专利名称：一种制备高分散性粉体材料的干燥粉碎工艺的制作方法
技术领域：
该发明涉及一种采用高温热气流高速冲击被处理物料，将被处理的物料瞬间击散，被处理物料中的水份瞬间蒸发，物料中的粒子在瞬间内脱水、热处理、得到高度分散的粉体材料，或者物料中的物质发生瞬间水解、缩合、形成细微的粒子、脱水、热处理，形成高度分散的粉体材料的新型干燥粉碎工艺。该项技术将成功的解决经典的无机颜料、无机填料和纳米材料的分散性问题。对提高国产的钛白粉、氧化铁红的品质以及纳米二氧化钛的制备有着重要的经济价值。该项技术发明蕴存着巨大的商机。
背景技术：
无机颜料、填料、纳米陶瓷粉体即纳米氧化物粉体的制备一般采用化学的制备方法，在液相中发生化学反应、生成产物，将反应体系过滤水洗、除去体系中的副产物与其他杂质，得到产物为含水份的滤饼半成品。将滤饼干燥或热处理、粉碎，得到成品。制备过程中化合形成的细微颜料或填料、纳米粒子的表面分子的相互作用力较强、在干燥的过程中容易发生粒子间表面分子的化学键合、形成紧密结合、团聚的现象，严重地影响了产品的分散性，在产品的应用过程中带来不良影晌，产品在应用体系中的性能不能充分的发挥出来。防止滤饼中的粒子在干燥过程中发生紧密的团聚、提高产品的分散性，在产品的使用过程中，让其性能充分的发挥出来有着重要的意义。采用经典的干燥与粉碎方法来提高制备过程中粒子的分散性不太理想，尤其对于干燥热处理时易发生紧密结合的粉体，如铁红、铁黄、钛白粉、铬黄、白碳黑、超细硅酸铝、纳米碳酸钙、纳米氧化锆、纳米二氧化钛、纳米二氧化锡、纳米氧化锌、细微二氧化硅气凝胶、纳米铁红、纳米铁黄等。
经典的干燥粉碎方法一般采用较流行的喷雾干燥法，经喷雾干燥后的团聚粒子一般大于20微米，比反应时生成的单个粒子大得多，分散性还有很大的提高余地。为了提高产品的分散性、对滤饼再浆化、加入表面处理剂进行表面处理、让处理剂包覆在粒子的表面，防止干燥过程中粒子发生紧密团聚，这对需要高温热处理的产品显得不适应，如铁红、二氧化钛、二氧化锆、铬黄等产品。对于纳米粉体来说，比表面大、要求加入的表面处理剂用量大，会对纳米成品产生不良影晌。采用加入表面处理剂的方法显得并不有效与可行。
正在研究开发中的超临界状态合成、干燥粉碎法、得到的粉体分散性高，但超临界状态下的温度高、压力高，如水的超临界态一般要在400来度、220atm的压力，这对设备的要求很高，操作难度大，能耗较高，不适合于大规模量的处理。
创立一种新的干燥-粉碎方法，进一步提高粉体产品的分散性(尤其是纳米材料的分散性)应有着重要的价值与意义。
本发明旨在解决上述粉体材料的分散性问题。
发明内容
本发明的技术原理是采用化学法液相生成的细微粒子存在于水份环境中，粒子表面一般会有羟基存在，粒子间表面的羟基缩合形成了紧密的化学键结合对分散性造成影晌。在粒子之间的表面羟基互相发生缩合之前，让同一粒子表面的羟基互相缩合、热处理、脱水、不再有表面羟基的存在，将有利于粒子体系分散性的提高。在水份环境中的细微粒子表面存在一层较厚的水膜，带有水膜的粒子与粒子团聚在一起形成了浆流体或者均匀的分布于体系中形成溶胶体。在粒子与粒子间未发生紧密团聚、形成化学键结合之前，让粒子之间的水膜瞬间汽化、水膜汽化时产生的压力可将带有水膜的粒子击散、形成单个的细微粒子。除去水膜的粒子应在高温体系中、表面的羟基在瞬间内得到缩合，粒子与粒子之间在再次碰撞时的化合作用力降低，不再形成紧密的化学键结合，所形成粉体的分散性得到提高。尽可能的减少所形成的粒子在液相环境中停留的时间，避免粒子在液相环境中有相互键合的倾向，将有益于粒子体系分散性的提高。对于以易发生水解的金属盐为原材料来制备粉体粒子，可以做到最大限度的减少生成细微粒子在液相环境中的停留时间。