雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)在鈦白生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘 要：本文以我公司研制的第二代GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)在鈦白行業(yè)的應(yīng)用為例，介紹了該機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)、應(yīng)用前景。該機(jī)是專門針對金紅石型鈦白粉后處理這種以打散聚合體為主要粉碎目標(biāo)的專用設(shè)備，應(yīng)用在這種工況下，相比傳統(tǒng)的多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)，該機(jī)具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、高效低耗、運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)久耐用的優(yōu)勢，滿足了現(xiàn)代超微粉體生產(chǎn)要求。國際上這種結(jié)構(gòu)類型的氣流粉碎機(jī)才剛剛誕生十幾年，就已經(jīng)得到了用戶的普遍認(rèn)可，成為了這種解磨工況的首選設(shè)備。

關(guān)鍵詞：陶瓷氣流粉碎機(jī)；雙噴式；性能特點(diǎn)

1引言

在鈦白粉生產(chǎn)的后處理工序有一個關(guān)鍵的氣流粉碎及包膜崗位，必須使用耐高溫耐磨氣流粉碎機(jī)，國外早在10多年前就廣泛使用了大型耐高溫耐磨雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)，淘汰了在該崗位工作和質(zhì)量都不穩(wěn)定的多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)，由于它的制造難度較大，所以，到目前為止，國內(nèi)鈦白粉行業(yè)還是以多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)為主，這是無奈的選擇，成為了鈦白行業(yè)裝備選擇的3個痛點(diǎn)之一，至今未能解決的最后一個痛點(diǎn)。

我公司于上世紀(jì)五十年代就開始生產(chǎn)工程陶瓷，于上世紀(jì)八十年代開始生產(chǎn)陶瓷氣流粉碎機(jī)，是國內(nèi)最早生產(chǎn)多噴嘴扁平式陶瓷氣流粉碎機(jī)的廠家；我公司一直致力于大型耐高溫耐磨雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)的研發(fā)，投入巨資，經(jīng)過10多年的潛心研究和應(yīng)用，在使用中，進(jìn)行了多次現(xiàn)場調(diào)試和不斷改進(jìn)，在研發(fā)和應(yīng)用過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，終于研制并形成了第二代GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)。

大型耐高溫雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)代表了目前國際上最新的氣流粉碎機(jī)發(fā)展趨勢，我公司在吸取傳統(tǒng)的單噴式氣流粉碎機(jī)和多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)而成；它采用兩級氣力輸送噴射器和一塊有一定傾斜安裝角度的撞擊板與一個只有一個料汽總進(jìn)口的扁平式磨體相串聯(lián)的結(jié)構(gòu)型式，無研磨噴嘴，可同時進(jìn)行兩級粉碎及自行分級，不僅具有高效的粉碎及分級性能，而且產(chǎn)能高、汽耗少、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可拆卸的高科技含量的大型工程陶瓷內(nèi)襯，既耐磨損，又不污染產(chǎn)品，且更換方便，在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

2" 概述

2.1 外形及結(jié)構(gòu)（見圖1）

2.2 性能特點(diǎn)

（1）單機(jī)產(chǎn)能高。

僅有2只噴嘴，同時可進(jìn)行兩級粉碎，GTMS-107B型最高產(chǎn)能可達(dá)4t/h；GTMS-127型最高產(chǎn)能可達(dá)5t/h。

（2） 運(yùn)行很穩(wěn)定。

低壓大氣量，運(yùn)行負(fù)壓大，不存在“反噴”現(xiàn)象，因此質(zhì)量很穩(wěn)定。

（3） 粉碎效果好。

陶襯耐磨耐腐不污染產(chǎn)品，粉碎的金紅石型鈦白粉成品粒度分布均勻。

（4） 使用壽命長。

整機(jī)壽命10年以上，噴嘴和出料口分級圈壽命三年以上，陶襯可磨產(chǎn)品1.5萬噸以上。

（5）維修更便捷 。

大型組合式陶襯結(jié)構(gòu)，安裝維修更省時。

（6） 運(yùn)行成本低。

運(yùn)行壓力最低可達(dá)1.0MPa，粉碎汽固比最低達(dá)1.1，綜合運(yùn)行成本降低30%～50%；在熱電聯(lián)運(yùn)工況下，由于所需余汽工作壓力低，可以多發(fā)電。

3 性能參數(shù)

4結(jié)構(gòu)說明

如圖1、圖2所示，GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)主要是由兩級噴射器和一只扁平式磨體組成。一級噴射器由一級噴嘴、加料漏斗、一級噴射器襯里、撞擊板組成；二級噴射器由二級噴嘴、二級噴射器襯里組成；磨體由進(jìn)料口、中圈、上下陶蓋、金屬外套、出料口組成。兩只噴嘴結(jié)構(gòu)為超音速設(shè)計(jì)；過流部件：兩個噴射器襯里、陶中圈、上下陶蓋、出料口內(nèi)襯等零件為高強(qiáng)度耐高溫耐磨工程陶瓷材質(zhì)制造；兩只噴嘴、撞擊板、撞擊室襯套、磨體進(jìn)料口襯里及弧形襯板、出料口分級圈、中圈沖刷板等零件為高強(qiáng)度金屬陶瓷或特種合金制造；整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，型式獨(dú)特，簡潔高效，外形美觀。

