碾磨方法
2023-05-06 21:32:36 1
專利名稱：碾磨方法
技術領域：
本發明涉及一種碾磨顆粒物料的方法，尤其涉及一種向一臺噴射式碾磨機中餵入顆粒物料的改進方法。
目前人們已經知道有一些類型的噴射式碾磨機，顆粒物料在這種碾磨機中被一股氣體射流所夾帶，使之衝撞一個目標或者與其它粒子碰撞而減小尺寸。在這種噴射式碾磨機中，射流中所用氣體(典型的為蒸汽)的能量是很大的，因此如何儘可能有效地利用這些能量是非常重要的。
本發明的目的就在於提供一種比目前為止所有的方法都要更能有效地利用能量的碾磨顆粒物料的方法。
按照本發明，碾磨顆粒物料的方法包括使一種氣體通過一臺噴射式碾磨機的一個噴嘴，同時從一個存有物料的儲存罐中通過一個入口餵入該顆粒物料，使該物料被氣體夾帶並將這樣形成的氣體及夾帶的物料的混合物送入噴射式碾磨機中，其中，儲存罐中的顆粒物料量不足以充滿儲存罐，因此產生一個罐空量，在該罐空中有一壓力維持在高於大氣壓的氣體，氣體的壓力至少高於大氣壓0.05MPa，但低於氣體被引向噴嘴時的壓力。
本發明的方法適用於任何這樣的噴射式碾磨機，即其中碾磨是通過將顆粒物料餵到由噴嘴噴出的氣流中而實現的。例如，這種物料可以用在諸如美國專利US2032827中所述約束的渦漩式碾磨機中，英國專利GB2111855中所述的「折線形」碾磨機(「dog-leg」)中，或者用在由GB667763或GB2209481中所述的採用相對的噴嘴的碾磨機中。它尤其適用於英國專利GB2197804中所述的噴射式碾磨機，因此在此之後本方法將針對這種噴射式碾磨機進行更加全面的介紹。
這樣，按照本發明的一個優選實施例，一種碾磨顆粒物料的方法包括使一種氣體通過第一噴嘴，同時通過一個入口從存有物料的儲存罐中餵入所述顆粒物料，使之被氣體所夾帶，使被夾帶的物料和氣體通過一個與第一噴嘴在軸向上成直線對準的並由於所述入口而與該第一噴嘴隔開的第一文丘裡管，使得物料和氣體撞擊到一個與第一噴嘴和第一文丘裡管的軸線成一偏轉角設置的撞擊碾磨麵上，並由此被偏轉，將一氣體供給一個第二噴嘴，該噴嘴與所述撞擊碾磨麵相隔一定距離，並且具有一條與第一噴嘴和第一文丘裡管的軸線偏轉線成橫向的縱向軸線，供入的氣體用於夾帶從撞擊碾磨麵偏轉過來的物料，使所夾帶的偏轉物料和氣體通過一個與第二噴嘴成軸向直線對準的第二文丘裡管，從而進入一個圓筒形分離室，該圓筒形分離室有一個周壁和一些用於排出氣體和顆粒物料的出口以及包括所述第二文丘裡管的、並穿過周壁而延伸的餵料裝置，使已碾磨的顆粒物料從氣體中分離出來，並將分離開的已碾磨顆粒物料和氣體分開地從分離室中排出，其中，儲存罐中顆粒物料的量不足以充滿儲存罐，因此產生一定的罐空，一氣體在高於大氣壓力的壓力下被保持在該罐空中，罐空中氣體的壓力至少高於大氣壓力0.05MPa，但低於將氣體引入第一噴嘴的壓力。
利用壓力將顆粒物料餵入到本發明優選方法所採用的碾磨機中，使有可能應用比在大氣壓力下餵入顆粒物料合適的文丘裡管直徑還要小的第一文丘裡管。較小的文丘裡管直徑可使撞擊碾磨麵處的撞擊速度增加，因此使碾磨效率更高。從而有可能減少供給第一噴嘴的氣體量而又不會降低所生產的碾磨顆粒物料的質量。
這種方法尤其用在要將顆粒物料粉磨成一個小的控制尺寸範圍的場合，特別是適用諸如顏料這類粉料產品，這種產品的特性根據其尺寸的變化而改變。
諸如二氧化鈦，二氧化矽，矽酸鹽，氧化鋁，銻顏料，鈣顏料，碳黑，氧化鐵，氧化鉛，氧化鋅和氧化鋯等這樣的無機顏料都適合在這種改進的碾磨機中進行碾磨。其它材料，如有機彩色顏料和醫藥組分可在採用合適的碾磨氣體時在這種碾磨機中碾磨。
典型地，本發明的方法在生產顏料中作為最後一個工序階段進行實施。例如一種乾燥並塗敷了的二氧化鈦顏料在即將包裝之前按照本發明的方法進行碾磨。但是，顆粒物料在餵入碾磨機之前就進行乾燥並不是很關鍵的，因為該碾磨機可以作為一種碾磨機加乾燥機的組合來使用。
