雙噴式陶瓷氣流粉碎機在鈦白生產中的應用

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在鈦白行業的應用為例，介紹了該機的結構、工作原理、性能特點、應用前景。該機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的專用設備，應用在這種工況下，相比傳統的多噴嘴扁平式氣流粉碎機，該機具有優質高產、高效低耗、運行穩定、經久耐用的優勢，滿足了現代超微粉體生產要求。國際上這種結構類型的氣流粉碎機才剛剛誕生十幾年，就已經得到了用戶的普遍認可，成為了這種解磨工況的首選設備。

關鍵詞：陶瓷氣流粉碎機；雙噴式；性能特點

1引言

在鈦白粉生產的后處理工序有一個關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，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，淘汰了在該崗位工作和質量都不穩定的多噴嘴扁平式氣流粉碎機，由于它的制造難度較大，所以，到目前為止，國內鈦白粉行業還是以多噴嘴扁平式氣流粉碎機為主，這是無奈的選擇，成為了鈦白行業裝備選擇的3個痛點之一，至今未能解決的最后一個痛點。

我公司于上世紀五十年代就開始生產工程陶瓷，于上世紀八十年代開始生產陶瓷氣流粉碎機，是國內最早生產多噴嘴扁平式陶瓷氣流粉碎機的廠家；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的研發，投入巨資，經過10多年的潛心研究和應用，在使用中，進行了多次現場調試和不斷改進，在研發和應用過程中積累了豐富的經驗，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。

大型耐高溫雙噴式陶瓷氣流粉碎機代表了目前國際上最新的氣流粉碎機發展趨勢，我公司在吸取傳統的單噴式氣流粉碎機和多噴嘴扁平式氣流粉碎機優點的基礎上，優化設計而成；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口的扁平式磨體相串聯的結構型式，無研磨噴嘴，可同時進行兩級粉碎及自行分級，不僅具有高效的粉碎及分級性能，而且產能高、汽耗少、運行穩定可靠，可拆卸的高科技含量的大型工程陶瓷內襯，既耐磨損，又不污染產品，且更換方便，在工業上得到了越來越廣泛的應用。

2" 概述

2.1 外形及結構（見圖1）

2.2 性能特點

（1）單機產能高。

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

（2） 運行很穩定。

低壓大氣量，運行負壓大，不存在“反噴”現象，因此質量很穩定。

（3） 粉碎效果好。

陶襯耐磨耐腐不污染產品，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，陶襯可磨產品1.5萬噸以上。

（5）維修更便捷 。

大型組合式陶襯結構，安裝維修更省時。

（6） 運行成本低。

運行壓力最低可達1.0MPa，粉碎汽固比最低達1.1，綜合運行成本降低30%～50%；在熱電聯運工況下，由于所需余汽工作壓力低，可以多發電。

3 性能參數

4結構說明

如圖1、圖2所示，GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機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；磨體由進料口、中圈、上下陶蓋、金屬外套、出料口組成。兩只噴嘴結構為超音速設計；過流部件：兩個噴射器襯里、陶中圈、上下陶蓋、出料口內襯等零件為高強度耐高溫耐磨工程陶瓷材質制造；兩只噴嘴、撞擊板、撞擊室襯套、磨體進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度金屬陶瓷或特種合金制造；整機結構緊湊，型式獨特，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的工作原理：物料經進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，沿著扁平式磨體內腔的側壁沖進磨體，在磨體內形成一個高速旋轉的環流；磨腔中的物料受到高溫高壓蒸汽流有規律的沖擊，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的導流凹槽，可以起到引導環流和增加分級銳度的作用，提高了氣流粉碎機自行分級效果。在粉碎過程中細度不同的粉粒在旋轉環流中造成不同的離心力，粗粒拋向周邊，繼續著粉碎過程，合格細度的物料由于失去離心力而被排氣氣流帶走經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具備的優異性能

6.1運行特別穩定，從而保證了質量穩定

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，氯化法的團聚顆粒不比硫酸法硬，因此，汽粉機的工作壓力不必太高，雙噴式陶瓷氣流粉碎機的多個應用實例已得到證明。

GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機只有2只噴嘴，在低壓（1.6MPa以下）大氣量下運行，負壓大，受運行參數變化的影響小，內部汽粉混合環流比較穩定，只要正確安裝到位，是不會發生所謂的“反噴料”現象的，所以運行很爽；而多噴嘴扁平式氣流粉碎機工作壓力大（2.0MPa以上），受運行參數變化的影響大，內部汽粉混合環流不太穩定，運行參數稍微變化大一點，就很容易發生“反噴料”現象，內部汽粉混合環流急變也會使質量產生波動。