5工作原理

如圖1、圖2所示，GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)的工作原理：物料經(jīng)進(jìn)料裝置定量送入加料漏斗中，一級噴嘴噴出的高速高壓過熱蒸汽吸入物料，在一級文丘里管里均勻混合后，沖向撞擊板，物料通過撞擊得到初次粉碎；二級噴嘴噴出的高速高壓過熱蒸汽吸入初次粉碎過的物料，在二級文丘里管里均勻混合后，沿著扁平式磨體內(nèi)腔的側(cè)壁沖進(jìn)磨體，在磨體內(nèi)形成一個高速旋轉(zhuǎn)的環(huán)流；磨腔中的物料受到高溫高壓蒸汽流有規(guī)律的沖擊，造成物料互相撞擊、剪切，并與磨腔周壁及上、下蓋的反撞擊，形成三種粉碎條件，達(dá)到粉碎目的。磨腔中陶瓷上下蓋的工作平面上增加了若干圈上下對應(yīng)的導(dǎo)流凹槽，可以起到引導(dǎo)環(huán)流和增加分級銳度的作用，提高了氣流粉碎機(jī)自行分級效果。在粉碎過程中細(xì)度不同的粉粒在旋轉(zhuǎn)環(huán)流中造成不同的離心力，粗粒拋向周邊，繼續(xù)著粉碎過程，合格細(xì)度的物料由于失去離心力而被排氣氣流帶走經(jīng)出料口通過管道直接送至鋪集裝置收集成品，再排放純凈氣體。

6雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)具備的優(yōu)異性能

6.1運(yùn)行特別穩(wěn)定，從而保證了質(zhì)量穩(wěn)定

從理論上，前道工藝控制好的金紅石型鈦白粉（包括氯化法和鹽酸法）的后處理粉碎，工作壓力0.8 MPa以上就能滿足，典型的工況為：過熱蒸汽溫度288℃，工作壓力1.1MPa，氯化法金紅石型鈦白粉的原始顆粒比硫酸法硬些，但是，氯化法的團(tuán)聚顆粒不比硫酸法硬，因此，汽粉機(jī)的工作壓力不必太高，雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)的多個應(yīng)用實(shí)例已得到證明。

GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)只有2只噴嘴，在低壓（1.6MPa以下）大氣量下運(yùn)行，負(fù)壓大，受運(yùn)行參數(shù)變化的影響小，內(nèi)部汽粉混合環(huán)流比較穩(wěn)定，只要正確安裝到位，是不會發(fā)生所謂的“反噴料”現(xiàn)象的，所以運(yùn)行很爽；而多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)工作壓力大（2.0MPa以上），受運(yùn)行參數(shù)變化的影響大，內(nèi)部汽粉混合環(huán)流不太穩(wěn)定，運(yùn)行參數(shù)稍微變化大一點(diǎn)，就很容易發(fā)生“反噴料”現(xiàn)象，內(nèi)部汽粉混合環(huán)流急變也會使質(zhì)量產(chǎn)生波動。

6.2單機(jī)產(chǎn)能高

GTMS-107B型機(jī)最大產(chǎn)能4T/h，同規(guī)格φ1080多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)最大產(chǎn)能3T/h；GTMS-127型機(jī)最大產(chǎn)能5T/h（目前國產(chǎn)最大），φ1200多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)最大產(chǎn)能4T/h；如圖3、圖4所示，多家企業(yè)改裝GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)后增產(chǎn)增效。

6.3 粉碎的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定

6.3.1 雙噴式汽粉機(jī)有機(jī)包膜質(zhì)量好

如圖5、圖6所示，幾乎所有鈦白生產(chǎn)企業(yè)都是采用工作壓力2.5 MPa的計(jì)量泵來輸送包膜劑，壓力高，霧化效果好，有些企業(yè)也曾嘗試用蒸汽輸送過，最終還是換上2.5 MPa的計(jì)量泵；對于多噴嘴汽粉機(jī)，包膜劑是從汽粉機(jī)上蓋直接加入磨腔，尤其對于添加水油性通用型包膜劑，由于濕氣重，磨腔停留時間太短，產(chǎn)品中會有較多較大的未分散的顆粒，即使用2.5 MPa的計(jì)量泵也不行；對于雙噴式汽粉機(jī)，包膜劑是從汽粉機(jī)的二級文丘里管的入口加入，在二級文丘里管中包膜劑與鈦白粉進(jìn)行了充分的混合和分散后，再到磨腔二次混合和分散，從多家企業(yè)比較，一致認(rèn)為雙噴式汽粉機(jī)包膜質(zhì)量好。