易发生水解的金属盐(包括醇盐)的水溶液或这些金属盐加碱部分中和、水解形成的中间体溶液体系(两者简称溶流体)，在与高温介质接触时、体系瞬间受热升温，水份在瞬间汽化。在水份快速汽化的过程中，金属盐发生完全水解、形成细微的中间体粒子，中间体粒子在瞬间内缩合、热处理，形成细微的成品粒子。过程中所形成粒子的相互接触的几率很小，在粒子高速热处理的瞬间不会形成较紧密的化学键结合，得到高分散的超细金属氧化物粉体。粒子之间的水膜或溶流体中的水份要在瞬间内汽化、应具备以下的条件1带有水膜的粒子体系或溶流体应置于高温环境、与高温介质相接触，提高传热温差。
2带有水膜的粒子体系或溶流体应得到高度的分散，尽可能的提高带有水膜的粒子体系或溶流体与高温介质的接触面积，提高传热面积。
3带有水膜的粒子体系或溶流体与高温介质处于湍流状态，提高传热系数。
采用文氏管，让高温气流(一般采用空气)从文氏管中流过。将滤饼再次浆化，打散成为粘度适宜的浆流体或者将中间体制备成溶胶体。让浆流体或溶胶体或溶流体从文氏管的咽喉周围注入。注入的浆流体(如生产钛白粉过程中的二氧化钛的水合物偏钛酸浆流体、二氧化钛浆流体、氧化铁水合物的浆流体、二氧化硅水合物的浆流体、正钛酸浆流体、生产纳米氧化锌的中间体氢氧化锌或碱式碳酸酸锌的浆流体、二氧化锆水合物的浆流体、氧化铝水合物浆流体、二氧化锡水合物的浆流体)或溶胶体(如正钛酸溶胶体、偏钛酸溶胶体、二氧化钛溶胶体、二氧化硅溶胶体、氧化铁的水合物溶胶体等等)、或溶流体(如如四氯化锡、四氯化钛、氯化氧钛、硝酸钛、硝酸铁等水溶液)，或其加碱部分中和后的产物溶流体，或者为上述未提及的其他任一被处理的物料，包括经掺杂或复合处理来制备掺杂或复合粉体材料的被处理物料，在咽喉处与高温、高速热流体即气流体作用。高速的热流体在咽喉处瞬间将浆流体或溶胶体或溶流体打散、成为细微的浆流体或溶胶体粒子、或液滴粒子，分布于湍流的高温流体中、形成广泛的接触面积，高的传热温差、大的传热系数。在咽喉处的热流体压力瞬间下降、真空度大大提高，体系中水份的沸点大为下降，细微的浆流体或溶胶体粒子中的水份在瞬间汽化，生成单个的无水粉体粒子。是液流体粒子时，在水份瞬间汽化的过程中，金属化合物受热瞬间完全水解、缩合、形成细微粉体粒子。这些已干燥的粉体粒子在高温流体中瞬间升温，进行热处理。在热处理中粉体粒子之间的相互碰撞的接触时间极短，发生紧密结合的几率下降，对产品的分散性不产生明显的影响。高温流体经过咽喉，携带着粉体粒子，自身的温度瞬间下降，流过文氏管的扩大段，流速减慢，体系中的粉体与流体的作用力因减速而得到加强，对粒子起到破碎的作用，进一步防止粒子间发生紧密团聚。高温流体携带着粉体经文氏管扩大段后流入输送管道，此时粉体的粒子性能已确定。或者采用内径较小的普通管，让热气流高速从管中流过，浆流体或者溶胶体或溶流体和从管周围注入，完成上述过程。或者采用其他有效的工作设备完成上述过程。其他的有效设备与装置是指能提供让高温热气流高速冲击被处理的物料，能将被处理的物料在瞬间内击散，物料的水份在瞬间内蒸发的工艺设备与装置。这里优选文氏管。高温流体的温度较高，含有较多的热能，对该部分能量进行回收处理。将含有粉体的高温体系导入余热回收器中，加热起始进入体系的低温流体，热流体的温度进一步下降，(如从文氏管出来的热流体温度较低，不需经余热回收。)将体系导入气固分离系统如旋风分离器、静电除尘器等设备，气固得到有效的分离，分离后气体去排空，如对大气造成污染，须进行净化处理后再放空。粉体收集后包装处理，得到高度分散的成品。起始进入体系的流体(空气)经余热回收器、温度升高成为热空气。进入文氏管前，为了得到高温热流体，采用热空气直接与石油液化气燃烧，生成高温流体，通过燃气的加入量可控制热流体的温度。对文氏管的制备材质不加具体确定。对文氏管的进口收缩段与出口扩大段的长度不加具体确定，可根据国家对文氏管的一般设计进行确定。可以在咽喉处或咽喉后的部位同时注入能量载体或补加能量，进一步升高体系温度，有益于产品的热处理。能量载体能与浆流体或溶体混合时，可以将两者混合注入。在进行气固分离前应将热气流降温至除尘设备的工作温度。文氏管的进出口气速不加具体的确定。
