超細(xì)粉碎技術(shù)在化纖消光用鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　粉體技術(shù)是以粉末和顆粒為對(duì)象 , 研究其加工及性質(zhì)的一門新型的邊緣學(xué)科 , 是適應(yīng)現(xiàn)代化工、電子、生物及其他新材料、新工藝對(duì)礦物及其他原材料的細(xì)度要求而發(fā)展的一項(xiàng)新的工藝技術(shù)。化纖消光用鈦白粉是將粒度為 0. 043 mm(325 目 ) 的銳鈦型二氧化鈦粉體深加工成產(chǎn)品粒度小于 0. 005 mm (2 500 目 ) 的二氧化鈦粉末 , 屬于超細(xì)粉碎的范疇( 對(duì)于金屬礦物 , 產(chǎn)品粒度小于 0. 010 mm 為超細(xì)粉 ) 。由于產(chǎn)品細(xì) , 產(chǎn)品的比表面積和比表面能都大大增加。產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生很大的變化 , 解決產(chǎn)品的團(tuán)聚也成了關(guān)鍵?；w消光用鈦白粉的生產(chǎn)工藝過(guò)程有 : 粉體的澄清過(guò)程 ( 即溶解沉淀晶核成為粉體粒子 ); 粉體的分散、表面改性及微膠囊覆膜過(guò)程 ; 粉體的干燥過(guò)程 ; 粉體的粉碎及收集過(guò)程。
　　1 　粉體的澄清過(guò)程
　　將一定量的 0. 043 mm(325 目 ) 的銳鈦型二氧化鈦和水通過(guò)加料裝置加入到一攪拌槽中 , 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的攪拌 , 讓粉體在水中均勻分散 , 然后控制打開(kāi)攪拌槽底部的過(guò)濾閥 , 混合液靠重力流入低位的若干澄清槽。粉體的澄清過(guò)程是超細(xì)鈦白粉制作的關(guān)鍵 , 它直接影響到后續(xù)的粉體的分散、表面改性及微膠囊覆膜過(guò)程以及成品的粒度。粉體的沉降時(shí)間和沉降容積基于下述理論 : 將粉體置于溶劑 ( 水 ) 中攪拌至靜止 , 粉體粒子在溶劑中沉降 , 上部先變?yōu)橥该?, 粉體在容器底部沉淀 , 沉淀粉體上部的透明面 ( 沉降面 ) 和位于下部已沉淀的表面 ( 沉積面 ) 離底部的高度隨著時(shí)間的變化而變化。沉降高度 h 按 h = vt 計(jì)算 , 式中 v 為沉降速度 , t 為沉降時(shí)間 ; 沉降容積 V 按 V = hA 計(jì)算 , 式中 A 為沉降的截面積。沉降容積與粉體的凝集性有關(guān) , 凝集性大的粉體 , 其沉降容積和沉降速度也大。沉降容積受粉體和液體的極性影響。該澄清過(guò)程的溶劑是純的、單一的 , 所以水的極性和粉體的極性決定了沉降容積。二氧化鈦粉體在水中的沉降容積為 1. 1 mL/g , 沉降速度根據(jù) 若干次實(shí)驗(yàn)得出一經(jīng)驗(yàn)值 , 由此計(jì)算出沉積面的高度和沉降時(shí)間。沉降時(shí)間的控制決定了相同規(guī)格的澄清槽數(shù)量的分配。這樣就能保證整個(gè)工藝的連續(xù)性。每個(gè)澄清槽中沉積面上方的均勻性液體 , 通過(guò)不同高度的開(kāi)孔依次高位溢流到后續(xù)進(jìn)行的粉體的分散、表面改性及微膠囊覆膜過(guò)程的工序。料漿液槽下部的沉積二氧化鈦粉體則通過(guò)放料閥進(jìn)入濕式攪拌磨 , 磨好的細(xì)粉漿經(jīng)計(jì)量控制返回到攪拌槽 , 構(gòu)成局部閉路循環(huán)。

