二氧化硅消光劑生產(chǎn)工藝研究

李振琦+楊威

摘要二氧化硅消光劑性能的提升對涂料生產(chǎn)有著極其重要的作用，二氧化硅消光劑的性能一旦提升，效率提升、成本降低、能耗降低。而提升二氧化硅消光劑性能，關(guān)鍵在于粉碎加工技術(shù)的好壞。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者基于節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定等目的，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備，在發(fā)展前景和應(yīng)用價值上存在利好之處。

關(guān)鍵詞消光劑；氣流粉碎；節(jié)能穩(wěn)定；新型

中圖分類號：TQl27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0161-02

二氧化硅消光劑是亞光涂料的主要材質(zhì)，其粒徑與粒度分布在亞光涂料中占據(jù)重要地位，亞光涂料一般選用平均粒徑在7Lm左右，最大粒徑不超過在16Lm的微粉化的二氧化硅作為消光劑。二氧化硅消光劑固體顆粒狀，多孔性，160—220 m2/g的比表面積，大而聚集；150—250Lm的表觀密度，小而蓬松；0.15—0.20 kg/L的粉體表觀密度。二氧化硅消光劑經(jīng)過粉碎，粉體平均粒徑降低到10Lm左右。壓實(shí)排氣能使0.04—0.05 kg/L的粉體表觀密度由蓬松變?yōu)榫o實(shí)。亞光涂料產(chǎn)生最佳消光效果的關(guān)鍵在二氧化硅消光劑的粒度分布。當(dāng)二氧化硅消光劑的粒徑與亞光涂料的干膜厚度能夠完全配合，消光效果才能達(dá)到最佳。概而言之，二氧化硅消光劑的粒度分布取決于粉碎加工技術(shù)，粉碎加工技術(shù)的好壞決定著二氧化硅消光劑的生產(chǎn)效率。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者就當(dāng)前的氣流粉碎設(shè)備、超微粉碎設(shè)備進(jìn)行了細(xì)致分析，通過實(shí)驗(yàn)和理論支持，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備。

1氣流粉碎設(shè)備

談及中國當(dāng)前二氧化硅消光劑的粉碎設(shè)備，氣流粉碎機(jī)通常有兩種，一種是扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，一種是流化床氣流粉碎機(jī)。

首先，簡要介紹了扁平式氣流粉碎機(jī)的各個配件，包含粉碎帶、研磨噴嘴、文丘里管、推料噴口、剛玉內(nèi)襯、外殼。扁平式氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——文丘里噴嘴——粉碎室——壓縮空氣——?dú)饬鞣峙涫摇郀枃娮臁?倍音速以上流速到達(dá)出口。工作原理是待粉碎物料經(jīng)研磨噴嘴噴射出，高速旋流帶動循環(huán)運(yùn)動，在強(qiáng)大的沖擊、摩擦、碰撞下粉碎二氧化硅消光劑。這樣條件下的粉碎的二氧化硅消光劑并不是一次性的，產(chǎn)生的粉末有粗粉和細(xì)粉之分，符合要求的細(xì)粉通過粉碎機(jī)中心出口進(jìn)入分離器，粉碎成功；而粗粉則繼續(xù)循環(huán)往復(fù)做循環(huán)運(yùn)動，直至達(dá)到粉碎標(biāo)準(zhǔn)。

其次，就流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行簡單敘說，流化床氣流粉碎機(jī)包含輸送裝置、雙翻版、位料顯示器1、位料顯示器2、螺旋喂料器、噴嘴、粉碎室、渦輪選粉機(jī)。相對扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但性能相對好一些。流化床氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——螺旋喂料器——粉碎室內(nèi)流態(tài)化——壓縮空氣——噴嘴——超音速狀態(tài)——高速撞擊、摩擦——粉碎。流化床氣流粉碎機(jī)的分級機(jī)將粗粉和細(xì)粉區(qū)別對待，細(xì)粉排出搜集，粗粉循環(huán)撞擊直至變?yōu)榧?xì)粉。

傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能夠符合二氧化硅消光劑在粒度上的要求，但存在能耗高、輔助設(shè)備多、操作環(huán)境差、噪聲污染重等明顯不足。1）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能耗大多在600—800 k/h，高耗能，低生產(chǎn)效率；2）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備輔助設(shè)備多，空壓機(jī)、壓縮空氣儲罐、脈沖除塵器等設(shè)備呈現(xiàn)出高費(fèi)用、大面積的特點(diǎn)；3）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備操作時由于細(xì)粉表觀密度小，讓實(shí)際操作現(xiàn)場滿目粉塵，不僅造成浪費(fèi)，而且影響操作現(xiàn)場環(huán)境。

2振動磨

當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的超微粉碎設(shè)備在介質(zhì)磨方面包含振動磨、球磨、攪拌磨等。與傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備相比，超微粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單與能耗低是其最大的特色。但由于該幾種介質(zhì)磨在粉碎過程中不能使二氧化硅消光劑達(dá)到完全粉碎的目的，而是在粉碎過程中出現(xiàn)同時再次凝聚、結(jié)塊的情況，這種情況應(yīng)用于二氧化硅的粉碎明顯還處于不能成功的狀態(tài)。

作為介質(zhì)磨設(shè)備中的節(jié)能之王，振動磨的優(yōu)異性明顯高于其他介質(zhì)磨。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，振動磨無其他兩種介質(zhì)磨的缺陷，性能和節(jié)能的特性突出?；诖耍P者在深究的基礎(chǔ)上，對并聯(lián)雙筒振動磨機(jī)進(jìn)行了猜想，通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)。

并聯(lián)雙筒振動磨包含機(jī)架、變頻調(diào)速電機(jī)、柔性聯(lián)軸器、入料口、筒體、激振器、出料口和支撐彈簧。變頻調(diào)速電機(jī)的振幅在2—6 mm。鑒于由二氧化硅消光劑蓬松、飛揚(yáng)的特點(diǎn)和振動磨的筒體缺陷，如在振動磨筒體內(nèi)加裝等距均布的隔板，隔斷筒體上部，這樣就能有效避免粉狀體亂飛，影響現(xiàn)場操作環(huán)境的狀況。

通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)中，力圖通過改變變頻調(diào)速電機(jī)的振幅和頻率的方法尋求粉碎二氧化硅消光劑最佳效果。據(jù)相關(guān)結(jié)果顯示，高轉(zhuǎn)速、低振幅條件下，二氧化硅消光劑的粉碎效果最佳效果。粉碎二氧化硅消光劑的粒度分布情況如圖1，變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速維持在3000 r/min、振幅維持在2 mm。如圖1所示，粉碎后的二氧化硅消光劑的粒度不符合正常二氧化硅消光劑對粒度的要求。循環(huán)粉碎，結(jié)果只存在細(xì)微差別，仍然不合要求，這是振動磨在粉碎過程中粉碎的同時再次凝聚、結(jié)塊的現(xiàn)實(shí)?；谶@樣的原因，即使二氧化硅消光劑粉碎的細(xì)度達(dá)到要求，長時間運(yùn)作，必將出現(xiàn)符合要求的細(xì)粉也會重新凝聚、結(jié)塊，達(dá)不到徹底粉碎的目的或做無效粉碎運(yùn)動。

圖1二氧化硅消光劑粒度分布圖

3新型粉碎設(shè)備

傳統(tǒng)氣流粉碎和振動磨各自存在自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在粉碎二氧化硅消化劑的過程中有各自可借鑒和融合的地方。鑒于以上分析，將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合優(yōu)化，克服彼此缺陷。通過振動磨粉碎二氧化硅消光劑，大約10%被粉碎的二氧化硅消光劑粒子的粒度超過15Lm，對這10%的粗粉粒子進(jìn)行進(jìn)一步分散。分散分級器在這樣的情境下被設(shè)置出來。

