氣流粉碎顧名思義是利用氣流的能量進行粉碎,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。氣流式超微粉碎機我國也能生產,關鍵是內襯材質的選擇,一般采用耐磨硬質合金或剛玉。
氣流式超微粉碎機的生產能力取決于粉碎室的直徑,工業(yè)用氣流式超微粉碎機的直徑為ф280~1000mm不等,內設12~24個噴嘴,噴嘴的偏角a一般 為32°~40°,它由上、下蓋、進料管、進氣管、磨圈、噴嘴、出氣管和卸料管組成,粉碎室大、噴嘴多的機型有時反噴嘴分兩層布置。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,在粉碎室內形成一個高速旋轉的切線圓形氣流,該切線圓與粉碎室外圓之間還有許多小旋流,使流體呈高度湍動狀態(tài),物料在此高速氣流中發(fā)生強烈地粉碎,只需數(shù)毫秒的時間顆粒即被粉碎,其中相互碰撞粉碎的占80%,與粉碎機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,對產品的污染程度也較小。
選用過熱蒸汽為工質氣源,主要是因為蒸汽易得、便宜,蒸工質的壓強比壓縮空氣的壓強高得多而且也容易提高,因而它的臨界速度高、動能大,同時過熱蒸汽的粘度比空氣低,也不帶靜電,可以減少物料的內聚現(xiàn)象,與壓縮空氣相比,過熱蒸粉碎時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。
a.氣固比,粉碎時的氣固比不僅是一項重要的技術參數(shù),也是一項重要的經(jīng)濟指標。氣固比過小,因為氣流的動能不足會影響產品的細度;氣固比過高,不僅浪費能源,甚至會惡化某些顏料的分散性能。在以過熱蒸汽為工質時,粉碎煅燒后的堅硬物料,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.進料粒度,進料粒度雖沒有氣固比那么重要,但是在粉碎堅硬物料時對進料粒度有較嚴格的要求,就鈦白粉而言粉碎煅燒料時最好控制在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.工質的溫度,因為溫度提高,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,當溫度升到480℃時,臨界速度可以提高到500m/s,即動能增加了150%,因此提高工質的溫度對粉碎的效果是有利的。粉碎鈦白粉時過熱蒸汽的溫度一般為300~400℃左右,通常粉碎煅燒時溫度偏高,粉碎表面處理后的物料時偏低一些,因為有些表面處理劑,特別是有機表面處理劑不耐高溫,有時只需要在原有蒸汽溫度的基礎上過熱100℃即可。
d.工質的壓強,工質的壓強是產生噴氣流速度的主要參數(shù),也是影響粉碎細度的主要參數(shù)。工質噴氣流的動能,與其質量的一次方成正比,與其速度的平方成正比,因此壓強越高,速度越快,動能就越大,當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,但壓強增高,氣流的密度隨著增加,同樣動能相應提高。至于粉碎時選擇多高的壓強,取決于物較的可粉碎性和細度要求,用過熱蒸汽粉碎鈦白粉時,蒸汽壓強一般在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?shù)姆鬯橹鷦粌H能提高粉碎的效率,還能提高產品在介質中的分散性能,二氧化鈦表面處理時添加的有機表面活性劑中大多數(shù)都有粉碎助劑的功能,無機粉碎助劑一般使用六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉(鉀)等。