张建平1、张川2、张千2、李玲3、张伟3
 

(1.河北麦森钛白粉有限公司总工程师 2. 河北麦森钛白粉有限公司工程师 3.河北麦森钛白粉有限公司助理工程师)

　　摘要：本文针对造纸用钛白粉生产中常用的设备——气流粉碎机进行改进，针对造纸用钛白粉的粒度要求，在气流粉碎机上增加了一个分级的锥结构，提高了产品的分级效率和生产率。

　　Abstract：According to used in the paper for titanium dioxide production equipment ——Airflow crusher to improve，according to the requirements for particle size of titanium dioxide in Papermaking,

　　the cone structure of a graded increase in airflow pulverizer, improve the classification efficiency and productivity of the product。

　　关键词：造纸用钛白粉，气流粉碎机，分级锥结构。

　　Keywords：anium dioxide used in Papermaking，Airflow crusher，Grading cone structure

　　一、技术背景

　　现代生产技术的发展需要许多呈粉体状态的原料和制品。例如:在军事、航空、航天和电子领域,利用超细粉体可制造隐身材料;在化工领域，催化剂超细化后可使石油裂解速度提高1～5倍;药物经超细粉碎后，药品的表面能得到极大的增加，提高了药效的发挥，方便了人体的吸收等等。河北麦森钛白粉有限公司生产的造纸用钛白粉，需要对半成品进行超细粉碎，使其粒度达到要求。

　　这其中要用到的就是超细粉碎设备，超细粉碎设备按不同的粉碎方式可分为:机械冲击式粉碎机、振动磨、气流粉碎机(又称气流磨)、搅拌磨等。气流粉碎机与其它粉碎机不同，它是在高速气流作用下，物料通过本身颗粒之间的撞击，气流对物料冲击剪切作用以及物料与其它部件的冲击、摩擦、剪切而使物料粉碎。因此，经气流粉碎后的物料平均粒度细，粒度分布较窄，颗粒表面光滑，颗粒形状规整，纯度高，活性大，分散性好。但气流粉碎也存在一些不足之处：设备能耗大，加工成本也较大，最重要的是加工后的产品需要进行分级处理，达不到粒度要求的需要二次粉碎，增加了工作量。如果在气流粉碎机上直接增加一个分级结构，通过转子的转速调节来对物料进行分级处理后二次粉碎则不需要停机，直接分级后再处理就可以了。

　　二、技术原理

　　经气流粉碎机粉碎后的物料，在引风作用下进入分级结构，电机带动分级轴及其上的分级转子进行高速旋转，物料颗粒受到的离心力和向心力迅速增加，通过颗粒受离心力和向心力的平衡作用实现了颗粒的分级。如图所示

 

　　如图1所示，设分级转子截面为S，P点颗粒粒径为d，其密度为ρs 该颗粒所受的离心力：

　　F=π/6d3(ρs -ρ)Uθ2/r (1)

　　颗粒所受向心力：

　　R=kρd2Ur2 (2)

　　通过式1和式2 可得到F与d3成正比，R与d2成正比。因此，当进入到分级结构中的物料颗粒粒径较大时，F>R，颗粒向圆周运动;当进入到分级结构中的物料小时，F

　　当F=R时，颗粒将围绕半径为r的分级圆轨道中不停的旋转，在此条件下得到的颗粒直径即为分级粒径dth。根据斯托克斯公式及牛顿公式可得

　　dth =

 

　　(3)

　　式中ρs、ρ——粉体、气体的密度g/mL

　　μ——气体动力黏度，Pa·s 空气的动力黏度为 0.18 10-4Pa·s

　　r——分级转子的半径，cm

　　dth——理论临界粒径μm

　　n——分级转子的转速，r/min ，根据已知电机的转速为nd=1 350 r/min

　　S——转子某截面的面积cm2

　　Q——流经截面的风量cm3/s

　　从(3)式 中可知分级转子的转速越高，分级后得到的颗粒粒径越小。

　　三、设备构成

　　加入的分级结构如下图

 

　　工作过程如下：被分级的粉料在气流的携带下，通过进料管8从下向上进入分级腔，在上升过程中，粉料受到二次风的“风筛”作用，使粗粉中夹杂的细粉被分离，使细粉继续随气流上升，在分配锥处，由于分配锥高速旋转，上升的粉料被分散并均匀分配向四周运动。当粉料到达叶轮分级区时，由于叶轮高速旋转产生——强大的离心力场，此时粉料既受到向上气流和分级机后部抽风机所产生的向心力作用，同时又受到叶轮旋转所产生的离心力的作用。此时，粗颗粒因受到的离心力大于向心力的作用，则就会被甩向筒壁且沿捅壁向下运动，经粗粒出口排出。而细粒则因受到的向心力大于离心力，则从叶轮缝隙中随气流经细粒出口排出，并经后工序的收集器收集。

　　经过改造后的气流粉碎机如下图

　　四、效果应用

　　采用该机可获得粒径为0.1μm-0.3μm的超细产品，符合我公司生产造纸用钛白粉的产品粒度要求，因此增加带有分级锥结构的气流粉碎机后，有利于提高物料粉碎的效果和生产效率。

　　参考文献：

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　　[2]沈义俊. 新型气流分级机结构设计及参数计算[J]. 流体机械,1996( 4)22-25.

　　[3]王京刚,陈炳辰.超细粉体气体分级设备的现状与发展[J] . 国外金属矿选矿1997( 3)1-5.

　　[4]盖国胜,马正先,胡小芳.超细粉碎与分级设备进展[J] . 金属矿山,2000 (5) 30-35.

　　[5]马正先. 超细粉体分级技术[M]. 北京中国轻工业出版社2000.

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