分散分級器的主要功能是解決10%的粗粉粒子問題，改善振動磨的缺陷，使應(yīng)用于二氧化硅消化劑的粉碎。在分散分級器內(nèi)部設(shè)計特殊腔體，腔體內(nèi)安置特殊轉(zhuǎn)子。特殊轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)——壓縮空氣進(jìn)入腔體——形成高速運(yùn)動的循環(huán)氣流，在經(jīng)過振動磨粉碎后，粗粉被導(dǎo)入分散分級器，經(jīng)過強(qiáng)大撞擊、摩擦，按照顆粒分級導(dǎo)出，細(xì)粉導(dǎo)出腔體，粗粉再次循環(huán)粉碎。經(jīng)過這樣結(jié)合，粉碎效率和粉碎效果明顯改善，粉碎后的粒度分布情況如圖2。

結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的新型粉碎設(shè)備，粉碎后的二氧化硅消光劑的顆粒粒度平均在6 lm，生產(chǎn)效率得到提升，粉碎效果良好，完全表現(xiàn)出性能優(yōu)、效率高、耗能低且完全符合二氧化硅消光劑對粒度的要求的特點(diǎn)。

圖2SiO2消光劑粒度分布情況

4結(jié)論

鑒于以上對傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)、振動磨和新型粉碎設(shè)備的分析，發(fā)現(xiàn)新型粉碎設(shè)備將振動磨和分散分級器結(jié)合用于二氧化硅消光劑的粉碎，比之傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，優(yōu)點(diǎn)突出。在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備主要有以下幾個方面：1）節(jié)能。新型粉碎設(shè)備的能耗維持在100—150 kW/h，節(jié)省75%的電能。2）輔助設(shè)備減少，進(jìn)而降低設(shè)備費(fèi)用，減小占地面積，簡化操作，維護(hù)起來也較為省力。3）無需通入壓縮空氣，這一點(diǎn)在很大程度改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境，避免粉塵飛揚(yáng)的場面?；谝陨线@三點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，就完勝傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，可見，隨著時代的不斷發(fā)展和二氧化硅消光劑粉碎設(shè)備的不斷精進(jìn)，其發(fā)展前景和應(yīng)用價值在未來將越來越好，可持續(xù)發(fā)展是未來大勢所趨，這促使粉碎設(shè)備在低耗能、重環(huán)保的路上并肩發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉坤.超微粉體分級設(shè)備的優(yōu)選設(shè)計[D].西南交通大學(xué)，2003.

[2]杜玉成，史樹麗，丁杰，等.煅燒硅藻土消光劑對涂層表面光散射的影響[J].中國粉體技術(shù)，2010（02）.

[3]趙杰，錢海燕.高分散性白炭黑的生產(chǎn)工藝和性能[J].化工新型材料，2010（02）.

endprint

摘要二氧化硅消光劑性能的提升對涂料生產(chǎn)有著極其重要的作用，二氧化硅消光劑的性能一旦提升，效率提升、成本降低、能耗降低。而提升二氧化硅消光劑性能，關(guān)鍵在于粉碎加工技術(shù)的好壞。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者基于節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定等目的，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備，在發(fā)展前景和應(yīng)用價值上存在利好之處。

關(guān)鍵詞消光劑；氣流粉碎；節(jié)能穩(wěn)定；新型

中圖分類號：TQl27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0161-02

二氧化硅消光劑是亞光涂料的主要材質(zhì)，其粒徑與粒度分布在亞光涂料中占據(jù)重要地位，亞光涂料一般選用平均粒徑在7Lm左右，最大粒徑不超過在16Lm的微粉化的二氧化硅作為消光劑。二氧化硅消光劑固體顆粒狀，多孔性，160—220 m2/g的比表面積，大而聚集；150—250Lm的表觀密度，小而蓬松；0.15—0.20 kg/L的粉體表觀密度。二氧化硅消光劑經(jīng)過粉碎，粉體平均粒徑降低到10Lm左右。壓實(shí)排氣能使0.04—0.05 kg/L的粉體表觀密度由蓬松變?yōu)榫o實(shí)。亞光涂料產(chǎn)生最佳消光效果的關(guān)鍵在二氧化硅消光劑的粒度分布。當(dāng)二氧化硅消光劑的粒徑與亞光涂料的干膜厚度能夠完全配合，消光效果才能達(dá)到最佳。概而言之，二氧化硅消光劑的粒度分布取決于粉碎加工技術(shù)，粉碎加工技術(shù)的好壞決定著二氧化硅消光劑的生產(chǎn)效率。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者就當(dāng)前的氣流粉碎設(shè)備、超微粉碎設(shè)備進(jìn)行了細(xì)致分析，通過實(shí)驗(yàn)和理論支持，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備。