在本發明的方法中，顆粒物料被貯存在一個存儲罐中，物料由此儲存罐供入噴射式碾磨機中。儲存罐中存在一個罐空，其中壓力維持在至少高出大氣壓力0.05MPa。罐空中的實際氣體壓力取決於本方法中採用的碾磨機的設計結構參數。在本發明的優選方法中，罐空中氣體的壓力通常維持在高於大氣壓力0.1至0.3MPa。
用於維持儲存罐中壓力的氣體可以是與顆粒物料相容的氣體，例如可以使用象氮氣或二氧化碳這樣的不活潑氣體，但為了方便起見，最好用空氣。
儲存罐維持在一個高於大氣壓的壓力，並且本發明的方法最好是連續地使用。因此有必要為儲存罐配備一種向加壓儲存罐中連續添加顆粒物料的機構。一種合適的機構包括一種由西屋公司製造的氣鎖，稱為西屋德容(Derion)氣鎖。在這種氣鎖中，粉粒在大氣壓力下落入一個腔槽中。這種腔槽能被旋轉，直到它通過一個加壓容器，此時粉粒在重力下落下，或者在需要時藉助一種吹洗氣流而落下。腔槽不斷旋轉直到在它重新填充粉粒之前被通向大氣壓力。
本發明的方法適用於任何尺寸的碾磨機，從而能產生所要求的碾磨物料的生產率，因此適用於實驗室碾磨機和直到工廠用大尺寸的碾磨機。
在用本發明方法的優選實施例中，第一和第二噴嘴和相關的文氏管喉部的尺寸可以在一個很寬的尺寸範圍中選取，通過第一和第二噴嘴輸送的氣體也可以在很寬的壓力範圍內輸入，以便與具體的噴嘴尺寸和所要求的產品特性相匹配。在一個特別優選的方法中，碾磨機的第一文氏管喉部截面積與第一噴嘴的截面積之比約為3∶1，第二文氏管喉部截面積與第二噴管截面積之比約為10∶1，工作壓力為2MPa。
任何合適的氣體都可以用於在碾磨機中夾帶和輸送要碾磨的物料。蒸汽或一種不活潑氣體可以和空氣一樣地使用。需要時可以對氣體加熱，在蒸汽情況下所選取的過熱度可控制所用氣體的溫度。一般來說，供入第一和第二噴嘴的氣體的壓力至少為0.5MPa，最好為至少1MPa。
在優選的實施例中，可以看到，氣體被分別供給第一和第二噴嘴。在一個具體的結構中，供氣速度是這樣的，第二噴嘴所供蒸汽的流速達到第一噴嘴的兩倍。如果希望的話，還可以通過一個或多個在分離室周壁中的入口將附加的氣體引入分離室中。經周壁中的附加入口供入分離室中的氣體總量可以基本上相等於或少於經第一噴嘴供入碾磨機中的氣量。
一般地，適用於本發明方法中的噴射式碾磨機結構材料不是很嚴格的，合適的材料包括不鏽鋼或陶瓷材料。在優選的實施例中，採用陶瓷材料用作撞擊面是有利的，因為它不易產生對顆粒物料不希望有的汙染。
現在通過例子並且對照附圖來說明適用於本發明優選方法的一種設備形式。附圖中
圖1是一個噴射式碾磨機部分剖視的示意圖;
圖2是該噴射式碾磨機部分平面剖視圖如
圖1所示，一臺噴射式碾磨機配備了一個具有大致為錐形的底2的儲存罐1，經入口3與碾磨機相連通。儲存罐1上有一個供給壓縮氣體的供給管4，向儲存罐1供給顆粒物料的裝置包括一個裝在一個可旋轉的氣鎖6上方的料鬥5，氣鎖6有一些氣鎖腔槽7。料鬥5也配備了一個密封件8和排氣管9。
第一個噴嘴10沿軸向直線對準第一個文氏管11，但兩者之間被入口3隔開。設有一個撞擊面12，用於接收來自文氏管11的物料並使已碾磨的顆粒物料偏向第二噴嘴13，該噴嘴13配有一個與之軸向直線對準的文氏管14。第二文氏管14構成一個特殊的顆粒物料餵入裝置，使顆粒物料穿過圓筒形室的壁16上的入口15。
圓筒形室17的筒形壁16中相間設置了一些氣體入口18，用於將附加的氣體引入到圓筒形室17中。圓筒形室17中部有一個出氣口19，在其對面與之軸向直線對準的是一個已碾磨顆粒的排出口20。
在運行時，要碾磨的顆粒物料經料鬥5餵入氣鎖腔槽7中。氣鎖6是轉動的，這樣就將一批顆粒物料供入儲存罐1中，儲存罐1中的氣體則從氣鎖腔槽7經排氣管9排到大氣中。儲存罐中的壓力維持在大氣壓之上，如果需要，則可以經供給管4供入氣體。
