)備， 廣泛應(yīng)用于非 金屬礦物及化工原料的超細(xì)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(xì)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(diǎn)。由于 粉碎過(guò)程中壓縮氣體絕熱膨脹產(chǎn)生焦耳湯姆遜降溫效 應(yīng)，

2、因而還適用于低熔點(diǎn)、熱敏性物料的超細(xì)粉碎。下 面就氣流磨分類及粉碎原理作一介紹。 工作原理圖 粉碎帶 粉碎噴嘴 文丘里噴嘴 送料噴嘴 密封墊 外殼 不同類型氣流磨工作原理 水平圓盤式（扁平式）氣流磨 氣流磨分類 工業(yè)型氣流粉碎自年代問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快， 目前工 業(yè)上應(yīng)用的氣流磨有以下五種類型： 水平圓盤式 （扁平式） 氣流磨 循環(huán)管式氣流磨 靶式氣流磨 對(duì)噴式氣流磨 流化床對(duì)噴式氣流磨 圖 工作原理 待碎物料由送料噴嘴噴出的氣流通過(guò) ： 文丘里噴嘴 ，引射入粉碎室，高壓氣流經(jīng)入口進(jìn)入氣流 分配室，分配室與粉碎室相通，氣流在自身壓力下，強(qiáng) 行通過(guò)粉碎噴嘴時(shí)，產(chǎn)生高達(dá)每秒幾百米至上千米的氣 流速度，

3、由于粉碎噴嘴與粉碎室的相應(yīng)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(dòng)下作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，顆粒間、顆粒與機(jī)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 氣流磨粉碎原理 氣流磨的一般原理 將干燥無(wú)油的壓縮空氣或過(guò)熱蒸 ： 汽通過(guò)噴嘴高速噴出，高速射流帶動(dòng)物料作高速運(yùn)動(dòng)， 使 物料碰撞，摩擦而粉碎。被粉碎的物料隨氣流到達(dá)分級(jí) 區(qū)，達(dá)到細(xì)度要求的物料，最終由收集器收集。沒(méi)有達(dá) 到要求的物料，再返回粉碎室繼續(xù)粉碎，直到達(dá)到所需 細(xì)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于顆粒

4、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(diǎn)，下面就這五種常用的氣流磨分 別作一簡(jiǎn)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(dòng)下被 導(dǎo)入粉碎機(jī)中心出口管進(jìn)入捕集器收集。 該氣流磨的規(guī)格以粉碎室內(nèi)徑尺寸來(lái)定。定型的規(guī) 格從 到 ；壓縮空氣耗量從 到 ；過(guò)熱蒸汽耗量從 到 ；相 應(yīng)的生產(chǎn)能力從 到 ；產(chǎn)品粒度從 目 到 。 該氣流磨的優(yōu)點(diǎn)：由于具有自分級(jí)功能，產(chǎn)品粒度 分布通過(guò)調(diào)整參數(shù)可控制在很窄的范圍；無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部 件，對(duì)產(chǎn)品污染少；可以用過(guò)熱蒸汽為粉碎工質(zhì)，能耗 較壓縮空氣降低；并且產(chǎn)品流動(dòng)性好

5、、 表面清潔度高， 應(yīng)用分散性好。 缺點(diǎn)：沖擊動(dòng)能不大，粉碎強(qiáng)度較低；另外粉碎硬 論 文 選 萃 cn po w d er. co m. cn 中國(guó)粉體工業(yè) 年第 期 度在莫氏 級(jí)以上的物料時(shí)，粉碎室內(nèi)壁的磨損較大，對(duì) 粉碎室內(nèi)壁的材料要求很高。 適用范圍：可加工各種物料，特別適宜于加工由各 種聚集體或凝聚體構(gòu)成的物料。 循環(huán)管式氣流磨 適用范圍 高分子聚合物、 ： 低熔點(diǎn)熱敏性物料、 纖維 狀物料以及其它聚合物。 對(duì)噴式氣流磨 工作原理 利用一對(duì)或若干對(duì)噴嘴相對(duì)噴射時(shí)產(chǎn)生 ： 的超音速氣流，使物料彼此從兩個(gè)或多個(gè)方向相互進(jìn)行 沖擊和碰撞而粉碎。產(chǎn)品粒度可達(dá) 至亞微米 級(jí)，產(chǎn)量從 到 。 工作