1氣流粉碎設(shè)備

談及中國當(dāng)前二氧化硅消光劑的粉碎設(shè)備，氣流粉碎機(jī)通常有兩種，一種是扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，一種是流化床氣流粉碎機(jī)。

首先，簡要介紹了扁平式氣流粉碎機(jī)的各個配件，包含粉碎帶、研磨噴嘴、文丘里管、推料噴口、剛玉內(nèi)襯、外殼。扁平式氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——文丘里噴嘴——粉碎室——壓縮空氣——?dú)饬鞣峙涫摇郀枃娮臁?倍音速以上流速到達(dá)出口。工作原理是待粉碎物料經(jīng)研磨噴嘴噴射出，高速旋流帶動循環(huán)運(yùn)動，在強(qiáng)大的沖擊、摩擦、碰撞下粉碎二氧化硅消光劑。這樣條件下的粉碎的二氧化硅消光劑并不是一次性的，產(chǎn)生的粉末有粗粉和細(xì)粉之分，符合要求的細(xì)粉通過粉碎機(jī)中心出口進(jìn)入分離器，粉碎成功；而粗粉則繼續(xù)循環(huán)往復(fù)做循環(huán)運(yùn)動，直至達(dá)到粉碎標(biāo)準(zhǔn)。

其次，就流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行簡單敘說，流化床氣流粉碎機(jī)包含輸送裝置、雙翻版、位料顯示器1、位料顯示器2、螺旋喂料器、噴嘴、粉碎室、渦輪選粉機(jī)。相對扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但性能相對好一些。流化床氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——螺旋喂料器——粉碎室內(nèi)流態(tài)化——壓縮空氣——噴嘴——超音速狀態(tài)——高速撞擊、摩擦——粉碎。流化床氣流粉碎機(jī)的分級機(jī)將粗粉和細(xì)粉區(qū)別對待，細(xì)粉排出搜集，粗粉循環(huán)撞擊直至變?yōu)榧?xì)粉。

傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能夠符合二氧化硅消光劑在粒度上的要求，但存在能耗高、輔助設(shè)備多、操作環(huán)境差、噪聲污染重等明顯不足。1）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能耗大多在600—800 k/h，高耗能，低生產(chǎn)效率；2）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備輔助設(shè)備多，空壓機(jī)、壓縮空氣儲罐、脈沖除塵器等設(shè)備呈現(xiàn)出高費(fèi)用、大面積的特點(diǎn)；3）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備操作時由于細(xì)粉表觀密度小，讓實(shí)際操作現(xiàn)場滿目粉塵，不僅造成浪費(fèi)，而且影響操作現(xiàn)場環(huán)境。

2振動磨

當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的超微粉碎設(shè)備在介質(zhì)磨方面包含振動磨、球磨、攪拌磨等。與傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備相比，超微粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單與能耗低是其最大的特色。但由于該幾種介質(zhì)磨在粉碎過程中不能使二氧化硅消光劑達(dá)到完全粉碎的目的，而是在粉碎過程中出現(xiàn)同時再次凝聚、結(jié)塊的情況，這種情況應(yīng)用于二氧化硅的粉碎明顯還處于不能成功的狀態(tài)。

作為介質(zhì)磨設(shè)備中的節(jié)能之王，振動磨的優(yōu)異性明顯高于其他介質(zhì)磨。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，振動磨無其他兩種介質(zhì)磨的缺陷，性能和節(jié)能的特性突出?；诖?，筆者在深究的基礎(chǔ)上，對并聯(lián)雙筒振動磨機(jī)進(jìn)行了猜想，通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)。

