专利名称：碾磨方法
技术领域：
本发明涉及一种碾磨颗粒物料的方法，尤其涉及一种向一台喷射式碾磨机中喂入颗粒物料的改进方法。
目前人们已经知道有一些类型的喷射式碾磨机，颗粒物料在这种碾磨机中被一股气体射流所夹带，使之冲撞一个目标或者与其它粒子碰撞而减小尺寸。在这种喷射式碾磨机中，射流中所用气体(典型的为蒸汽)的能量是很大的，因此如何尽可能有效地利用这些能量是非常重要的。
本发明的目的就在于提供一种比目前为止所有的方法都要更能有效地利用能量的碾磨颗粒物料的方法。
按照本发明，碾磨颗粒物料的方法包括使一种气体通过一台喷射式碾磨机的一个喷嘴，同时从一个存有物料的储存罐中通过一个入口喂入该颗粒物料，使该物料被气体夹带并将这样形成的气体及夹带的物料的混合物送入喷射式碾磨机中，其中，储存罐中的颗粒物料量不足以充满储存罐，因此产生一个罐空量，在该罐空中有一压力维持在高于大气压的气体，气体的压力至少高于大气压0.05MPa，但低于气体被引向喷嘴时的压力。
本发明的方法适用于任何这样的喷射式碾磨机，即其中碾磨是通过将颗粒物料喂到由喷嘴喷出的气流中而实现的。例如，这种物料可以用在诸如美国专利US2032827中所述约束的涡漩式碾磨机中，英国专利GB2111855中所述的“折线形”碾磨机(“dog-leg”)中，或者用在由GB667763或GB2209481中所述的采用相对的喷嘴的碾磨机中。它尤其适用于英国专利GB2197804中所述的喷射式碾磨机，因此在此之后本方法将针对这种喷射式碾磨机进行更加全面的介绍。
这样，按照本发明的一个优选实施例，一种碾磨颗粒物料的方法包括使一种气体通过第一喷嘴，同时通过一个入口从存有物料的储存罐中喂入所述颗粒物料，使之被气体所夹带，使被夹带的物料和气体通过一个与第一喷嘴在轴向上成直线对准的并由于所述入口而与该第一喷嘴隔开的第一文丘里管，使得物料和气体撞击到一个与第一喷嘴和第一文丘里管的轴线成一偏转角设置的撞击碾磨面上，并由此被偏转，将一气体供给一个第二喷嘴，该喷嘴与所述撞击碾磨面相隔一定距离，并且具有一条与第一喷嘴和第一文丘里管的轴线偏转线成横向的纵向轴线，供入的气体用于夹带从撞击碾磨面偏转过来的物料，使所夹带的偏转物料和气体通过一个与第二喷嘴成轴向直线对准的第二文丘里管，从而进入一个圆筒形分离室，该圆筒形分离室有一个周壁和一些用于排出气体和颗粒物料的出口以及包括所述第二文丘里管的、并穿过周壁而延伸的喂料装置，使已碾磨的颗粒物料从气体中分离出来，并将分离开的已碾磨颗粒物料和气体分开地从分离室中排出，其中，储存罐中颗粒物料的量不足以充满储存罐，因此产生一定的罐空，一气体在高于大气压力的压力下被保持在该罐空中，罐空中气体的压力至少高于大气压力0.05MPa，但低于将气体引入第一喷嘴的压力。
利用压力将颗粒物料喂入到本发明优选方法所采用的碾磨机中，使有可能应用比在大气压力下喂入颗粒物料合适的文丘里管直径还要小的第一文丘里管。较小的文丘里管直径可使撞击碾磨面处的撞击速度增加，因此使碾磨效率更高。从而有可能减少供给第一喷嘴的气体量而又不会降低所生产的碾磨颗粒物料的质量。
这种方法尤其用在要将颗粒物料粉磨成一个小的控制尺寸范围的场合，特别是适用诸如颜料这类粉料产品，这种产品的特性根据其尺寸的变化而改变。
诸如二氧化钛，二氧化硅，硅酸盐，氧化铝，锑颜料，钙颜料，碳黑，氧化铁，氧化铅，氧化锌和氧化锆等这样的无机颜料都适合在这种改进的碾磨机中进行碾磨。其它材料，如有机彩色颜料和医药组分可在采用合适的碾磨气体时在这种碾磨机中碾磨。
典型地，本发明的方法在生产颜料中作为最后一个工序阶段进行实施。例如一种干燥并涂敷了的二氧化钛颜料在即将包装之前按照本发明的方法进行碾磨。但是，颗粒物料在喂入碾磨机之前就进行干燥并不是很关键的，因为该碾磨机可以作为一种碾磨机加干燥机的组合来使用。