为了得到流动性好的浆流体，有利于将其击散为更细的粒子，在浆化时可适当的加入少许的分散剂，提高流动性。溶胶体或溶流体中允许有酸或中和产物盐份的存在如氯化铵、硫酸铵等等。
在进行干燥粉碎处理前，在被处理的物料中可以加入其他的物质，进行掺杂或复合，处理后得到掺杂或复合的粉体材料。
被处理的物料在处理后，如产品存在于酸性环境，如有盐酸气体的存在，产品对酸性气体具有吸附作用，产品中会带有少许的酸性气体，应采用空气在吹净塔中，将酸性气体吹出。
本发明的工艺参数及工艺流程的确定1文氏管的高温热流体进口温度的确定。
从理论上高温流体的进口温度越高越好，但过高的温度对文氏管进口段的材质要求较高，热流体中的氧含量要求高，能将燃料完全燃烧，不能有炭化现象存在，对产品造成污染。这里选温为200度以上，优选为900度-1600度。
2热流体在咽喉处的气速选定。
文氏管的设计可按照国家对文氏管设计有关标准进行。咽喉处的热流体流速对细化从咽喉注入的浆流体或溶胶体或溶流体有着重要的影晌。流速越高，细化效果越好。在咽喉处压力降即压力损失许可的条件下、应尽可能的提高咽喉处的气流速度。在这里确定咽喉处的热气流流速为大于20m/s，优选为200-300m/s。
3文氏管进出口热流体流速的确定。
该进出口流速可根据《化工工艺设计手册》上的有关在常压下一般气体的流速选择范围来确定。一般在10-20m/s。或者偏低或偏高的流速。
4注入咽喉处的浆流体或溶胶体或溶流体的含水量的确定。
将滤饼加水再次打散、制备浆流体时，在浆流体的流动性许可，从咽喉周围所开的孔射入、在不易发生堵塞现象的条件下，应尽可能的减少水份的含量，达到减少处理过程的燃料用量与功的损耗，降低处理过程的处理成本的目的。制备不同物质的浆流体、其含水份的量不同；同一种物质生成的粒子越细，浆流体中的水份就越高。纳米粒子的浆流体水份高，一般的颜料、填料的浆流体水份少。为溶胶体或溶流体(两者简称溶体)时有效成分固含量一般应在1％以上。
5文氏管出口温度的确定。
文氏管出口温度高有益于过程传热速度的提高，对粉体分散性产生有益的影响。对有些产品在高温下会导致质变，要求文氏管出口流体的温度不宜太高。如在处理铁黄时，高温会使产品变为铁红。这里确定在许可的条件下尽可能的提高出口温度，出口温度应在100度以上。优选为尽可能的接近400-600度。
6余热回收器出口热流体温度的确定。
余热回收器出口热流体温度越低，热回收越完全。过低的出口温度会导致传热过程的热推动力降低，要求有较大的传热面积才能完成传热过程，这要求有很大的换热器。一般确定热流体出口温度为30度以上，优选为200-250度。
7粉体分离过程装置的选定。
该分离过程装置可根据《化工工艺设计手册》的有关除尘设备进行确定。这里优选采用两级除尘设备旋风分离器与静电除尘或脉冲袋式除尘器。
8文氏管的咽喉处开孔的个数确定。
浆流体或溶体从文氏管的咽喉周围注入，须在咽喉周围均匀开孔，原则上开孔的个数越多越好，但个数越多，从每个孔的流入量减少，容易造成孔的阻塞，大的文氏管处理的浆流体或溶体量大，开孔的个数应多。这里确定一般的最低孔数为1-3个。流体注入的流速不加确定，优选为5-10m/s。
9文氏管数量与连接方式的确定。