6、原理圖 丘里噴嘴氣流噴嘴 粉碎室分級(jí)器 壓縮空氣細(xì)粉 粗粉 優(yōu)點(diǎn) 物料高速直接對(duì)撞， ： 沖擊強(qiáng)度大， 能量利用率 高；克服了靶式和循環(huán)管式磨體易磨損的弱點(diǎn)，減小了 產(chǎn)品的污染，延長(zhǎng)了使用壽命。 缺點(diǎn) 體積龐大， ： 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、 能耗高、 能量利用 率較低、仍有磨損現(xiàn)象；粒度分布較寬。 圖 適用范圍 脆性、 ： 韌性、 高硬度的各種物料 ； 流化床對(duì)噴式氣流磨 工作原理圖 缺點(diǎn) 粉碎效率是各類氣流磨中最低的， ： 能耗最大 ； 氣流及物料對(duì)內(nèi)壁的沖刷、磨損嚴(yán)重，容易污染物料；粒 度分布寬； 適用范圍 適用于脆性、 ： 低硬度物料 ； 靶式氣流磨 工作原理圖 噴嘴混合管 粉碎室靶板 加料管

7、圖 三維布置二維布置 工作原理 物料從加料口進(jìn)入料倉(cāng)， ： 被噴嘴噴出 的高速射流引射入混合管 進(jìn)行混勻加速后，沖擊在靶板 上，物料與靶板發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，另外物料與粉碎室器壁 也發(fā)生多次反彈，使物料粉碎。被粉碎的物料經(jīng)分級(jí)后， 粗粒子返回繼續(xù)粉碎，合格粒子隨氣流從成品出口一起 排出進(jìn)入捕集器收集。 該氣流磨粉碎粒度可達(dá)， 產(chǎn)量從 優(yōu)點(diǎn) 粉碎力很大， ： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ； 缺點(diǎn)： 靶板及混合管極易磨損， 對(duì)物料有一定的污 染；產(chǎn)品粒度分布很寬， 動(dòng)力消耗較大， 應(yīng)用也受到限制 ； 工作原理 喂入磨內(nèi)的物料利用二維或三維設(shè)置的 ： 數(shù)個(gè)噴嘴（ 個(gè)）噴匯的氣流沖擊能，及其氣流膨脹 呈流化床懸浮翻騰而產(chǎn)生的

8、碰撞、摩擦進(jìn)行粉碎，并在 負(fù)壓氣流帶動(dòng)下通過(guò)頂部設(shè)置的渦輪式分及裝置，細(xì)粉 排出機(jī)外由旋風(fēng)分離器及袋式收塵器捕集，粗粉受重力 沉降返回沉降區(qū)繼續(xù)粉碎。顯然，這一流化床對(duì)噴式氣 流磨是在對(duì)噴式氣流磨的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，它是 年代最新型的超細(xì)粉碎設(shè)備。 特點(diǎn) 產(chǎn)品細(xì)度高達(dá)， ： 粒度分布窄且 無(wú)大顆粒；粉磨效率高，能耗低，比其它類型氣流磨節(jié) 能 ；采用 、 或 （钚）作易磨損件，磨耗 論 文 選 萃 年第 期 中國(guó)粉體工業(yè) c np o w d er . co m .c n 低，產(chǎn)品受污染少，可加工無(wú)鐵質(zhì)污染的粉體產(chǎn)品和莫 氏 級(jí)的物料；結(jié)構(gòu)緊湊、噪音小、操作自動(dòng)化，但成 本貴。另外，該磨采用渦