在本发明的方法中，颗粒物料被贮存在一个存储罐中，物料由此储存罐供入喷射式碾磨机中。储存罐中存在一个罐空，其中压力维持在至少高出大气压力0.05MPa。罐空中的实际气体压力取决于本方法中采用的碾磨机的设计结构参数。在本发明的优选方法中，罐空中气体的压力通常维持在高于大气压力0.1至0.3MPa。
用于维持储存罐中压力的气体可以是与颗粒物料相容的气体，例如可以使用象氮气或二氧化碳这样的不活泼气体，但为了方便起见，最好用空气。
储存罐维持在一个高于大气压的压力，并且本发明的方法最好是连续地使用。因此有必要为储存罐配备一种向加压储存罐中连续添加颗粒物料的机构。一种合适的机构包括一种由西屋公司制造的气锁，称为西屋德容(Derion)气锁。在这种气锁中，粉粒在大气压力下落入一个腔槽中。这种腔槽能被旋转，直到它通过一个加压容器，此时粉粒在重力下落下，或者在需要时借助一种吹洗气流而落下。腔槽不断旋转直到在它重新填充粉粒之前被通向大气压力。
本发明的方法适用于任何尺寸的碾磨机，从而能产生所要求的碾磨物料的生产率，因此适用于实验室碾磨机和直到工厂用大尺寸的碾磨机。
在用本发明方法的优选实施例中，第一和第二喷嘴和相关的文氏管喉部的尺寸可以在一个很宽的尺寸范围中选取，通过第一和第二喷嘴输送的气体也可以在很宽的压力范围内输入，以便与具体的喷嘴尺寸和所要求的产品特性相匹配。在一个特别优选的方法中，碾磨机的第一文氏管喉部截面积与第一喷嘴的截面积之比约为3∶1，第二文氏管喉部截面积与第二喷管截面积之比约为10∶1，工作压力为2MPa。
任何合适的气体都可以用于在碾磨机中夹带和输送要碾磨的物料。蒸汽或一种不活泼气体可以和空气一样地使用。需要时可以对气体加热，在蒸汽情况下所选取的过热度可控制所用气体的温度。一般来说，供入第一和第二喷嘴的气体的压力至少为0.5MPa，最好为至少1MPa。
在优选的实施例中，可以看到，气体被分别供给第一和第二喷嘴。在一个具体的结构中，供气速度是这样的，第二喷嘴所供蒸汽的流速达到第一喷嘴的两倍。如果希望的话，还可以通过一个或多个在分离室周壁中的入口将附加的气体引入分离室中。经周壁中的附加入口供入分离室中的气体总量可以基本上相等于或少于经第一喷嘴供入碾磨机中的气量。
一般地，适用于本发明方法中的喷射式碾磨机结构材料不是很严格的，合适的材料包括不锈钢或陶瓷材料。在优选的实施例中，采用陶瓷材料用作撞击面是有利的，因为它不易产生对颗粒物料不希望有的污染。
现在通过例子并且对照附图来说明适用于本发明优选方法的一种设备形式。附图中
图1是一个喷射式碾磨机部分剖视的示意图;
图2是该喷射式碾磨机部分平面剖视图如
图1所示，一台喷射式碾磨机配备了一个具有大致为锥形的底2的储存罐1，经入口3与碾磨机相连通。储存罐1上有一个供给压缩气体的供给管4，向储存罐1供给颗粒物料的装置包括一个装在一个可旋转的气锁6上方的料斗5，气锁6有一些气锁腔槽7。料斗5也配备了一个密封件8和排气管9。
第一个喷嘴10沿轴向直线对准第一个文氏管11，但两者之间被入口3隔开。设有一个撞击面12，用于接收来自文氏管11的物料并使已碾磨的颗粒物料偏向第二喷嘴13，该喷嘴13配有一个与之轴向直线对准的文氏管14。第二文氏管14构成一个特殊的颗粒物料喂入装置，使颗粒物料穿过圆筒形室的壁16上的入口15。
圆筒形室17的筒形壁16中相间设置了一些气体入口18，用于将附加的气体引入到圆筒形室17中。圆筒形室17中部有一个出气口19，在其对面与之轴向直线对准的是一个已碾磨颗粒的排出口20。
在运行时，要碾磨的颗粒物料经料斗5喂入气锁腔槽7中。气锁6是转动的，这样就将一批颗粒物料供入储存罐1中，储存罐1中的气体则从气锁腔槽7经排气管9排到大气中。储存罐中的压力维持在大气压之上，如果需要，则可以经供给管4供入气体。