对于处理的气量大时，文氏管尺寸过大会对过程造成不良影响，可将多个文氏管并联起来。对于热流体气量小、要求处理浆流体或溶体量大的情况下，可将多个文氏管串联起来，高温流体经过文氏管温度下降后，再注入燃料或能量载体升高流体温度，进入第二级文氏管处理，经最后一级的文氏管后再进余热回收器回收余热。这一方法适应于处理耐高温的无机颜料与纳米粒子。如钛白粉、纳米二氧化钛等。
10注入文氏管的浆流体或溶体的温度确定。
注入文氏管的浆流体或溶体温度一般为常温，可以升温处理、有益于高温气流的减少与喷射过程的粒子击散。
11可以在咽喉的部位或咽喉后的部位同时注入能量或能量载体，进一步升高热气流温度，便于产品的热处理。
12热气流可以是空气与燃料化合后产生的热流体，亦可以为其他介质的热流体。一般采用前者。
13进入除尘系统的热流体温度如果过高，热流体应进行降温处理，热流体温度下降到除尘系统设备的工作温度。
14经气固分离后的粉体如带有酸性气体，应在吹净塔中将酸性气体吹出。
本发明的技术的优越性在于该技术采用瞬间干燥热处理的极限处理方法，对物料进行干燥粉碎处理，得到高分散性的粉体材料。
1采用该项技术成功的解决了传统的经典颜料、填料细微粉体的分散性问题，采用经典的制备工艺得到粉体的中间体滤饼，对滤饼进行良好的浆化处理后就可采用该技术来加工生产高分散性的颜料、填料的终端产品。该项技术使得经典的颜料、填料产品的品质发生巨大的变化，是干燥粉碎技术史上的一个里程碑。
2采用该项技术，以纳米材料的前驱体溶胶、溶液或前驱体浆体为加工生产对象，可直接制备高分散超细的纳米材料，在过程中纳米材料的细微粒子得以形成、干燥，为纳米粒子生成、干燥、粉碎的一体化工艺过程。过程是一快速完成的过程，生成的纳米粒子的缺陷较多、比表面大，有利于纳米粒子功能的最佳体现。采用该技术来生产加工纳米材料、使得纳米材料的制备、及其分散性问题都得到成功的解决，为纳米材料的工业化生产与广泛的应用提供了技术保证。
本发明的重要意义是1采用该项技术成功的解决了传统产品的分散性问题，使得传统产品的品质得到很大的提高。以钛白粉为例我国年产钛白粉量为40来万吨，进口近20万吨。国产的钛白粉的分散性较进口的产品要差得多，使得国产的钛白粉的价格比进口的要低5000-9000元/吨。采用该项技术后国产的钛白颜料品质将与进口的等同或者高于进口的品质，这将大大减少我国对钛白粉的进口，提高钛白粉的出口。我国是一个氧化铁无机颜料的生产大国，国产的氧化铁颜料在分散性这一技术难题上没有得到解决，生产的产品大多是一些低品位氧化铁产品，出口的产品也大多是一些低品位的产品，产品的附加值较低。采用该项技术后，国产的氧化铁颜料的分散性会得到大规模的提高。产品的品质得到提高后对出口高品位的氧化铁颜料有着重要的意义。采用该项技术来加工生产传统的产品有着巨大的经济意义！2纳米材料有着广泛的发展前景，采用该技术来制备处理经典的纳米材料如纳米二氧化钛、透明铁红、纳米氧化锌、纳米二氧化锡等等，使得这些纳米材料的分散性问题得到解决，性能得到最佳的体现。这对纳米材料的制备有着不可估量的意义。纳米二氧化钛是最重要的纳米陶瓷材料之一，在光催化降解领域有着重要的意义，采用该项技术对制备高功能的纳米二氧化钛意义重大。
图1为实施例一的工艺流程图具体实施方式
实施例一以年产1万钛白粉的生产线为例，进行设计文氏管的进出口工艺参数偏钛酸陈化出后，经过滤水洗的滤饼浆化后的二氧化钛当量固含量为20％。注入文氏管咽喉处的浆流体流量为1.75kg/s。
文氏管出口的温度取值为400度。该浆流体从常温30度升温到400度，其中的水份汽化，总共所吸收的热量为4675kj/s。
