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：將干燥無油的壓縮空氣或過熱蒸汽通過拉瓦爾噴管加速成超音速氣流，噴出的高速射流帶動物料做高速運(yùn)動，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)分級區(qū)，達(dá)到細(xì)度要求的物料最終由分級機(jī)收集，沒有達(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、流化床對噴式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨、對噴式氣流磨、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、流化床對噴式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨應(yīng)用較為廣泛。

      對噴式氣流磨

      物料通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入粉碎腔后，由數(shù)個相對設(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、摩擦力對物料進(jìn)行粉碎。粗細(xì)混合粉在負(fù)壓氣流帶動下通過頂部設(shè)置的渦輪分級裝置，細(xì)粉強(qiáng)制通過分級裝置，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

      作為粉碎動能的高壓氣流進(jìn)入粉碎腔外圍的穩(wěn)壓儲氣包作為氣流分配站，該氣流經(jīng)過拉瓦爾噴嘴加速成超音速氣流后進(jìn)入粉碎磨腔，同時物料經(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)帶動物料做循環(huán)運(yùn)動，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。同時旋流還帶動被粉碎顆粒沿管道向上進(jìn)入分級區(qū)，在分級區(qū)離心力場的作用下使密集的料流分流，細(xì)顆粒在內(nèi)層經(jīng)百葉窗式慣性分級器分級后排出。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），因此每一個顆粒具有相同的運(yùn)動狀態(tài)。在粉碎區(qū)，被加速的顆粒在各噴咀交匯點(diǎn)相互對撞粉碎。粉碎后的物料被上升氣流輸送至分級區(qū)，由水平布置的分級輪篩選出達(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光的波長段為標(biāo)準(zhǔn)的，即在0．15m～0．35m。并且作為白色基礎(chǔ)顏料，對雜質(zhì)特別是鐵類雜質(zhì)的增加非常敏感，要求粉碎時增加量小于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)，目前國內(nèi)外均選用氣流粉碎機(jī)。

      2．2 鈦白粉生產(chǎn)對氣流粉碎機(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、流動性差、粒度細(xì)容易附壁等，目前國內(nèi)外鈦白生產(chǎn)廠家均選用具有自分級功能的扁平式(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，因而蒸汽氣流動能比壓空大。同時過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，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，增加鈦白粉的流動性。使用過熱蒸汽能耗低，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，可加入有機(jī)助劑，對鈦白粉進(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，對設(shè)備的要求也越來越高。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t／a，到現(xiàn)在的單線2萬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越高，氣粉系統(tǒng)的配置也越趨合理，對尾氣的余熱也可進(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凈氣室排出，進(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)計合理、制作精良、沖擊動能大、分級效果好、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)是過熱蒸汽，如蒸汽質(zhì)量達(dá)不到粉碎要求，則會嚴(yán)重影響氣粉質(zhì)量。一般氣粉機(jī)對蒸汽的要求為：壓力1．6～2．0 MPa，溫度在290℃～310℃之間。溫度壓力低于要求則會造成沖擊動能低，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)，使之無法正常運(yùn)行；溫度、壓力過高，則會對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備造成損壞。

      (3)過程控制：氣流粉碎要求穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，蒸汽的波動及進(jìn)料量的波動都應(yīng)控制在一定范圍，調(diào)整時必須緩慢調(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，開停車時應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。

      (4)  系統(tǒng)監(jiān)測：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)測設(shè)備，以便根據(jù)情況的變化及時作出調(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)的配置及自動化控制仍需完善，超大產(chǎn)能的高效氣粉機(jī)仍需研制。