颗粒物料由入口3喂入，被喷嘴10喷入的气体夹带，这种气体和夹带的物料一起通过文氏管11引向撞击面12，物料在被偏转到第二喷嘴13之前与撞击面相撞而受到碾磨。从第二喷嘴13流出的气体夹带由撞击面12偏转来的物料，由于第二文氏管14的影响而产生一个压降，同时使要在撞击面12上碾磨的颗粒物料的流速增加。被撞击的物料在被气体夹带并通过第二文氏管后，基本上沿切向经入口15流入圆筒形室17的入口，同时从该室的气体入口18引入附加气体，使室17中的气体流动增加，由此增加由于颗粒相互碰撞而在那里产生的碾磨效果。随着气态流体和已碾磨的颗粒被输向室17的中部，气体的流速变得不足以支持已碾磨的颗粒，则颗粒从其排出口20排出室17外，而废气和任何尺寸极小的颗粒物料则从气体排出口19排出。
本发明的方法提供了一种用喷射式碾磨机进行碾磨的更加有效的方法。同已知在大气压力下喂入物料相比，利用压力喂入颗粒物料能够减小所要求的第一文氏管的尺寸。这样碾磨一定量的二氧化钛所要求的蒸汽量估计能减少约25%。
本发明由以下例子加以说明。
例1在类似于
图1的设备中，已涂敷的二氧化钛颜料从一个常规的二氧化钛颜料生产设备的干燥机中卸出，以1吨/小时的速率喂到料斗中，再由旋转气锁输入储存罐中。以50升/秒的速率将压缩空气供入储存罐，其中的压力维持在高于大气压力0.15MPa。
将表压为1MPa的蒸汽供至第一和第二喷嘴，第一和第二文氏管的喉部直径分别为30毫米和63毫米，所用蒸汽总量为1.8吨/小时。没有蒸汽供给圆筒形室的气体入口18中。
为了进行比效，将相似的颜料在大气压力下供入一个喷射式碾磨机中，其不同之处是装配了一个喉直径为40毫米的第一文氏管，所用蒸汽量为1.8吨/小时。
能表明碾磨机效率的是所生产颜料的表面积，它是通过测量所需水量来进行估计的。采用本发明的方法碾磨的颜料所需水量比在供给系统上采用大气压力时碾磨的颜料要高出近7%。
例2如例1中，采用一个类似于
图1所示的设备，将二氧化钛颜料以3.6吨/小时的速率喂入到一个喷射式碾磨机中。压缩空气在200升/秒的速率下供入储存罐中，该罐中维持一个比大气压高0.1MPa的压力。
表压为1MPa的蒸汽供至第一喷嘴，表压为0.6MPa的蒸汽供到第二喷嘴。第一和第二文氏管的喉部直径分别为68毫米和145毫米。总的蒸汽流量为12吨/小时，没设有蒸汽供到圆筒形室的气体入口18中。
所得到的产品被放到一种印刷油墨成分中进行测试，并且为了进行比效，用一种二氧化钛颜料配制一份标准油墨，这种二氧化钛颜料是在一个采用大气压力下将颜料喂入相似的碾磨机中进行碾磨的，该碾磨机中的第一文氏管喉部直径为92毫米，且蒸汽流量相同。含有该例子中的颜料的油墨，其表面光泽度比标准油墨约高15%。
例3如例1中，采用一个类似于
图1所示的设备将二氧化钛在5.9吨/小时的速率下喂入到一喷射式碾磨机中。压缩空气在160升/秒的速率下供入一个储存罐中，其中维持一个比大气压约高0.05MPa的压力。
表压为1MPa的蒸汽供到第一喷嘴，表压为0.3MPa的蒸汽供到第二喷嘴。第一和第二文氏管的喉部直径分别为84毫米和145毫米。总的蒸汽流量为10吨/小时，没有蒸汽供到圆筒形室的气体入口18。
如图2中那样，产品被置于一种印刷油墨中与一种标准颜料进行比效。这种标准颜料是采用大气压力喂料系统的一个类似的碾磨机中碾磨的，第一文氏管的喉部直径为92毫米，蒸汽流量为15吨/小时。含有例3的颜料的油墨，其光泽水平比含有标准颜料的油墨要好5%。
权利要求
1.一种碾磨颗粒物料的方法，包括使一种气体在一台喷射式碾磨机的一个喷嘴中通过，同进通过一入口供入所述颗粒物料，使之被所述气体夹带，将这样形成的气体和被夹带颗粒的混合物输送到一台喷射式碾磨机中，其特征是，所述颗粒物料是从一个储存罐中通过一个入口喂入的，储存罐中的颗粒物料量不足以充满储存罐，从而产生一定的罐空，在罐空中维持一种在高于大气压的压力气体，在该罐空中的气体的压力至少高于大气压力0.05MPa，但低于气体被引入喷嘴中时的压力。