采用罗茨风机提供1atm的气压，文氏管的进口温度取值为1600度，在2atm(绝对压力)下，进入文氏管的空气流量可确定为3.50kg/s。体积流量(30度计算)为1.51m3/s。
从余热回收器来的加热空气设定为250度，从250度升温到1600度所吸收的热量为5400kj/s。
过程中所要补加的燃气的燃烧热取值为54000kj/kg。补加的燃气量为0.100kg/s。
出余热回收器的热流体温度值约为180度。
文氏管的工艺尺寸确定1进出口内径的确定从罗茨风机出来的气体至文氏管的进口处为低压气体表压为1atm，对于低压气体，进口气体的流速选为10m/s。在1600度质量流量约为3.50kg/s时的体积流量约为9.314m3/s，进口的内径为1100mm。管径过大，会导致咽喉处的喉径过大，不利于将浆流体击散，在此采用二个并联的文氏管处理。每个文氏管的管径为780mm。文氏管的出口内径可与进口等同。
2咽喉内径的确定在咽喉处，热流体冲击热流体与浆流体瞬间混合，温度瞬间降至400度，出咽喉处的流速取值为300m/s。水份汽化后的量为1.40kg/s。流量总为4.90kg/s。出咽喉处的气流密度计算为0.385kg/m3，出咽喉处的体积流量为12.76m3/s。单个咽喉内径为160mm。
3文氏管进口收缩段、咽喉、出口扩大段等长度的确定可根据国家有关文氏管的设计标准进行。咽喉的长度可适当的加长。
4文氏管的咽喉周围开孔为5个，注入浆流体的流速为7.6m/s。开孔的内径为5mm。
工艺操作过程1将过滤水洗后的滤饼，打浆制备二氧化钛当量含量为20％的浆流体。
2采用并联的罗茨风机提供具有足够压头与风量的气流。气流从罗茨风机出来进入余热回收器的列管换热器的列管中，温度升高，出换热器后，气流的温度升高到250度左右。
3预热的气流与注入的燃气反应，生成1600度的高温热气流，高温热气流进入文氏管。
4高温热气流进入文氏管，浆流体采用泵加压从文氏管的周围所开的细孔注入，在咽喉处高温气流与浆流体作用，热流体将浆流体击散成为细微的浆流体粒子，并将其水份瞬间汽化，成为高度分散的粉体粒子。自身温度瞬间下降到400来度。
5高温气流温度下降后与注入将流体形成气固混合物，出文氏管进入余热回收器，在余热回收器的列管外围通过、加热管内的空气，出余热回收器后、体系的温度下降到180度左右。有关换热器的设计可按照《化工工艺设计手册》，根据换热量、气流量的大小进行选定。
6体系进入旋风分离器，将气体与粉尘初步分离，流体的温度进一步降低。有关旋风分离器的设计可按照《化工工艺设计手册》、根据所处理的气流量来确定。
7出旋风分离器后，体系进入脉冲袋式除尘器，进一步高效除尘，将固气分离。有关脉冲袋式除尘器的设计可按照《化工工艺设计手册》，根据气流量的大小来确定。
分离后的粉尘为锐钛型结构，要得到金红石的晶型需再进行高温(约800度)热处理。所分离粉体的分散性比采用经典的干燥粉碎方法要高得多，无明显的粒子团聚现象，粉体酥松，堆积密度明显的低于采用经典的干燥粉碎方法所制备出来的粉体。
分散性的对照试验表明采用同一品质的滤饼，利用经典的干燥粉碎的方法得到的钛白粉打浆分散后的粒径大于5微米(采用细度刮板计检测)，采用该法所制备的钛白粉体、打浆分散后的粒径在细度刮板计上显示不出来，小于1微米。
实施例二以年产10000吨光催化降解用纳米二氧化钛溶胶为例确定各工艺参数。溶胶中含纳米二氧化钛的量为10％。在非高温下陈化出来的纳米二氧化钛溶胶的固含量取20％。对该溶胶进行文氏管高温热气流喷射干燥粉碎热处理。注入文氏管的溶胶流量为0.175kg/s。
文氏管的出口温度取400度，溶胶在咽喉处温度从常温30度升高到400度，过程中吸收的总热量约为467.5kj/s。