并聯(lián)雙筒振動磨包含機(jī)架、變頻調(diào)速電機(jī)、柔性聯(lián)軸器、入料口、筒體、激振器、出料口和支撐彈簧。變頻調(diào)速電機(jī)的振幅在2—6 mm。鑒于由二氧化硅消光劑蓬松、飛揚(yáng)的特點(diǎn)和振動磨的筒體缺陷，如在振動磨筒體內(nèi)加裝等距均布的隔板，隔斷筒體上部，這樣就能有效避免粉狀體亂飛，影響現(xiàn)場操作環(huán)境的狀況。

通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)中，力圖通過改變變頻調(diào)速電機(jī)的振幅和頻率的方法尋求粉碎二氧化硅消光劑最佳效果。據(jù)相關(guān)結(jié)果顯示，高轉(zhuǎn)速、低振幅條件下，二氧化硅消光劑的粉碎效果最佳效果。粉碎二氧化硅消光劑的粒度分布情況如圖1，變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速維持在3000 r/min、振幅維持在2 mm。如圖1所示，粉碎后的二氧化硅消光劑的粒度不符合正常二氧化硅消光劑對粒度的要求。循環(huán)粉碎，結(jié)果只存在細(xì)微差別，仍然不合要求，這是振動磨在粉碎過程中粉碎的同時再次凝聚、結(jié)塊的現(xiàn)實(shí)?；谶@樣的原因，即使二氧化硅消光劑粉碎的細(xì)度達(dá)到要求，長時間運(yùn)作，必將出現(xiàn)符合要求的細(xì)粉也會重新凝聚、結(jié)塊，達(dá)不到徹底粉碎的目的或做無效粉碎運(yùn)動。

圖1二氧化硅消光劑粒度分布圖

3新型粉碎設(shè)備

傳統(tǒng)氣流粉碎和振動磨各自存在自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在粉碎二氧化硅消化劑的過程中有各自可借鑒和融合的地方。鑒于以上分析，將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合優(yōu)化，克服彼此缺陷。通過振動磨粉碎二氧化硅消光劑，大約10%被粉碎的二氧化硅消光劑粒子的粒度超過15Lm，對這10%的粗粉粒子進(jìn)行進(jìn)一步分散。分散分級器在這樣的情境下被設(shè)置出來。

分散分級器的主要功能是解決10%的粗粉粒子問題，改善振動磨的缺陷，使應(yīng)用于二氧化硅消化劑的粉碎。在分散分級器內(nèi)部設(shè)計特殊腔體，腔體內(nèi)安置特殊轉(zhuǎn)子。特殊轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)——壓縮空氣進(jìn)入腔體——形成高速運(yùn)動的循環(huán)氣流，在經(jīng)過振動磨粉碎后，粗粉被導(dǎo)入分散分級器，經(jīng)過強(qiáng)大撞擊、摩擦，按照顆粒分級導(dǎo)出，細(xì)粉導(dǎo)出腔體，粗粉再次循環(huán)粉碎。經(jīng)過這樣結(jié)合，粉碎效率和粉碎效果明顯改善，粉碎后的粒度分布情況如圖2。

結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的新型粉碎設(shè)備，粉碎后的二氧化硅消光劑的顆粒粒度平均在6 lm，生產(chǎn)效率得到提升，粉碎效果良好，完全表現(xiàn)出性能優(yōu)、效率高、耗能低且完全符合二氧化硅消光劑對粒度的要求的特點(diǎn)。

圖2SiO2消光劑粒度分布情況

4結(jié)論

鑒于以上對傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)、振動磨和新型粉碎設(shè)備的分析，發(fā)現(xiàn)新型粉碎設(shè)備將振動磨和分散分級器結(jié)合用于二氧化硅消光劑的粉碎，比之傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，優(yōu)點(diǎn)突出。在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備主要有以下幾個方面：1）節(jié)能。新型粉碎設(shè)備的能耗維持在100—150 kW/h，節(jié)省75%的電能。2）輔助設(shè)備減少，進(jìn)而降低設(shè)備費(fèi)用，減小占地面積，簡化操作，維護(hù)起來也較為省力。3）無需通入壓縮空氣，這一點(diǎn)在很大程度改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境，避免粉塵飛揚(yáng)的場面。基于以上這三點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，就完勝傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，可見，隨著時代的不斷發(fā)展和二氧化硅消光劑粉碎設(shè)備的不斷精進(jìn)，其發(fā)展前景和應(yīng)用價值在未來將越來越好，可持續(xù)發(fā)展是未來大勢所趨，這促使粉碎設(shè)備在低耗能、重環(huán)保的路上并肩發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉坤.超微粉體分級設(shè)備的優(yōu)選設(shè)計[D].西南交通大學(xué)，2003.