2.一种碾磨颗粒物料的方法，包括使一种气体通过第一喷嘴，同时通过一个入口喂入所述颗粒物料，使之被气体所夹带，使被夹带的物料和气体通过一个与第一喷嘴在轴向上成直线对准的并由于所述入口而与该第一喷嘴隔开的第一文丘里管，使得物料和气体撞击到一个与第一喷嘴和第一文丘里管的轴线成一偏转角设置的撞击碾磨面上，并由此而被偏转，将一种气体供给一个第二喷嘴，该喷嘴与所述撞击碾磨面相隔一定距离，并且具有一条与第一喷嘴和第一文丘里管轴线的偏转线成横向的纵向轴线;供入的气体用于夹带从撞击碾磨面偏转过来的物料，使所夹带的偏转物料和气体通过一个与第二喷嘴成轴向直线对准的第二文丘里管，从而进入一个圆筒形分离室，该圆筒形分离室有一个周壁和一些用于废气和颗粒物料的出口以及包括所述第二文丘里管的穿过所述周壁的喂料装置，使已碾磨的颗粒物料从气体中分离出来并将分离出的已碾磨颗粒物料和气体分开地从分离室中排出，其特征是，颗粒物料是从一个储存罐中通过一个入口喂入的，储存罐中的颗粒物料量不足以充满储存罐，因此产生一定的罐空，一种气体在高于大气压的压力下被保持在该罐空中，罐空中气体的压力至少高于大气压力0.05MPa，但低于气体引入第一喷嘴的压力。
3.按权利要求2的方法，其特征是，罐空中气体的压力为大气压力以上0.1至0.3MPa。
4.按权利要求2或3的方法，其特征是，气体在至少0.5MPa的压力下供给第一喷嘴和第二喷嘴。
5.按权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征是，供给第一喷嘴和第二喷嘴的气体是蒸汽或空气。
6.按权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征是，气体是通过圆筒形分离室周壁中的一个或多个附加入口引入该圆筒形分离室中的。
7.按权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征是，撞击碾磨面由一种陶瓷材料构成。
8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，用于在储存罐中维持一压力的气体是空气、氮气或二氧化碳。
9.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，颗粒物料由一个包括一个腔槽机构的气锁喂入到储存罐中，该腔槽机构可以旋转，因此可以将在大气压力下从料斗放入腔槽中的物料转送到压力高于大气压的储存罐中。
10.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，颗粒物料是二氧化钛，二氧化硅，硅酸盐，氧化铝，一种锑颜料，一种钙颜料，碳黑，氧化铁，氧化铅，氧化锌或者氧化锆。
11.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征是，喂入喷射式碾磨机中的颗粒物料是湿的，该颗粒物料在喷射式碾磨机中同时进行干燥和碾磨。
全文摘要
本发明描述了一种在喷射式碾磨机中碾磨颗粒物料的一种改进方法。物料从一储存罐中喂入并由一种气体夹带，储存罐中有一个其压力维持在至少高于大气压0.05MPa但低于气体引入喷射式碾磨机中的压力的罐空。这种方法尤其有利于用在下述的撞击喷射式碾磨机中，在该碾磨机中被夹带的颗粒撞击一个表面，而被偏转到另一个喷嘴并进入一个圆筒形分离室中。这种方法能够使这种撞击碾磨机在能量利用率更高的条件下运行。
文档编号B02C19/06GK1091337SQ9311299
公开日1994年8月31日 申请日期1993年12月23日 优先权日1992年12月24日
发明者A·J·哈道 申请人:泰奥塞集团服务有限公司