文氏管的进口温度取1600度，进口压力为2atm，进入文氏管的空气质量流量可确定为0.350kg/s，体积流量为30度下为0.151m3/s。
从余热回收器来的预热空气确定为250度，空气由250度升温到1600度所需要吸收的热量为540.04kj/s。
过程中所需补加的燃气的燃烧值为54000kj/kg。需要的燃气量约为0.01kg/s。
出余热回收器的热流体温度取值为180度。
1文氏管进出口内径的确定。
对于常压气体，进口气体的流速选为10m/s。在1600度质量流量约为0.350kg/s时的体积流量约为0.9314m3/s，进口的内径为350mm。出口取350mm。
2咽喉内径的确定在咽喉处，热流体与溶胶流体瞬间混合，温度瞬间降至400度，出咽喉处的流速取值为300m/s。出咽喉处的气流密度计算为0.385kg/m3，出咽喉处的体积流量为1.276m3/s。咽喉内径为73mm。
3文氏管进口收缩段、咽喉、出口扩大段等长度的确定可根据国家有关文氏管的设计标准进行。咽喉的长度可适当的加长。
4文氏管的咽喉周围开孔为4个，注入浆流体的开孔的内径为4.0mm。注入的质量流量为0.175kg/s。孔流速为3.00m/s。
工艺操作过程1将过滤水洗后的非高温热处理陈化出的纳米二氧化钛滤饼加酸打散、制备二氧化钛当量含量为20％的溶胶流体。
2-7步骤采用实施例一中的相同步骤。
所制得的产品通过分散性的对照试验表明采用同一品质的滤饼，利用经典的干燥粉碎的方法得到的纳米二氧化钛用超声波难于分散，采用该法所制备的纳米二氧化钛用超声波很容易分散为高度分散的单个溶胶粒子，得到高温热处理的纳米二氧化钛溶胶体产品。
实施例三采用四氯化钛与水的混合液经文氏管作用后直接制备高分散性的纳米二氧化钛粉体产量为年产1000吨。
四氯化钛与水的混合溶液的制备四氯化钛滴加入浓盐酸溶液中，得到当量二氧化钛的固含量为20％的溶液。滴加过程挥发出的盐酸，经收集、得到浓盐酸溶液。
对该四氯化钛与水的混合体系进行文氏管高温热气流喷射干燥粉碎处理。注入文氏管的溶液流量为0.175kg/s。
以下步骤同实施例二中的相应步骤。
工艺操作过程1将四氯化钛滴加入浓盐酸溶液，制成二氧化钛当量含量为20％的溶液流体。过程中挥发出来的盐酸回收处理得到浓盐酸、部分循环作为下一批料的浓盐酸来制备四氯化钛与水的混合溶液体。
2-7步骤同实施例二中的相应步骤。尾气中含有盐酸氯化氢气体，将尾气通入冷却塔，直接用水冷却尾气，形成稀盐酸溶液，尾气中有酸雾形成，采用电除雾器将尾气中酸雾除去，尾气放空。过程中收集的稀酸用来吸收四氯化钛溶液与水作用、发生水解放出的盐酸，生成浓盐酸。
8经气固分离后的粉体中带有酸性气体盐酸，在吹净塔中采用空气将粉体中的盐酸吹出，得到合格的产品。
采用该法生产的纳米粒子低于5纳米，锐钛型，有良好的催化性、分散性。
注说明书中提及的百分含量均为质量百分含量。度指的是摄氏度℃实例一的干燥粉碎工艺流程简图中注备1、进入袋式除尘器的温度如果过高，须冷却处理气体到工作温度；2、文氏管采用二个并联，罗茨风机可采用多台并联；3、旋风分离器可采用二个并联；4、脉冲袋式除尘器可采用多个并联。
权利要求
1.一种制备高分散性粉体材料的干燥粉碎工艺，其特征在于采用受热的高温流体高速通过文氏管的咽喉处或一般的气流管，将从文氏管咽喉或气流管周围注入的浆流体或溶胶体或金属离子化合物的水溶液或其加碱部分中和的溶体击散为细微的流体粒子，流体粒子在高温低压环境中水份瞬间汽化，将流体粒子团进一步打散，形成高分散的粉体粒子；体系经余热回收或不经余热回收，进入除尘系统，得到分离的高分散性的粉体；分离后的尾气排空或净化处理排空；优选采用文氏管，优选经余热回收；可以在咽喉处或咽喉后的部位同时注入能量载体或补加能量，进一步升高体系温度，有益于产品的热处理；能量载体能与浆流体或溶体混合时，可以将两者混合注入；在进行气固分离前应将热气流降温至除尘设备的工作温度。
