（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）金紅石鈦白粉是一種高檔次的鈦白粉，被認為是目前世界上性能最好的一種白色無(wú)機顏料和重要的精細化工材料，主要應用于涂料、油漆、油墨、造紙和高檔化妝品等行業(yè)。近十年來(lái)，隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的持續發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，高檔次的金紅石鈦白粉需求量急劇增加，年平均增長(cháng)率達 18.1%。
為了生產(chǎn)出具有較強市場(chǎng)競爭力的鈦白粉產(chǎn)品，各化工企業(yè)開(kāi)展了一系列的研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)工作。高壓輥磨就是在這種情況下應運而生的。它作為一種鈦白粉的超細粉碎設備，其破碎后的物料還具有一定的微裂紋，有利于進(jìn)一步的研磨及浸出，可以降低能耗，提高金紅石鈦白粉的產(chǎn)量。
1 高壓輥磨超細粉碎原理
鈦白粉顆粒通過(guò)料倉進(jìn)入輥壓磨進(jìn)料裝置內，形成一定的料壓，兩個(gè)相向旋轉的擠壓輥之間的輥縫遠遠小于鈦白粉的最大粒徑。在料壓的作用以及輥面與鈦白粉的摩擦力的作用下，單顆粒鈦白粉在通過(guò)兩個(gè)擠壓輥間時(shí)受到輥面的擠壓而破碎。破碎后的鈦白粉顆粒分成許多更小的細碎粉狀顆粒，通過(guò)調節壓力的大小，可以改變破碎后粒度的大小及級配。破碎原理如圖 1 所示。
與傳統的高壓輥磨層壓破碎原理相比，這種單顆粒破碎是一種最為節能的破碎方式。在單顆粒上施加壓力，破壞物料結構，可使以熱和噪聲形式損失的能量降到最低。這種物料破碎后的粒度與使用層壓破碎后的粒度相同，且破碎后的物料顆粒同樣產(chǎn)生了細微裂紋。這種超細粉碎的優(yōu)勢在于降低能耗，減少物料在磨機中的過(guò)粉碎現象，同時(shí)還具有增加產(chǎn)量和產(chǎn)能及提高物料的可磨性等特點(diǎn)。
2 高壓輥磨的工作和結構特點(diǎn)
2.1 采用高耐磨精加工的光滑輥面
根據破碎物料的硬度及耐磨性的不同，高壓輥磨有不同的輥面。粉碎易磨的脆性物料，如水泥熟料、石灰石、煤炭和化工原料等，常用網(wǎng)狀、條狀焊接堆焊輥面；輥壓硬度較高的金屬礦石，如鐵精礦等，則采用柱釘堆焊輥面。以上輥面結構在運行時(shí)，對輥面的耐磨性要求較高。兩輥間距較大時(shí)，輥面形狀對破碎物料的粒度影響幾乎可以忽略。在超細粉碎時(shí)，尤其是在一次性全部破碎及對破碎粒度要求較高的時(shí)候，兩輥間距較小，此時(shí)輥面結構就會(huì )對破碎粒度有較大影響。光滑
的輥面有利于使擠壓物料均勻受力，破碎后的物料粒度較為均勻。
2.2 進(jìn)料裝置具有耐腐蝕的特點(diǎn)
鈦白粉由于在高溫破碎時(shí)具有一定的腐蝕特性，因此與鈦白粉接觸的進(jìn)料裝置及側擋板全部采用不銹鋼耐磨鋼板焊接后精加工而成，具有很好的抗腐蝕及耐磨性能。
2.3 能有效防止邊緣效應
側擋板與輥面保持極小間距，且側擋板深入輥面，有利于減少擠壓邊緣效應的發(fā)生。輥壓機及高壓輥磨在不同程度上均具有一定的邊緣效應。邊緣效應是指在輥子端面與側擋板中間有物料不經(jīng)輥壓而直接通過(guò)，以及在輥子兩端面附近擠壓效果明顯減弱。超細粉碎的特點(diǎn)在于側擋板和輥子端面的間距極小 (只有 0.25 mm)，而且側擋板具有明顯的阻止物料從輥子端面脫離的效果，可有效阻止物料不經(jīng)輥壓直接從輥子端面離開(kāi)。物料在輥子表面均勻受壓，各處受力幾乎一致，所以輥子端面及中間擠壓效果相同，不存在所謂的邊緣效應。
2.4 具有單顆粒破碎的特征
高壓輥磨在剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，初始輥縫很小 (0.5mm)，而鈦白粉的顆粒大于初始輥縫。當高壓輥磨運行，輥縫沒(méi)有超出鈦白粉顆粒的直徑時(shí)，鈦白粉顆粒在受到輥面擠壓、重力及別的顆粒擠壓等多重擠壓作用下，具有單顆粒破碎的特征。
2.5 電控系統采用 PLC 控制
具有自動(dòng)卸荷的高壓保護功能，自動(dòng)化程度較高。采用變頻電動(dòng)機，在負荷狀態(tài)下能完全實(shí)現無(wú)極變速啟動(dòng)。采用西門(mén)子操作面板，可以顯示輥磨機的工作狀況，以及輥縫壓力和各點(diǎn)溫度測量值。工作人員可以根據物料情況隨時(shí)修改高壓輥磨的各種參數，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與中控聯(lián)系在一起，實(shí)行聯(lián)鎖控制。