顆粒物料由入口3餵入，被噴嘴10噴入的氣體夾帶，這種氣體和夾帶的物料一起通過文氏管11引向撞擊面12，物料在被偏轉到第二噴嘴13之前與撞擊面相撞而受到碾磨。從第二噴嘴13流出的氣體夾帶由撞擊面12偏轉來的物料，由於第二文氏管14的影響而產生一個壓降，同時使要在撞擊面12上碾磨的顆粒物料的流速增加。被撞擊的物料在被氣體夾帶並通過第二文氏管後，基本上沿切向經入口15流入圓筒形室17的入口，同時從該室的氣體入口18引入附加氣體，使室17中的氣體流動增加，由此增加由於顆粒相互碰撞而在那裡產生的碾磨效果。隨著氣態流體和已碾磨的顆粒被輸向室17的中部，氣體的流速變得不足以支持已碾磨的顆粒，則顆粒從其排出口20排出室17外，而廢氣和任何尺寸極小的顆粒物料則從氣體排出口19排出。
本發明的方法提供了一種用噴射式碾磨機進行碾磨的更加有效的方法。同已知在大氣壓力下餵入物料相比，利用壓力餵入顆粒物料能夠減小所要求的第一文氏管的尺寸。這樣碾磨一定量的二氧化鈦所要求的蒸汽量估計能減少約25%。
本發明由以下例子加以說明。
例1在類似於
圖1的設備中，已塗敷的二氧化鈦顏料從一個常規的二氧化鈦顏料生產設備的乾燥機中卸出，以1噸/小時的速率餵到料鬥中，再由旋轉氣鎖輸入儲存罐中。以50升/秒的速率將壓縮空氣供入儲存罐，其中的壓力維持在高於大氣壓力0.15MPa。
將表壓為1MPa的蒸汽供至第一和第二噴嘴，第一和第二文氏管的喉部直徑分別為30毫米和63毫米，所用蒸汽總量為1.8噸/小時。沒有蒸汽供給圓筒形室的氣體入口18中。
為了進行比效，將相似的顏料在大氣壓力下供入一個噴射式碾磨機中，其不同之處是裝配了一個喉直徑為40毫米的第一文氏管，所用蒸汽量為1.8噸/小時。
能表明碾磨機效率的是所生產顏料的表面積，它是通過測量所需水量來進行估計的。採用本發明的方法碾磨的顏料所需水量比在供給系統上採用大氣壓力時碾磨的顏料要高出近7%。
例2如例1中，採用一個類似於
圖1所示的設備，將二氧化鈦顏料以3.6噸/小時的速率餵入到一個噴射式碾磨機中。壓縮空氣在200升/秒的速率下供入儲存罐中，該罐中維持一個比大氣壓高0.1MPa的壓力。
表壓為1MPa的蒸汽供至第一噴嘴，表壓為0.6MPa的蒸汽供到第二噴嘴。第一和第二文氏管的喉部直徑分別為68毫米和145毫米。總的蒸汽流量為12噸/小時，沒設有蒸汽供到圓筒形室的氣體入口18中。
所得到的產品被放到一種印刷油墨成分中進行測試，並且為了進行比效，用一種二氧化鈦顏料配製一份標準油墨，這種二氧化鈦顏料是在一個採用大氣壓力下將顏料餵入相似的碾磨機中進行碾磨的，該碾磨機中的第一文氏管喉部直徑為92毫米，且蒸汽流量相同。含有該例子中的顏料的油墨，其表面光澤度比標準油墨約高15%。
例3如例1中，採用一個類似於
圖1所示的設備將二氧化鈦在5.9噸/小時的速率下餵入到一噴射式碾磨機中。壓縮空氣在160升/秒的速率下供入一個儲存罐中，其中維持一個比大氣壓約高0.05MPa的壓力。
表壓為1MPa的蒸汽供到第一噴嘴，表壓為0.3MPa的蒸汽供到第二噴嘴。第一和第二文氏管的喉部直徑分別為84毫米和145毫米。總的蒸汽流量為10噸/小時，沒有蒸汽供到圓筒形室的氣體入口18。
如圖2中那樣，產品被置於一種印刷油墨中與一種標準顏料進行比效。這種標準顏料是採用大氣壓力餵料系統的一個類似的碾磨機中碾磨的，第一文氏管的喉部直徑為92毫米，蒸汽流量為15噸/小時。含有例3的顏料的油墨，其光澤水平比含有標準顏料的油墨要好5%。
權利要求
1.一種碾磨顆粒物料的方法，包括使一種氣體在一臺噴射式碾磨機的一個噴嘴中通過，同進通過一入口供入所述顆粒物料，使之被所述氣體夾帶，將這樣形成的氣體和被夾帶顆粒的混合物輸送到一臺噴射式碾磨機中，其特徵是，所述顆粒物料是從一個儲存罐中通過一個入口餵入的，儲存罐中的顆粒物料量不足以充滿儲存罐，從而產生一定的罐空，在罐空中維持一種在高於大氣壓的壓力氣體，在該罐空中的氣體的壓力至少高於大氣壓力0.05MPa，但低於氣體被引入噴嘴中時的壓力。
