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氣流粉碎機(jī)知識(shí)

極速動(dòng)力 2016-03-20 | 閱讀：1638

0 前言

我國(guó)鈦白工業(yè)經(jīng)過(guò)近五十年的發(fā)展，特別是近五年來(lái)的發(fā)展，生產(chǎn)總能力和總產(chǎn)量，都已成為僅次于美國(guó)的世界第二大鈦白生產(chǎn)國(guó)。但我國(guó)生產(chǎn)的鈦白粉從品種及質(zhì)量上與國(guó)際先進(jìn)水平相比，仍有一定的差距。影響鈦白粉質(zhì)量的因素很多，而氣流粉碎則是關(guān)鍵影響因素之一。下面，就氣流粉碎的原理，在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用及氣流粉碎系統(tǒng)的配置作進(jìn)一步的說(shuō)明。

1 氣流粉碎原理及氣流粉碎機(jī)分類

1．1氣流粉碎原理

氣流粉碎機(jī)亦稱氣流磨、噴射磨或流能磨，它是利用高速氣流或過(guò)熱蒸汽的能量使顆粒相互產(chǎn)生沖擊、碰撞、摩擦而實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉碎或解聚的設(shè)備。氣流粉碎的一般原理：將干燥無(wú)油的壓縮空氣或過(guò)熱蒸汽通過(guò)拉瓦爾噴管加速成超音速氣流，噴出的高速射流帶動(dòng)物料做高速運(yùn)動(dòng)，使顆粒相瓦碰撞、摩擦而被粉碎。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捕集器收集，沒(méi)有達(dá)到要求的物料再返凹粉碎室繼續(xù)粉碎，直至達(dá)到所需細(xì)度并被捕集為止。

氣流磨粉碎產(chǎn)品除粒度細(xì)之外，還具有粒度分布窄、顆粒形狀規(guī)整、純度高、活性大、分散性好等特點(diǎn)。

1．2氣流粉碎機(jī)分類

目前工業(yè)上應(yīng)用的氣流粉碎機(jī)主要有以下幾種類型：

(1)扁平式(亦稱水平圓盤(pán)式)氣流粉碎機(jī)；

(2)循環(huán)管式氣流粉碎機(jī)；

(3)對(duì)噴式(亦稱對(duì)撞式)氣流粉碎機(jī)；

(4)靶式氣流粉碎機(jī)；

(5)流化態(tài)對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)。

以上幾種類型的氣流粉碎機(jī)工作原理在以前的文章中已做過(guò)詳細(xì)介紹，在此不再贅述。

2氣流粉碎在鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

2．1鈦白粉對(duì)粉碎的要求

作為顏料使用的鈦白粉，具有優(yōu)異的光學(xué)性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。因此，鈦白粉對(duì)粒度及粒度分布，純度要求非常高。一般鈦白粉的制取粒徑是按可見(jiàn)光的波長(zhǎng)段為標(biāo)準(zhǔn)的，即在0．15m～0．35m。并且作為白色基礎(chǔ)顏料，對(duì)雜質(zhì)特別是鐵類雜質(zhì)的增加非常敏感，要求粉碎時(shí)增加量小于5 ppm。除此之外，還要求鈦白粉在不同的涂料體系中具有良好的分散性。因此，一般的機(jī)械式粉碎設(shè)備難以達(dá)到要求，所以鈦白粉的最終粉碎(成品粉碎)，目前國(guó)內(nèi)外均選用氣流粉碎機(jī)。