[2]杜玉成，史樹麗，丁杰，等.煅燒硅藻土消光劑對涂層表面光散射的影響[J].中國粉體技術(shù)，2010（02）.

[3]趙杰，錢海燕.高分散性白炭黑的生產(chǎn)工藝和性能[J].化工新型材料，2010（02）.

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摘要二氧化硅消光劑性能的提升對涂料生產(chǎn)有著極其重要的作用，二氧化硅消光劑的性能一旦提升，效率提升、成本降低、能耗降低。而提升二氧化硅消光劑性能，關(guān)鍵在于粉碎加工技術(shù)的好壞。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者基于節(jié)能、環(huán)保、穩(wěn)定等目的，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備，在發(fā)展前景和應(yīng)用價值上存在利好之處。

關(guān)鍵詞消光劑；氣流粉碎；節(jié)能穩(wěn)定；新型

中圖分類號：TQl27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0161-02

二氧化硅消光劑是亞光涂料的主要材質(zhì)，其粒徑與粒度分布在亞光涂料中占據(jù)重要地位，亞光涂料一般選用平均粒徑在7Lm左右，最大粒徑不超過在16Lm的微粉化的二氧化硅作為消光劑。二氧化硅消光劑固體顆粒狀，多孔性，160—220 m2/g的比表面積，大而聚集；150—250Lm的表觀密度，小而蓬松；0.15—0.20 kg/L的粉體表觀密度。二氧化硅消光劑經(jīng)過粉碎，粉體平均粒徑降低到10Lm左右。壓實(shí)排氣能使0.04—0.05 kg/L的粉體表觀密度由蓬松變?yōu)榫o實(shí)。亞光涂料產(chǎn)生最佳消光效果的關(guān)鍵在二氧化硅消光劑的粒度分布。當(dāng)二氧化硅消光劑的粒徑與亞光涂料的干膜厚度能夠完全配合，消光效果才能達(dá)到最佳。概而言之，二氧化硅消光劑的粒度分布取決于粉碎加工技術(shù)，粉碎加工技術(shù)的好壞決定著二氧化硅消光劑的生產(chǎn)效率。當(dāng)前用于粉碎二氧化硅消光劑的傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)和介質(zhì)磨相對國外的二氧化硅消光劑的粉碎機(jī)而言，存在不足之處，諸如粉碎效率低、能耗較高、粉碎環(huán)境交差、噪音強(qiáng)等。筆者就當(dāng)前的氣流粉碎設(shè)備、超微粉碎設(shè)備進(jìn)行了細(xì)致分析，通過實(shí)驗(yàn)和理論支持，在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備。

1氣流粉碎設(shè)備

談及中國當(dāng)前二氧化硅消光劑的粉碎設(shè)備，氣流粉碎機(jī)通常有兩種，一種是扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，一種是流化床氣流粉碎機(jī)。

首先，簡要介紹了扁平式氣流粉碎機(jī)的各個配件，包含粉碎帶、研磨噴嘴、文丘里管、推料噴口、剛玉內(nèi)襯、外殼。扁平式氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——文丘里噴嘴——粉碎室——壓縮空氣——?dú)饬鞣峙涫摇郀枃娮臁?倍音速以上流速到達(dá)出口。工作原理是待粉碎物料經(jīng)研磨噴嘴噴射出，高速旋流帶動循環(huán)運(yùn)動，在強(qiáng)大的沖擊、摩擦、碰撞下粉碎二氧化硅消光劑。這樣條件下的粉碎的二氧化硅消光劑并不是一次性的，產(chǎn)生的粉末有粗粉和細(xì)粉之分，符合要求的細(xì)粉通過粉碎機(jī)中心出口進(jìn)入分離器，粉碎成功；而粗粉則繼續(xù)循環(huán)往復(fù)做循環(huán)運(yùn)動，直至達(dá)到粉碎標(biāo)準(zhǔn)。

