氣流粉碎顧名思義是利用氣流的能量進(jìn)行粉碎,它又稱流能磨(Fluid Energy mill)或噴射磨(Jet mill),氣流可以使用壓縮空氣、惰性氣體、過熱蒸汽等,鈦白粉的粉碎通常使用過熱蒸汽,因此常常書寫成氣流式超微粉碎機(jī)。氣流式超微粉碎機(jī)我國也能生產(chǎn),關(guān)鍵是內(nèi)襯材質(zhì)的選擇,一般采用耐磨硬質(zhì)合金或剛玉。
氣流式超微粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力取決于粉碎室的直徑,工業(yè)用氣流式超微粉碎機(jī)的直徑為ф280~1000mm不等,內(nèi)設(shè)12~24個(gè)噴嘴,噴嘴的偏角a一般 為32°~40°,它由上、下蓋、進(jìn)料管、進(jìn)氣管、磨圈、噴嘴、出氣管和卸料管組成,粉碎室大、噴嘴多的機(jī)型有時(shí)反噴嘴分兩層布置。它的工作原理是使高壓過熱蒸汽以200~500m/s的速度,以切線方向從噴嘴入粉碎室,在粉碎室內(nèi)形成一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的切線圓形氣流,該切線圓與粉碎室外圓之間還有許多小旋流,使流體呈高度湍動(dòng)狀態(tài),物料在此高速氣流中發(fā)生強(qiáng)烈地粉碎,只需數(shù)毫秒的時(shí)間顆粒即被粉碎,其中相互碰撞粉碎的占80%,與粉碎機(jī)壁相互摩擦粉碎的占20%,由于是以自身互相碰撞粉碎為主, 所以它的顆粒外形較圓滑、粒徑分布較窄,對(duì)產(chǎn)品的污染程度也較小。
選用過熱蒸汽為工質(zhì)氣源,主要是因?yàn)檎羝椎?、便宜,蒸工質(zhì)的壓強(qiáng)比壓縮空氣的壓強(qiáng)高得多而且也容易提高,因而它的臨界速度高、動(dòng)能大,同時(shí)過熱蒸汽的粘度比空氣低,也不帶靜電,可以減少物料的內(nèi)聚現(xiàn)象,與壓縮空氣相比,過熱蒸粉碎時(shí)所需要的氣固比要小得多,而且壓縮空氣還要解決油污、冷凝水的問題,因此國內(nèi)外的鈦白粉工廠都采用過熱蒸汽來粉碎鈦白粉。影響汽流粉碎效果的主要因素有如下幾點(diǎn)。
a.氣固比,粉碎時(shí)的氣固比不僅是一項(xiàng)重要的技術(shù)參數(shù),也是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。氣固比過小,因?yàn)闅饬鞯膭?dòng)能不足會(huì)影響產(chǎn)品的細(xì)度;氣固比過高,不僅浪費(fèi)能源,甚至?xí)夯承╊伭系姆稚⑿阅?。在以過熱蒸汽為工質(zhì)時(shí),粉碎煅燒后的堅(jiān)硬物料,氣固比一般控制在2~4:1;粉碎表面處理后的物料一般控制在1~2:1。
b.進(jìn)料粒度,進(jìn)料粒度雖沒有氣固比那么重要,但是在粉碎堅(jiān)硬物料時(shí)對(duì)進(jìn)料粒度有較嚴(yán)格的要求,就鈦白粉而言粉碎煅燒料時(shí)最好控制在100~200目為好;粉碎表面處理后的物料 一般40~70目,最大不超過2~5目。
c.工質(zhì)的溫度,因?yàn)闇囟忍岣?,氣體的流速可以加快,以空氣為例:室溫下的臨界速 度為320m/s,當(dāng)溫度升到480℃時(shí),臨界速度可以提高到500m/s,即動(dòng)能增加了150%,因此提高工質(zhì)的溫度對(duì)粉碎的效果是有利的。粉碎鈦白粉時(shí)過熱蒸汽的溫度一般為300~400℃左右,通常粉碎煅燒時(shí)溫度偏高,粉碎表面處理后的物料時(shí)偏低一些,因?yàn)橛行┍砻嫣幚韯?,特別是有機(jī)表面處理劑不耐高溫,有時(shí)只需要在原有蒸汽溫度的基礎(chǔ)上過熱100℃即可。
d.工質(zhì)的壓強(qiáng),工質(zhì)的壓強(qiáng)是產(chǎn)生噴氣流速度的主要參數(shù),也是影響粉碎細(xì)度的主要參數(shù)。工質(zhì)噴氣流的動(dòng)能,與其質(zhì)量的一次方成正比,與其速度的平方成正比,因此壓強(qiáng)越高,速度越快,動(dòng)能就越大,當(dāng)蒸汽壓力增大到一定值不變后,通過噴嘴的氣流流速雖然不再增加,但壓強(qiáng)增高,氣流的密度隨著增加,同樣動(dòng)能相應(yīng)提高。至于粉碎時(shí)選擇多高的壓強(qiáng),取決于物較的可粉碎性和細(xì)度要求,用過熱蒸汽粉碎鈦白粉時(shí),蒸汽壓強(qiáng)一般在0.8~1.7MPa,一般粉碎煅燒料高一些,粉碎表面處理后的物料可以低一些。
e.粉碎助劑,選擇恰當(dāng)?shù)姆鬯橹鷦粌H能提高粉碎的效率,還能提高產(chǎn)品在介質(zhì)中的分散性能,二氧化鈦表面處理時(shí)添加的有機(jī)表面活性劑中大多數(shù)都有粉碎助劑的功能,無機(jī)粉碎助劑一般使用六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉(鉀)等。