2．2鈦白粉生產(chǎn)對(duì)氣流粉碎機(jī)的選擇

20世紀(jì)鈦白粉工業(yè)的重要進(jìn)展之一，就是選用氣流粉碎機(jī)作為成品的最終粉碎。根據(jù)鈦白粉的粉碎要求：粒度分布窄、夾雜增加少、分散性好等，及鈦白粉物料特性：粘度高、流動(dòng)性差、粒度細(xì)容易附壁等，目前國(guó)內(nèi)外鈦白生產(chǎn)廠家均選用具有自分級(jí)功能的扁平式(亦稱水平圓盤(pán)式)氣流粉碎機(jī)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，因而蒸汽氣流動(dòng)能比壓空大。同時(shí)過(guò)熱蒸汽的潔凈度比壓空高，粘度低、不帶靜電，而且粉碎的同時(shí)，可以消除物料因碰撞、摩擦而產(chǎn)生的靜電，減少粉后物料的二次內(nèi)聚現(xiàn)象。并且，在高溫狀況下粉碎，可提高鈦白粉的應(yīng)用分散性，增加鈦白粉的流動(dòng)性。能耗低，僅為壓空的1／3～2／3。另外，使用扁平式氣流磨，在粉碎的同時(shí)，可加入有機(jī)助劑，對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面有機(jī)改性，以增加鈦白粉在不同應(yīng)用體系中的分散性。

3 氣流粉碎在我國(guó)鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展

3．1氣流粉碎的應(yīng)用

我國(guó)鈦白工業(yè)在20世紀(jì)80年代末之前，發(fā)展較為緩慢，生產(chǎn)企業(yè)多為1萬(wàn)t／a以下的小型生產(chǎn)廠家，并且產(chǎn)品多為低檔的銳鈦型鈦白粉，僅有為數(shù)很少的生產(chǎn)金紅石型的小型企業(yè)。從20世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)三家企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)了三條年產(chǎn)1．5萬(wàn)t的金紅石型鈦白粉生產(chǎn)線，白此，大規(guī)格的扁平式氣粉機(jī)才進(jìn)入中國(guó)，并隨著國(guó)內(nèi)鈦白行業(yè)的發(fā)展，得到了推廣使用。但氣粉機(jī)作為一種特殊的粉碎設(shè)備，因其具有的高技術(shù)含量，國(guó)外的技術(shù)壟斷很嚴(yán)。故而，在1997年之前，劇內(nèi)鈦白生產(chǎn)企業(yè)所用的大規(guī)格氣粉機(jī)均是從國(guó)外整機(jī)進(jìn)口，價(jià)格非常昂貴，從一定程度上制約了國(guó)內(nèi)鈦白的發(fā)展。從1997年起，國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)開(kāi)始研制大規(guī)格氣粉機(jī)，并于1998年投入鈦白生產(chǎn)線，取得了較好的使用效果。隨著研究的不斷深入，對(duì)氣粉機(jī)的不斷改進(jìn)，到2000年，國(guó)產(chǎn)大規(guī)格氣粉機(jī)已能達(dá)到鈦白粉的生產(chǎn)要求，可完全替代進(jìn)口設(shè)備，為國(guó)內(nèi)鈦白行業(yè)的發(fā)展也起到了一定的推動(dòng)作用。

3．2氣流粉碎的發(fā)展

隨著鈦白工業(yè)的急速發(fā)展，對(duì)設(shè)備的要求也越來(lái)越高。在滿足工藝條件、質(zhì)量要求的前提下，設(shè)備的大型化及系統(tǒng)化顯得尤為重要，氣流粉碎亦伴隨著鈦白的發(fā)展在不斷的提高。氣粉機(jī)產(chǎn)能也從最初的1．2t／h～1．5 t／h，到現(xiàn)在2．5 t／h～3．5 t／h，氣粉系統(tǒng)的生產(chǎn)能力也從單線1萬(wàn)t／a，到現(xiàn)在的單線2萬(wàn)t／a，收集方式也從較為落后的濕法收集改為先進(jìn)的干法收集，極大地提高了一次收得率，減少了浪費(fèi)。隨著節(jié)能減排，降低成本的要求起來(lái)越高，氣粉系統(tǒng)的配置也越趨合理，對(duì)尾氣的余熱也可進(jìn)行充分的利用，下面就目前較為先進(jìn)的氣粉系統(tǒng)作一介紹。