　　2 　粉體的分散、表面改性及微膠囊覆膜過(guò)程
　　粉體的分散和許多因素有關(guān) , 為了使其分散良好 , 粒子之間的相互作用力要大 , 粒子和分散介質(zhì)的親和性要好。作用在粒子之間的排斥力產(chǎn)生的原因大致有 :
　?。?）、在液體中分散的粉體粒子表面具有大量的同種電荷 , 粒子間因帶同種電荷而相斥 ;
　?。?）、由于分散在介質(zhì)中的粉體其粒子表面吸附 , 形成的吸附層之間隨粒子接近而相互排斥。為使粒子表面電荷多 , 一般在分散體中加入電解質(zhì) , 使在表面吸附。本鈦白粉生產(chǎn)工藝中我們加入氨水作電解質(zhì) , 使粉體帶上同種電荷 , 這樣對(duì)以后產(chǎn)品的收@@@@有很大好處。成品粉碎后不易團(tuán)聚 , 能較好地保證產(chǎn)品的細(xì)度。為了使吸附層之間的排斥力增大 , 使粒子表面吸附高分子物質(zhì)、界面活性物質(zhì) , 經(jīng)過(guò)改性后 , 粉體具有較好的分散體系 , 能保證較好較細(xì)地微膠囊覆膜 , 保證了后續(xù)的粉體的干燥和粉體的粉碎及收集過(guò)程。

　　3 　粉體的干燥過(guò)程
　　去氨后的漿液送入高速離心噴霧干燥器。由于界面活性劑在溫度超過(guò) 288 ℃ 時(shí)顏色會(huì)發(fā)生變化 , 從而影響鈦白粉的白度和產(chǎn)品質(zhì)量 , 所以將噴霧干燥器的進(jìn)口溫度設(shè)定為 280 ℃ 。為了保證在布袋收集器前 , 鈦白粉在管路內(nèi)不黏壁 , 設(shè)定噴霧干燥器粉體出口溫度為 120 ℃ 。經(jīng)過(guò)物料衡算和熱平衡計(jì)算決定噴霧干燥器的系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。

　　4 　粉體的粉碎及收集過(guò)程
　　高速氣流粉碎技術(shù)是今后發(fā)展超細(xì)粉碎機(jī)的方向。氣流粉碎的介質(zhì)有 : 壓縮空氣、過(guò)熱蒸汽和惰性氣體。在化纖消光用鈦白粉生產(chǎn)工藝中 , 由于用壓縮空氣進(jìn)行氣流粉碎會(huì)使鈦白粉粉體二次帶上靜電荷 , 可能會(huì)使粉體粒子帶上不同電荷 , 從而使成品發(fā)生團(tuán)聚 , 影響產(chǎn)品的細(xì)度 , 設(shè)備投資也相應(yīng)增加 ; 而用過(guò)熱蒸汽則可以消除上述不利因素 , 然而進(jìn)入氣流粉碎機(jī)的過(guò)熱蒸汽溫度最佳要在 300 ℃ 以上 , 蒸汽壓力 1. 0 MPa 左右 , 才能保證收集器出口氣體溫度在露點(diǎn)以上 , 可是這樣的溫度對(duì)界面活性劑又很不利 , 工藝流程相對(duì)復(fù)雜 , 設(shè)備投資也大大增加。所以我們選用了機(jī)械式超細(xì)粉碎機(jī)。機(jī)械式超細(xì)碎粉機(jī)由機(jī)座、機(jī)殼、兩端由軸承支承的水平主軸 , 以及裝在軸上的若干葉輪刀片所構(gòu)成 , 通過(guò)電動(dòng)機(jī)直聯(lián)主軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。其粉碎原理是 : 來(lái)自噴霧干燥 器的 0. 14 mm(100 目 ) 的鈦白粉顆粒 , 由加料器定量連續(xù)加入粉碎室內(nèi) , 粉碎葉輪具有 30 °的扭轉(zhuǎn)角 , 有助于形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)壓 , 后段的若干葉輪不具有扭轉(zhuǎn)角 , 形成氣流阻力。前段的葉輪形成的風(fēng)壓在粉碎室引起氣流循環(huán) , 顆粒之間相互沖擊、碰撞、摩擦、剪切 ; 同時(shí)受離心力作用 , 顆粒沖擊內(nèi)壁受到撞擊、摩擦、剪切 , 被反復(fù)地粉碎成細(xì)粉 , 這樣 , 粗顆粒在前段隨加入的新物料連續(xù)被粉碎 , 細(xì)粉趨于氣流中心 , 由風(fēng)機(jī)吸走 , 經(jīng)布袋收集器收集。粉碎產(chǎn)品的粒度可以通過(guò)調(diào)節(jié)粉碎機(jī)風(fēng)量 ( 由粉碎機(jī)后端的風(fēng)門控制 ) 來(lái)控制。實(shí)踐證明 , 粉碎產(chǎn)品的粒度隨風(fēng)量增加而增大 , 產(chǎn)量也隨之增高。