其次，就流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行簡單敘說，流化床氣流粉碎機(jī)包含輸送裝置、雙翻版、位料顯示器1、位料顯示器2、螺旋喂料器、噴嘴、粉碎室、渦輪選粉機(jī)。相對扁平式或圓盤式的氣流粉碎機(jī)，流化床氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但性能相對好一些。流化床氣流粉碎機(jī)的流程如下：待粉碎物料——螺旋喂料器——粉碎室內(nèi)流態(tài)化——壓縮空氣——噴嘴——超音速狀態(tài)——高速撞擊、摩擦——粉碎。流化床氣流粉碎機(jī)的分級機(jī)將粗粉和細(xì)粉區(qū)別對待，細(xì)粉排出搜集，粗粉循環(huán)撞擊直至變?yōu)榧?xì)粉。

傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能夠符合二氧化硅消光劑在粒度上的要求，但存在能耗高、輔助設(shè)備多、操作環(huán)境差、噪聲污染重等明顯不足。1）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備能耗大多在600—800 k/h，高耗能，低生產(chǎn)效率；2）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備輔助設(shè)備多，空壓機(jī)、壓縮空氣儲罐、脈沖除塵器等設(shè)備呈現(xiàn)出高費(fèi)用、大面積的特點(diǎn)；3）傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備操作時由于細(xì)粉表觀密度小，讓實(shí)際操作現(xiàn)場滿目粉塵，不僅造成浪費(fèi)，而且影響操作現(xiàn)場環(huán)境。

2振動磨

當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的超微粉碎設(shè)備在介質(zhì)磨方面包含振動磨、球磨、攪拌磨等。與傳統(tǒng)氣流粉碎設(shè)備相比，超微粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單與能耗低是其最大的特色。但由于該幾種介質(zhì)磨在粉碎過程中不能使二氧化硅消光劑達(dá)到完全粉碎的目的，而是在粉碎過程中出現(xiàn)同時再次凝聚、結(jié)塊的情況，這種情況應(yīng)用于二氧化硅的粉碎明顯還處于不能成功的狀態(tài)。

作為介質(zhì)磨設(shè)備中的節(jié)能之王，振動磨的優(yōu)異性明顯高于其他介質(zhì)磨。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，振動磨無其他兩種介質(zhì)磨的缺陷，性能和節(jié)能的特性突出?；诖?，筆者在深究的基礎(chǔ)上，對并聯(lián)雙筒振動磨機(jī)進(jìn)行了猜想，通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)。

并聯(lián)雙筒振動磨包含機(jī)架、變頻調(diào)速電機(jī)、柔性聯(lián)軸器、入料口、筒體、激振器、出料口和支撐彈簧。變頻調(diào)速電機(jī)的振幅在2—6 mm。鑒于由二氧化硅消光劑蓬松、飛揚(yáng)的特點(diǎn)和振動磨的筒體缺陷，如在振動磨筒體內(nèi)加裝等距均布的隔板，隔斷筒體上部，這樣就能有效避免粉狀體亂飛，影響現(xiàn)場操作環(huán)境的狀況。

通過并聯(lián)雙筒振動磨粉碎進(jìn)行二氧化硅消光劑的實(shí)驗(yàn)中，力圖通過改變變頻調(diào)速電機(jī)的振幅和頻率的方法尋求粉碎二氧化硅消光劑最佳效果。據(jù)相關(guān)結(jié)果顯示，高轉(zhuǎn)速、低振幅條件下，二氧化硅消光劑的粉碎效果最佳效果。粉碎二氧化硅消光劑的粒度分布情況如圖1，變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速維持在3000 r/min、振幅維持在2 mm。如圖1所示，粉碎后的二氧化硅消光劑的粒度不符合正常二氧化硅消光劑對粒度的要求。循環(huán)粉碎，結(jié)果只存在細(xì)微差別，仍然不合要求，這是振動磨在粉碎過程中粉碎的同時再次凝聚、結(jié)塊的現(xiàn)實(shí)?；谶@樣的原因，即使二氧化硅消光劑粉碎的細(xì)度達(dá)到要求，長時間運(yùn)作，必將出現(xiàn)符合要求的細(xì)粉也會重新凝聚、結(jié)塊，達(dá)不到徹底粉碎的目的或做無效粉碎運(yùn)動。