4 氣粉系統(tǒng)

(1)以前氣粉的收集方式主要為濕法收集，即從氣粉機(jī)出來(lái)的物料，先進(jìn)入旋風(fēng)器進(jìn)行汽固分離，分離出的物料經(jīng)旋風(fēng)下部的星形卸料器卸出進(jìn)行冷卻包裝，未分離的物料隨氣流進(jìn)入噴淋塔進(jìn)行噴淋冷卻、收集，經(jīng)噴淋塔收集的物料為漿狀，須經(jīng)沉降、壓濾、干燥后再返回氣粉機(jī)。該工藝一次收得率很低，最高達(dá)90％，能耗大，尾氣余熱無(wú)法利用，現(xiàn)已基本淘汰。

(2)目前氣粉的收集方式主要為干法收集，即從氣粉機(jī)出來(lái)的物料，先進(jìn)入高溫袋濾器進(jìn)行汽固分離，現(xiàn)在的表面覆膜耐高溫濾料，分離率可達(dá)99．5％以上，分離出的物料，經(jīng)高溫袋濾器下部星形卸料器卸出，進(jìn)行冷卻包裝，分離出的高溫尾氣從高溫袋濾器上部?jī)魵馐遗懦?，進(jìn)入尾氣余熱回收裝置進(jìn)行余熱利用。

(3)目前較先進(jìn)的三種氣粉系統(tǒng)介紹：

①空塔噴淋

工藝流程見(jiàn)圖1。

工藝說(shuō)明：物料經(jīng)氣粉前料倉(cāng)、輸送計(jì)量螺旋，定量、連續(xù)均速地加入氣粉機(jī)，物料粉碎后，隨上升氣流進(jìn)入高溫袋濾器進(jìn)行汽固分離，分離出的物料，經(jīng)高溫袋濾器下部星形卸料器卸出，被風(fēng)送至低溫袋濾器收集，在風(fēng)送的同時(shí)，物料被冷卻至50℃以下，低溫袋濾器收集的物料，經(jīng)低溫袋濾器下部星形卸料器卸至包裝料倉(cāng)進(jìn)行包裝；分離后的高溫尾氣，從高溫袋濾器上部出口進(jìn)入空塔噴淋裝置，根據(jù)熱量平衡，計(jì)算出噴淋水用量，利用高溫尾氣的熱量，可將噴淋水加熱至50～60℃，噴淋水應(yīng)為工藝用水，加熱后的熱水可返回工藝使用。

②間接水換熱

工藝流程見(jiàn)圖2。

工藝說(shuō)明：除尾氣處理外，其余同空塔噴淋。

該尾氣處理，采用冷凝器間接換熱式，即高溫尾氣進(jìn)入間接換熱器，經(jīng)冷卻后，氣態(tài)蒸氣變?yōu)?/span>40～50℃的水，經(jīng)氣液分離器后，可返回作為打漿水使用，不凝性氣體則被風(fēng)機(jī)抽出排空；冷卻水經(jīng)間接換熱器后，被加熱為50～60℃的熱水，返回工藝使用。

③間接氣汽換熱

工藝流程見(jiàn)圖3。

工藝說(shuō)明：除尾氣處理外，其余同空塔噴淋。

該尾氣處理，采用間接氣汽換熱式，即高溫尾氣進(jìn)入問(wèn)接換熱器，經(jīng)冷卻后，氣態(tài)蒸汽變?yōu)?/span>40～50℃的水；常溫空氣從換熱器下部進(jìn)入，經(jīng)加熱后從換熱器上部排出，加熱后的空氣可達(dá)70～110℃，該熱空氣可作為閃蒸干燥或噴霧干燥的助燃風(fēng)，可大大降低燃?xì)庀摹?/span>