3 高壓輥磨輥壓鈦白粉工藝流程
高壓輥磨輥壓鈦白粉工藝流程如圖 2 所示。
 在輥壓鈦白粉的工藝系統中，-2 mm 的鈦白粉經(jīng)高壓輥磨輥壓后，-325 目的物料占 55% ~ 60%，而且輥壓后物料顆粒形成了微裂紋，方便砂磨機進(jìn)一步研磨及浸出，同時(shí)可以避免過(guò)粉碎現象的發(fā)生。輥壓后的物料進(jìn)入砂磨機，將原礦細磨至 -325 目占 70% 以上，然后進(jìn)入分解槽浸出，進(jìn)行制粒-晶型轉變，最終得到高品位的人造金紅石。
4 工業(yè)試驗
在實(shí)驗室用 500 kg 的鈦白粉進(jìn)行輥壓試驗，得到高壓輥磨在不同轉速下的頻率、電流及物料輥壓情況。
試驗機型號為 GM52-25，輥子直徑為 520 mm，寬度為 250 mm，電動(dòng)機功率為 90 kW，額定電流為 160 A。由于鈦白粉有限，在實(shí)驗室只做了 5 組試驗，如表 1 所列。從表 1 可以看出：
(1) 電流的大小與轉速、下料口、壓力及鈦白粉顆粒的大小均有關(guān)系。下料口越大，電流越高；壓力越高，電流越大。
(2) 當鈦白粉粒度較大時(shí) (90% > 0.25 mm)，單次破碎具有明顯的效果；當鈦白粉粒度小于 0.25 mm 時(shí)，電流會(huì )急劇升高。由此說(shuō)明在物料粒度達到一定時(shí)，高壓輥磨的破碎效果會(huì )減弱，耗電量會(huì )急劇增加。
(3) 為了達到最佳破碎效果，高壓輥磨電動(dòng)機的實(shí)際電流應控制在額定電流的 0.8 倍左右。從表 1 可以看出，在 7 ~ 8 MPa 壓力作用下，適當改變下料口的大小，完全有可能使高壓輥磨工作電流控制在 130A 左右，使之保持正常工作狀態(tài)。
(4) 當壓力超過(guò) 10 MPa 時(shí)，設備運行將會(huì )變得極不穩定，所以該試驗機最大壓力將會(huì )控制在 10 MPa以?xún)取?/span>
為了進(jìn)一步驗證該設備的整體性能以及今后的應用推廣，在廣西金龍鈦業(yè)有限責任公司進(jìn)行了設備的工業(yè)化生產(chǎn)。在設備運行過(guò)程中，對不同壓力下鈦白粉的 325 目篩余進(jìn)行分析，最終確定了高壓輥磨的最佳生產(chǎn)工藝參數，如表 2 所列。
由表 2 可知，高壓輥磨輥壓鈦白粉的最佳運行參數為：壓力為 8 MPa，轉速在 1 200 r/ min，電流在130 A 時(shí)趨于穩定，325 目干法篩余量達到 42.7%。當壓力大于 8 MPa 時(shí)，隨著(zhù)壓力的繼續升高，篩余比率不減反增。這說(shuō)明鈦白粉顆粒在 8 MPa 壓力下，顆粒分離效果較好；隨著(zhù)壓力的升高，鈦白粉顆粒有聚合的趨勢。壓力與輥壓后 325 目篩余比率的關(guān)系如圖 3所示。
高壓輥磨工業(yè)化生產(chǎn)運行時(shí)，液壓壓力為 7.5 ~ 7.8MPa，輥子間隙為 3 ~ 4 mm，其他具體數據如表 3 所列。
由表 3 數據可以看出，高壓輥磨電動(dòng)機的實(shí)際轉速為 1 200 r/ min 時(shí)，電流為 130 A，產(chǎn)量為 5.5-6.0t，干法篩余量比率 42.5%，與砂磨機配合粉磨，能夠滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)金紅石鈦白粉的需要。
5 結語(yǔ)
(1) 當鈦白粉進(jìn)料粒度小于 2 mm 時(shí)，經(jīng)高壓輥磨輥壓后，鈦白粉粒度達到 -325 目 占 55% ~ 60%，減少了砂磨機的工作量和鋼耗，可提高鈦白粉生產(chǎn)率30% ~ 50%，有利于降低生產(chǎn)成本和提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
(2) 在粉碎工藝方面，當高壓輥磨進(jìn)行一次壓碎后，其比表面積平均增加約 300 cm2/ g (Blaine 值)。但重復多次輥壓后，其擠壓效果將會(huì )明顯下降，耗電量也會(huì )有所上升，不利于節能降耗。但是當高壓輥磨與砂磨機等磨碎機配套使用時(shí)，可有效提高細磨物料的比表面積，從而達到節能降耗的目的。
(3) 由試驗機輥壓鈦白粉得到的運行參數，可為設備重新設計提供可靠的依據，對高壓輥磨的選型以及工藝流程的設計具有重要的指導意義。
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