2.根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于热流体进入文氏管的温度为200-2500℃，优选为900-1600℃；热流体为空气、水蒸气、二氧化碳中的一种气流，一般采用空气与燃料直接燃烧产生的高温气流；该气流可以在升温前进行净化处理，除去其中的尘埃。
3.该根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于文氏管的咽喉速度为20-600m/s，优选为200-300m/s；文氏管咽喉周围开有注入流体的孔。
4.根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于文氏管体系的出口温度视不同的物料而定，一般在100-800℃，优选为400-600℃。
5.根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于浆流体中的水份含量尽可能的减少；浆流体或溶胶体或溶流体中有效含量即当量成品含量应在1-50％，优选在10-30％
6.根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于文氏管可根据具体的情况进行多个并联使用或串联使用；串联的文氏管之间可补加能量载体或燃料提高体系的温度；串联的文氏管之间可以有其他除尘设备的介入、进行气固分离，优选不介入其他除尘设备。
7.根据权利要求1所述的干燥粉碎工艺，其特征在于被注入处理的物料的状态可以是浆流体(如生产钛白粉过程中的二氧化钛的水合物偏钛酸浆流体、二氧化钛浆流体、氧化铁水合物的浆流体、二氧化硅水合物的浆流体、正钛酸浆流体、生产纳米氧化锌的中间体氢氧化锌或碱式碳酸酸锌的浆流体、二氧化锆水合物的浆流体、氧化铝水合物浆流体、二氧化锡水合物的浆流体)或溶胶体(如正钛酸溶胶体、偏钛酸溶胶体、二氧化钛溶胶体、二氧化硅溶胶体、氧化铁的水合物溶胶体)或易发生水解的金属化合物与水混合的水溶液或者易发生水解的金属化合物和水混合液通过加碱中和、得到部分水解的产物溶体；可溶性易水解的金属离子水溶液如锡盐、钛盐、铁盐、醇盐溶液；部分加碱中和的溶流体如部分中和的锡盐溶液体、钛盐溶液体、铁盐溶液体；被处理的物料中许可有其他盐份或酸的存在或其他有机体助剂的存在。
8.一种制备高分散性粉体材料的干燥粉碎工艺的用途，其特征在于该技术适合于高分散性的粉体如氧化铁、铬黄、钛白粉无机颜料；硅酸铝、沉淀法白碳黑、二氧化硅气凝胶填料；纳米氧化铁、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化锡、纳米氧化锆纳米材料的制备。
全文摘要
该发明涉及一种采用高温热气流高速冲击被处理物料，将被处理的物料瞬间击散，被处理物料中的水份瞬间蒸发，物料中的粒子在瞬间内脱水、热处理、得到高度分散的粉体材料，或者物料中的物质发生瞬间水解、缩合、形成细微的粒子、脱水、热处理，形成高度分散的粉体材料的新型干燥粉碎工艺。该项技术将成功的解决经典的无机颜料、无机填料和纳米材料的分散性问题。对提高国产的钛白粉、氧化铁红的品质以及纳米二氧化钛的制备有着重要的经济价值。该项技术发明蕴存着巨大的商机。
文档编号F26B3/02GK1605824SQ20031011040
公开日2005年4月13日 申请日期2003年10月8日 优先权日2003年10月8日
发明者曾维兴 申请人:曾维兴