1、氣流粉碎設(shè)備工作原理及分類

      1．1 氣流粉碎原理

      氣流粉碎設(shè)備包括氣流磨、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分級(jí)機(jī)收集，沒(méi)有達(dá)到要求的物料再返回粉碎室繼續(xù)粉碎。

       1．2氣流粉碎設(shè)備分類

      我國(guó)工業(yè)上應(yīng)用的氣流粉碎機(jī)主要有一下幾種類型：扁平式氣流磨、流化床對(duì)噴式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨、對(duì)噴式氣流磨、靶式氣流磨。這幾種類型氣流粉碎機(jī)中又以扁平式氣流磨、流化床對(duì)噴式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨應(yīng)用較為廣泛。

      對(duì)噴式氣流磨

      物料通過(guò)螺旋進(jìn)料器進(jìn)入粉碎腔后，由數(shù)個(gè)相對(duì)設(shè)置的噴嘴噴匯出高速氣流沖擊能，及氣流急速膨脹呈流化床懸浮沸騰而產(chǎn)生的碰撞、摩擦力對(duì)物料進(jìn)行粉碎。粗細(xì)混合粉在負(fù)壓氣流帶動(dòng)下通過(guò)頂部設(shè)置的渦輪分級(jí)裝置，細(xì)粉強(qiáng)制通過(guò)分級(jí)裝置，并由旋風(fēng)收集器及布袋除塵器捕集，粗粉受重力以及高速旋轉(zhuǎn)的分級(jí)裝置產(chǎn)生的離心力甩向四壁并沉降返回粉碎腔繼續(xù)粉碎。

      扁平式氣流磨

      作為粉碎動(dòng)能的高壓氣流進(jìn)入粉碎腔外圍的穩(wěn)壓儲(chǔ)氣包作為氣流分配站，該氣流經(jīng)過(guò)拉瓦爾噴嘴加速成超音速氣流后進(jìn)入粉碎磨腔，同時(shí)物料經(jīng)文丘里噴嘴加速導(dǎo)入粉碎磨腔內(nèi)進(jìn)行同步粉碎。由于拉瓦爾噴嘴與粉碎腔安裝成一銳角，因此該高速噴射流在粉碎腔內(nèi)帶動(dòng)物料做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，顆粒之間以及顆粒與固定靶板壁面產(chǎn)生相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。微細(xì)顆粒在向心氣流帶動(dòng)下被導(dǎo)入粉碎機(jī)中心出口管道進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行收集，粗粉在離心力的作用下被甩向粉碎腔周壁做循環(huán)運(yùn)動(dòng)并繼續(xù)粉碎。

      循環(huán)管式氣流磨

       原料由文丘里噴嘴加入粉碎腔，高壓氣流經(jīng)一組噴嘴噴入不等徑變曲率的跑道形循環(huán)管式粉碎腔，加速顆粒使之相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。同時(shí)旋流還帶動(dòng)被粉碎顆粒沿管道向上進(jìn)入分級(jí)區(qū)，在分級(jí)區(qū)離心力場(chǎng)的作用下使密集的料流分流，細(xì)顆粒在內(nèi)層經(jīng)百葉窗式慣性分級(jí)器分級(jí)后排出。粗顆粒在外層沿下行管返回繼續(xù)循環(huán)粉碎。

      流化床式氣流磨

      氣流粉碎機(jī)（流化床式氣流磨）是壓縮空氣經(jīng)拉瓦爾噴咀加速成超音速氣流后射入粉碎區(qū)使物料呈流態(tài)化（氣流膨脹呈流態(tài)化床懸浮沸騰而互相碰撞），因此每一個(gè)顆粒具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在粉碎區(qū)，被加速的顆粒在各噴咀交匯點(diǎn)相互對(duì)撞粉碎。粉碎后的物料被上升氣流輸送至分級(jí)區(qū)，由水平布置的分級(jí)輪篩選出達(dá)到粒度要求的細(xì)粉，未達(dá)到粒度要求的粗粉返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。合格細(xì)粉隨氣流進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器得到收集，含塵氣體經(jīng)收塵器過(guò)濾凈化后排入大氣。 

      2、氣流粉碎設(shè)備在鈦白粉生產(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。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

      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。使用過(guò)熱蒸汽能耗低，僅為壓縮空氣的30%～65%。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。

      2．3 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。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。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)魵馐遗懦觯M(jìn)入尾氣余熱回收裝置進(jìn)行余熱利用。

      3 影響氣流粉碎設(shè)備的因素

     (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。

      (2)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。

      (3)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，切忌頻繁開停車。再則，開停車時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。

      (4)  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。  

       結(jié)論

      氣流粉碎發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)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。