6.3.2 粉碎的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)國際知名品牌

福建某新型鹽酸法鈦白生產(chǎn)企業(yè)，該企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品對標(biāo)某國際知名品牌，在使用多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)生產(chǎn)時，加料壓力2.5MPa，粉碎壓力2.1 MPa，由于工作壓力高，運(yùn)行工況更不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)“反噴料”現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大；改裝用我公司GTMS-107B1型雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)生產(chǎn)時，如圖7，加料壓力1.6MPa，粉碎壓力1.6 MPa，不僅能滿足生產(chǎn)要求，而且運(yùn)行很穩(wěn)定，質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，特別是氣流粉碎機(jī)內(nèi)襯為陶瓷，產(chǎn)品質(zhì)量完全可以與國際知名品牌媲美；有人擔(dān)心陶瓷內(nèi)襯易碎，我公司已有60多年陶瓷生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，完全可以在配方和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中掌控，并經(jīng)過10多年的實(shí)際使用驗(yàn)證，用戶盡可放心使用。

6.4 高效低耗、經(jīng)久耐用、綜合運(yùn)行成本低

（1）在熱電聯(lián)運(yùn)工況下，由于汽粉機(jī)所需工作壓力低，前道蒸汽可以多發(fā)電。

如圖8所示，在山東某鈦業(yè)公司10萬噸新生產(chǎn)線，采用熱電聯(lián)運(yùn)工況，由于雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)所需余汽工作壓力低，因此可以多發(fā)電。

（2） 低壓大氣量運(yùn)行，相對散熱少，安全節(jié)能又易保供。

關(guān)于汽粉運(yùn)行的能耗氣固比：有些客戶僅從現(xiàn)有蒸汽計(jì)量表耗量和高溫袋慮的排氣量大以及排氣溫度高來判斷氣流粉碎機(jī)能耗大是極不準(zhǔn)確的，應(yīng)該從以下幾方面進(jìn)行科學(xué)分析：

A、蒸汽計(jì)量的準(zhǔn)確性不僅受到溫度和壓力的雙重變化影響，還有很多影響因素，如：蒸汽流量計(jì)的品牌制造質(zhì)量、溫度和壓力的選型是否接近工況、蒸汽流量計(jì)的安裝要求十分苛刻，大多數(shù)使用廠家都達(dá)不到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此計(jì)量誤差都很大。

B、GTMS型系列雙噴式汽粉機(jī)工作壓力低，汽量大，在經(jīng)過兩級文丘里進(jìn)料管和扁平式磨體時，與鈦白粉進(jìn)行充分混合，不僅對提高分散性有好處，而且，由于汽量大，在相同系統(tǒng)散熱面積下，比多噴嘴金屬汽粉機(jī)剩余的熱量多，所以排汽溫度高一點(diǎn)，并不是能耗多。

C、因此，在無法精準(zhǔn)計(jì)量蒸汽能耗的情況下，用戶可以通過觀察鍋爐的消耗是否變化、變化多少來判斷汽粉機(jī)的能耗狀況，經(jīng)過多個用戶采用這種方法檢驗(yàn)，一致認(rèn)為，我公司生產(chǎn)的GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)不僅能耗不比多噴嘴金屬汽粉機(jī)多，而且由于蒸汽壓力低，還容易穩(wěn)定保供。

D、表2列舉幾家鈦業(yè)公司使用我公司相同進(jìn)料部件的運(yùn)行工況進(jìn)行比較。

（3）使用壽命長、維修方便快捷、維保費(fèi)用低。

對于小產(chǎn)能多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)，如采用優(yōu)質(zhì)內(nèi)襯，使用壽命還可以，但是這種機(jī)的噴嘴和出料口分級圈的壽命只有3個月，而大產(chǎn)能多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)的整體磨損壽命只有幾個月，而且維修麻煩，可能要返廠維修；GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)由于其結(jié)構(gòu)和粉碎原理上的先進(jìn)性，該機(jī)的噴嘴和出料口分級圈的壽命在3年以上，整機(jī)磨損壽命對于產(chǎn)能小的在一年以上，對于產(chǎn)能大的在半年以上，每年的維保費(fèi)用小于10元/噸，而且維修方便快捷，各零部件選用優(yōu)質(zhì)原材料嚴(yán)格規(guī)范制造，在現(xiàn)場就可以快速更換易損件。

7結(jié)語

大型耐高溫耐磨GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)的研發(fā)成功，是在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合60多年生產(chǎn)工程陶瓷和40多年生產(chǎn)陶瓷氣流粉碎機(jī)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，將兩種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，堅(jiān)持不懈，大膽創(chuàng)新的結(jié)果；也是在幾家鈦業(yè)公司的無私幫助下，雙噴式陶瓷氣流粉碎機(jī)才得以在生產(chǎn)線上進(jìn)行了若干次試驗(yàn)和不斷改進(jìn)，最終獲得成功，已有多位鈦白行業(yè)專家認(rèn)為該機(jī)是跨越式創(chuàng)新成果，是傳統(tǒng)多噴嘴扁平式氣流粉碎機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，可以解決鈦白行業(yè)最后一個痛點(diǎn)。該產(chǎn)品有著優(yōu)異的性能價格比，市場前景廣闊。

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作者簡介：丁紅衛(wèi)，男，（1966-），江蘇人，工程師，從事流體機(jī)械新產(chǎn)品研發(fā)工作。