6.2單機產能高

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

6.3 粉碎的產品質量優質穩定

6.3.1 雙噴式汽粉機有機包膜質量好

如圖5、圖6所示，幾乎所有鈦白生產企業都是采用工作壓力2.5 MPa的計量泵來輸送包膜劑，壓力高，霧化效果好，有些企業也曾嘗試用蒸汽輸送過，最終還是換上2.5 MPa的計量泵；對于多噴嘴汽粉機，包膜劑是從汽粉機上蓋直接加入磨腔，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，產品中會有較多較大的未分散的顆粒，即使用2.5 MPa的計量泵也不行；對于雙噴式汽粉機，包膜劑是從汽粉機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，從多家企業比較，一致認為雙噴式汽粉機包膜質量好。

6.3.2 粉碎的產品質量達標國際知名品牌

福建某新型鹽酸法鈦白生產企業，該企業生產的產品對標某國際知名品牌，在使用多噴嘴扁平式氣流粉碎機生產時，加料壓力2.5MPa，粉碎壓力2.1 MPa，由于工作壓力高，運行工況更不穩定，經常出現“反噴料”現象，產品質量波動較大；改裝用我公司GTMS-107B1型雙噴式陶瓷氣流粉碎機生產時，如圖7，加料壓力1.6MPa，粉碎壓力1.6 MPa，不僅能滿足生產要求，而且運行很穩定，質量優質，特別是氣流粉碎機內襯為陶瓷，產品質量完全可以與國際知名品牌媲美；有人擔心陶瓷內襯易碎，我公司已有60多年陶瓷生產的經驗，完全可以在配方和結構設計中掌控，并經過10多年的實際使用驗證，用戶盡可放心使用。

6.4 高效低耗、經久耐用、綜合運行成本低

（1）在熱電聯運工況下，由于汽粉機所需工作壓力低，前道蒸汽可以多發電。

如圖8所示，在山東某鈦業公司10萬噸新生產線，采用熱電聯運工況，由于雙噴式陶瓷氣流粉碎機所需余汽工作壓力低，因此可以多發電。

（2） 低壓大氣量運行，相對散熱少，安全節能又易保供。

關于汽粉運行的能耗氣固比：有些客戶僅從現有蒸汽計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能耗大是極不準確的，應該從以下幾方面進行科學分析：

A、蒸汽計量的準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：蒸汽流量計的品牌制造質量、溫度和壓力的選型是否接近工況、蒸汽流量計的安裝要求十分苛刻，大多數使用廠家都達不到規范標準，因此計量誤差都很大。

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

C、因此，在無法精準計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的能耗狀況，經過多個用戶采用這種方法檢驗，一致認為，我公司生產的GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機不僅能耗不比多噴嘴金屬汽粉機多，而且由于蒸汽壓力低，還容易穩定保供。

D、表2列舉幾家鈦業公司使用我公司相同進料部件的運行工況進行比較。

（3）使用壽命長、維修方便快捷、維保費用低。

對于小產能多噴嘴扁平式氣流粉碎機，如采用優質內襯，使用壽命還可以，但是這種機的噴嘴和出料口分級圈的壽命只有3個月，而大產能多噴嘴扁平式氣流粉碎機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由于其結構和粉碎原理上的先進性，該機的噴嘴和出料口分級圈的壽命在3年以上，整機磨損壽命對于產能小的在一年以上，對于產能大的在半年以上，每年的維保費用小于10元/噸，而且維修方便快捷，各零部件選用優質原材料嚴格規范制造，在現場就可以快速更換易損件。

7結語

大型耐高溫耐磨GTMS型系列雙噴式陶瓷氣流粉碎機的研發成功，是在吸收國外先進技術的基礎上，結合60多年生產工程陶瓷和40多年生產陶瓷氣流粉碎機的技術和經驗，將兩種技術有機結合，堅持不懈，大膽創新的結果；也是在幾家鈦業公司的無私幫助下，雙噴式陶瓷氣流粉碎機才得以在生產線上進行了若干次試驗和不斷改進，最終獲得成功，已有多位鈦白行業專家認為該機是跨越式創新成果，是傳統多噴嘴扁平式氣流粉碎機的更新換代產品，可以解決鈦白行業最后一個痛點。該產品有著優異的性能價格比，市場前景廣闊。

參考文獻

[1]畢勝，2023年中國鈦白粉行業的現狀、未來及發展[J].鋼鐵釩鈦2024，045（01）1-3.

[2]楊宗志，超微氣流粉碎[M].化學工業出版社，1995.

[3]陳朝華，鈦白粉生產技術問答[M].化學工業出版社，1998.

作者簡介：丁紅衛，男，（1966-），江蘇人，工程師，從事流體機械新產品研發工作。