9、輪分級(jí)，轉(zhuǎn)速高，使用過(guò)熱蒸汽 為粉碎工質(zhì)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)。分級(jí)粒度也較扁平式寬。 以上是對(duì)各類氣流磨粉碎原理及特點(diǎn)的簡(jiǎn)單介紹。 下面就氣流磨在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用，作一說(shuō)明。 可以在氣流粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)。 世紀(jì)鈦白 粉工業(yè)的重要進(jìn)展之一，就是采用氣流粉碎機(jī)作為鈦白 粉的最終粉碎手段。氣流粉碎機(jī)的種類及特點(diǎn)前面已經(jīng) 介紹。再根據(jù)鈦白粉的物料特性粘度高、流動(dòng)性差、粒 度細(xì)容易附壁等及粉碎要求，目前國(guó)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(shè)備，并且使用過(guò)熱蒸汽為粉碎工質(zhì)，因蒸汽 氣流磨在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)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

10、集體和燒結(jié)物，必須通過(guò)粉碎至原來(lái)的基本 原料尺寸（約 ） ，才能充分體現(xiàn)它的光學(xué) 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)表面處理后的粉 碎）二種因鈦白粉是一種優(yōu)越的白色顏料，所以對(duì)粉碎 設(shè)備的要求很高。首先是對(duì)產(chǎn)品的污染要小，其次在粉 碎時(shí)能對(duì)細(xì)度進(jìn)行分級(jí)，并且能做到產(chǎn)量大、能耗小。目 前國(guó)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(lái)進(jìn)行粉 碎，因此在粉碎過(guò)程中又有一些細(xì)小的顆粒被擠壓粘附 在一起成為較軟的片狀顆粒。故對(duì)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

11、以打破粘附在一起的聚集顆粒。國(guó)內(nèi)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(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到氣流粉碎的效果。具有關(guān) 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 ，成品的研磨分散 性經(jīng)刮板細(xì)度計(jì)測(cè)量，也很難達(dá)到 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，才能充分 發(fā)揮其光學(xué)性能和顏料性能。一般機(jī)械式粉碎機(jī)雖然也 能粉得很細(xì)，但從粒徑分布、粒子形狀、產(chǎn)品純度等方 面很難達(dá)到要求，目前

12、最好的辦法是用汽（氣）流粉碎 機(jī)來(lái)完成。氣流粉碎機(jī)可以把固體物料粉碎成亞微米級(jí)， 而且粒徑分布很窄、污染小、粉碎過(guò)程不產(chǎn)生熱量，還 易得、便宜，蒸汽工質(zhì)的壓強(qiáng)比壓縮空氣高得多且也易 提高，因而它的動(dòng)能大。同時(shí)過(guò)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(dòng)性好、應(yīng)用分散性好。影響汽粉效果的 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(guó)外的鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用已 非常成熟，并且設(shè)備制造水平也相當(dāng)高。國(guó)內(nèi)的氣流磨 制造廠家是從上世紀(jì) 年代末，才對(duì)大規(guī)格的水平圓盤 式氣流磨進(jìn)行研究、試制，通過(guò)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(guó)內(nèi)幾家大型金紅石型鈦白生產(chǎn)廠家，氣 流粉碎都已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。應(yīng)用較廣的有：蘭州中益金 屬制品有限公司生產(chǎn)的 系列氣流磨；四川綿陽(yáng)昊泰科 技有限公司生產(chǎn)的 系列汽粉磨；重慶通用機(jī)械廠及江 蘇宜興非標(biāo)金屬設(shè)備廠生產(chǎn)的氣流磨。 雖然近幾年國(guó)內(nèi)的氣流磨生產(chǎn)廠家在大規(guī)格水平圓 盤式氣流磨的制造上取得了一些突破，但與國(guó)外先進(jìn)水 平相比仍有一定的差距，特別是在汽粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配 置上有較大的差距。