5 影響氣流粉碎粉碎的因素

(1)氣流粉碎機(jī)：作為氣流粉碎的最重要設(shè)備，氣粉機(jī)的好壞直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量。要求氣粉機(jī)設(shè)計(jì)合理、制作精良、沖擊動(dòng)能大、分級(jí)效果好、抗磨損、耐高溫。因此，選擇氣粉機(jī)是非常重要的?，F(xiàn)綿陽(yáng)科創(chuàng)園區(qū)昊泰科技有限公司已開(kāi)發(fā)出復(fù)合式雙效氣流粉碎機(jī)，該機(jī)與傳統(tǒng)的扁平式氣粉機(jī)相比，有了很大的改進(jìn)及提高，該機(jī)充分利用了過(guò)熱蒸汽的全部能量，物料在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)，經(jīng)過(guò)兩次粉碎分級(jí)，使產(chǎn)品的粒度更細(xì)，粒度分布更窄，質(zhì)量更好。

(2)系統(tǒng)配置：雖然決定氣粉效果好壞的設(shè)備是氣粉機(jī)，但氣粉機(jī)能臺(tái)正常運(yùn)行，則是由系統(tǒng)配置決定的。系統(tǒng)配置合理，氣粉機(jī)可正常運(yùn)行；系統(tǒng)配置小，則會(huì)造成堵塞、增壓，如此會(huì)嚴(yán)重影響氣粉機(jī)的正常運(yùn)行，使之不能達(dá)到好的效果；系統(tǒng)配置大，則會(huì)造成浪費(fèi)；因此，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量的要求，選擇最合理、經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)配置。

(3)蒸汽質(zhì)量：氣流粉碎的粉碎工質(zhì)是過(guò)熱蒸汽，如蒸汽質(zhì)量達(dá)不到粉碎要求，則會(huì)嚴(yán)重影響氣粉質(zhì)量。一般氣粉機(jī)對(duì)蒸汽的要求為：壓力1．6～2．0 MPa，溫度在290℃～310℃之間。溫度壓力低于要求則會(huì)造成沖擊動(dòng)能低，粉碎力下降，系統(tǒng)熱量不夠，物料容易受潮等諸多不利因素，影響粉碎效果，堵塞系統(tǒng)，使之無(wú)法正常運(yùn)行；溫度、壓力過(guò)高，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備造成損壞。

(4)過(guò)程控制：氣流粉碎要求穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，蒸汽的波動(dòng)及進(jìn)料量的波動(dòng)都應(yīng)控制在一定范圍，調(diào)整時(shí)必須緩慢調(diào)整，嚴(yán)禁忽大、忽小。另外，氣粉系統(tǒng)一旦正常，應(yīng)保持連續(xù)運(yùn)行，切忌頻繁開(kāi)停車。再則，開(kāi)停車時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。

(5)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須在系統(tǒng)的合理位置安裝必要的監(jiān)測(cè)設(shè)備，以便根據(jù)情況的變化及時(shí)作出調(diào)整。

(6)操作水平：無(wú)論什么設(shè)備，均是由人來(lái)操作的，因此，操作人員的責(zé)任心及水平，對(duì)氣粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行、氣粉效果的好壞，有著決定性的影響。岡此，增強(qiáng)操作人員的責(zé)任心，提高操作水平，制定嚴(yán)格的制度是非常重要的。

6 結(jié)論

氣流粉碎發(fā)展到現(xiàn)在，已摹本能滿足鈦白粉生產(chǎn)的需要，但氣粉機(jī)的使用壽命及粉碎效果仍需進(jìn)一步提高，并且氣粉系統(tǒng)的配置及自動(dòng)化控制仍需完善，超大產(chǎn)能的高效氣粉機(jī)仍需研制，愿國(guó)內(nèi)的有識(shí)之士，共同努力，為把我國(guó)鈦白工業(yè)做大做強(qiáng)，作出貢獻(xiàn)。