2.一種碾磨顆粒物料的方法，包括使一種氣體通過第一噴嘴，同時通過一個入口餵入所述顆粒物料，使之被氣體所夾帶，使被夾帶的物料和氣體通過一個與第一噴嘴在軸向上成直線對準的並由於所述入口而與該第一噴嘴隔開的第一文丘裡管，使得物料和氣體撞擊到一個與第一噴嘴和第一文丘裡管的軸線成一偏轉角設置的撞擊碾磨麵上，並由此而被偏轉，將一種氣體供給一個第二噴嘴，該噴嘴與所述撞擊碾磨麵相隔一定距離，並且具有一條與第一噴嘴和第一文丘裡管軸線的偏轉線成橫向的縱向軸線;供入的氣體用於夾帶從撞擊碾磨麵偏轉過來的物料，使所夾帶的偏轉物料和氣體通過一個與第二噴嘴成軸向直線對準的第二文丘裡管，從而進入一個圓筒形分離室，該圓筒形分離室有一個周壁和一些用於廢氣和顆粒物料的出口以及包括所述第二文丘裡管的穿過所述周壁的餵料裝置，使已碾磨的顆粒物料從氣體中分離出來並將分離出的已碾磨顆粒物料和氣體分開地從分離室中排出，其特徵是，顆粒物料是從一個儲存罐中通過一個入口餵入的，儲存罐中的顆粒物料量不足以充滿儲存罐，因此產生一定的罐空，一種氣體在高於大氣壓的壓力下被保持在該罐空中，罐空中氣體的壓力至少高於大氣壓力0.05MPa，但低於氣體引入第一噴嘴的壓力。
3.按權利要求2的方法，其特徵是，罐空中氣體的壓力為大氣壓力以上0.1至0.3MPa。
4.按權利要求2或3的方法，其特徵是，氣體在至少0.5MPa的壓力下供給第一噴嘴和第二噴嘴。
5.按權利要求2至4中任一項所述的方法，其特徵是，供給第一噴嘴和第二噴嘴的氣體是蒸汽或空氣。
6.按權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵是，氣體是通過圓筒形分離室周壁中的一個或多個附加入口引入該圓筒形分離室中的。
7.按權利要求2至6中任一項所述的方法，其特徵是，撞擊碾磨麵由一種陶瓷材料構成。
8.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵是，用於在儲存罐中維持一壓力的氣體是空氣、氮氣或二氧化碳。
9.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵是，顆粒物料由一個包括一個腔槽機構的氣鎖餵入到儲存罐中，該腔槽機構可以旋轉，因此可以將在大氣壓力下從料鬥放入腔槽中的物料轉送到壓力高於大氣壓的儲存罐中。
10.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵是，顆粒物料是二氧化鈦，二氧化矽，矽酸鹽，氧化鋁，一種銻顏料，一種鈣顏料，碳黑，氧化鐵，氧化鉛，氧化鋅或者氧化鋯。
11.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵是，餵入噴射式碾磨機中的顆粒物料是溼的，該顆粒物料在噴射式碾磨機中同時進行乾燥和碾磨。
全文摘要
本發明描述了一種在噴射式碾磨機中碾磨顆粒物料的一種改進方法。物料從一儲存罐中餵入並由一種氣體夾帶，儲存罐中有一個其壓力維持在至少高於大氣壓0.05MPa但低於氣體引入噴射式碾磨機中的壓力的罐空。這種方法尤其有利於用在下述的撞擊噴射式碾磨機中，在該碾磨機中被夾帶的顆粒撞擊一個表面，而被偏轉到另一個噴嘴並進入一個圓筒形分離室中。這種方法能夠使這種撞擊碾磨機在能量利用率更高的條件下運行。
文檔編號B02C19/06GK1091337SQ9311299
公開日1994年8月31日 申請日期1993年12月23日 優先權日1992年12月24日
發明者A·J·哈道 申請人:泰奧塞集團服務有限公司