圖1二氧化硅消光劑粒度分布圖

3新型粉碎設(shè)備

傳統(tǒng)氣流粉碎和振動磨各自存在自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在粉碎二氧化硅消化劑的過程中有各自可借鑒和融合的地方。鑒于以上分析，將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合優(yōu)化，克服彼此缺陷。通過振動磨粉碎二氧化硅消光劑，大約10%被粉碎的二氧化硅消光劑粒子的粒度超過15Lm，對這10%的粗粉粒子進(jìn)行進(jìn)一步分散。分散分級器在這樣的情境下被設(shè)置出來。

分散分級器的主要功能是解決10%的粗粉粒子問題，改善振動磨的缺陷，使應(yīng)用于二氧化硅消化劑的粉碎。在分散分級器內(nèi)部設(shè)計特殊腔體，腔體內(nèi)安置特殊轉(zhuǎn)子。特殊轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)——壓縮空氣進(jìn)入腔體——形成高速運(yùn)動的循環(huán)氣流，在經(jīng)過振動磨粉碎后，粗粉被導(dǎo)入分散分級器，經(jīng)過強(qiáng)大撞擊、摩擦，按照顆粒分級導(dǎo)出，細(xì)粉導(dǎo)出腔體，粗粉再次循環(huán)粉碎。經(jīng)過這樣結(jié)合，粉碎效率和粉碎效果明顯改善，粉碎后的粒度分布情況如圖2。

結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的新型粉碎設(shè)備，粉碎后的二氧化硅消光劑的顆粒粒度平均在6 lm，生產(chǎn)效率得到提升，粉碎效果良好，完全表現(xiàn)出性能優(yōu)、效率高、耗能低且完全符合二氧化硅消光劑對粒度的要求的特點(diǎn)。

圖2SiO2消光劑粒度分布情況

4結(jié)論

鑒于以上對傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)、振動磨和新型粉碎設(shè)備的分析，發(fā)現(xiàn)新型粉碎設(shè)備將振動磨和分散分級器結(jié)合用于二氧化硅消光劑的粉碎，比之傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，優(yōu)點(diǎn)突出。在傳統(tǒng)粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合振動磨的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)新設(shè)計新型粉碎設(shè)備主要有以下幾個方面：1）節(jié)能。新型粉碎設(shè)備的能耗維持在100—150 kW/h，節(jié)省75%的電能。2）輔助設(shè)備減少，進(jìn)而降低設(shè)備費(fèi)用，減小占地面積，簡化操作，維護(hù)起來也較為省力。3）無需通入壓縮空氣，這一點(diǎn)在很大程度改善了操作現(xiàn)場的環(huán)境，避免粉塵飛揚(yáng)的場面?；谝陨线@三點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，就完勝傳統(tǒng)氣流粉碎機(jī)，可見，隨著時代的不斷發(fā)展和二氧化硅消光劑粉碎設(shè)備的不斷精進(jìn)，其發(fā)展前景和應(yīng)用價值在未來將越來越好，可持續(xù)發(fā)展是未來大勢所趨，這促使粉碎設(shè)備在低耗能、重環(huán)保的路上并肩發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉坤.超微粉體分級設(shè)備的優(yōu)選設(shè)計[D].西南交通大學(xué)，2003.

[2]杜玉成，史樹麗，丁杰，等.煅燒硅藻土消光劑對涂層表面光散射的影響[J].中國粉體技術(shù)，2010（02）.

[3]趙杰，錢海燕.高分散性白炭黑的生產(chǎn)工藝和性能[J].化工新型材料，2010（02）.

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