颜料生产中，如何选择适合的超细研磨粉碎工艺

根据市场研究机构调查，在全球颜料生产领域，印度和中国一直是两个最重要的增长引擎。尤其印度，其国内需求和出口量都会有很大的潜在增长。

预计未来五年，颜料行业的GDP增长率将达到11%。随着消费者对流行趋势的需求快速变化，颜料企业和其客户也更加关注消费者这种需求变化。这种变化对颜料生产企业提出更高要求：对颜料粉体的一些关键材料特性指标提出了更高的要求。在此，我们将介绍一些颜料超细研磨粉碎工艺，希望能在您选择合适高效的研磨工艺时，有所帮助。

为何超细研磨粉碎工艺对颜料的品质至关重要

颜料作为一种着色剂，广泛应用于各个不同领域：如油漆、墨水、塑料、织物、化妆品，食物等。我们大致可将着色剂分为两种：不溶性的颜料和可溶性的染料。由于颜料不溶性，其着色强度和色彩度会直接受到颜料颗粒大小和形貌的影响，因而，选择适合高效的超细研磨粉碎工艺将会显著增强颜料在基体材料上的着色性能。除此之外，一定粒度大小和形貌的颜料颗粒可以改变不同光谱的光的吸收和散射，进而改变色泽，从而赋予基体材料表面特定的外观。

选择超细研磨粉碎工艺时，须考虑几个重要因素

如上所述，各种各样的颜料有着不同的来源。最古老的是天然色素，如由矿物制成的天然群青和昆虫制成的胭脂红。今天，大多数颜料都是合成的。比如常见的有机颜料的是酞菁或喹吖啶酮红系列，而常用的无机颜料是氧化铬或氧化铁。

根据颜料的来源，每一种颜料制备很明显都有特定的生产工艺（如提纯、合成、氧化、煅烧、沉淀等）。因此，我们必须首先清楚所制备的物料的特性和生产工艺，再去选择适合的研磨粉碎设备和工艺。比如，颜料颗粒本身的原始粒径已经很小，后续研磨粉碎过程只是解团聚。在这种情况下，使用的研磨粉碎技术无需过度增大颗粒间的碰撞力。另一种是相反的情况，比如生产适用于陶瓷的颜料。这些材料的原始颗粒硬度可达莫氏9度，只能使用气流磨。

基于这些原因，在选择合适的超细研磨粉碎工艺之前，必须先了解颜料的特性。

◆Condux机械精细冲击磨

采用针盘对旋设计的Condux 680型精细机械磨。（来源：耐驰）

耐驰Condux冲击磨主要用于较软和中等硬度的材料的超细粉碎。物料的目标粒度的中值粒径在20至500μm之间。线速度在25至150m/s之间。还可提供了双向对转方式，速度高达250米/秒。空气流量取决于转子的类型，确保研磨时温度稳定。

表1: Condux 300的参考数据：（来源：耐驰）

转子水平安装，轴的密封采用了无接触式迷宫式轴封。产品进料口和出料口，也是设备的进气口和出气口，从而达到物料传输和冷却任务。

该款磨机的这些特性使它们适用于颜料颗粒干燥后的解团聚。此外，易于操作和清洁的设计，可以让您进行不同物料的快速切换。同时，Condux磨机上可安装的研磨工具种类众多，这意味着它们可用来加工各种不同的产品，并达到不同的物料细度。

◆高密度气流粉碎机Conjet

Conjet是螺旋结构气流粉碎机，配有一个动态分级轮，在研磨腔内形成一个高密度的物料层。用于软硬材料的研磨。研磨气流通过环形分配器供应。气流通过喷嘴进入研磨室，高速膨胀并形成射流。待研磨的材料通过喷射器进入研磨室，或利用阀门进行重力测量，并通过短进料管切向进入研磨室，然后被气体射流带动，加速，并通过颗粒间碰撞进行粉碎。

螺旋结构气流粉碎机 Conjet。（来源：耐驰）

膨胀气体将研磨过的颗粒输送到分级轮，分级轮速度由可调电机驱动。与设定参数相对应的细料通过膨胀气体从磨机中排出。过大的颗粒返回喷射区域进行再研磨。

表2：Conjet 50的参考数据：（来源：耐驰）

Conjet的工作原理特别适用于颜料生产。当研磨矿物颜料时，高冲击速度可提供高细度，例如d99=5-7μm。该款气流粉碎分级机能很好地控制粒度分布，并且根据要求可调，粒径分布窄、无过大颗粒。另外，易于操作的设计，意味着设备清洗方便快捷。

◆S-Jet蒸汽气流磨

S-Jet是气流磨的一种，采用过热蒸汽干磨的工艺有着极大的优势。可在流化床中对软至极硬材料进行超细研磨。通过在磨机中集成空气分级机来控制产品粒径，最终产品细度可至亚微米范围。

蒸汽气流磨 S-Jet 500。（来源：耐驰）

使用过热蒸汽代替空气作为研磨介质可获得显著的优势。与空气相比，其喷射能量要高得多（喷射速度可达1200m/s），增加了离散能量输入，物料颗粒的动能冲击能量增加了四倍。这是获得亚微米范围细度的关键点。除此之外，由于蒸汽的声速比空气的要高得多，分级机叶轮内可能的圆周方向的流速也会增加，并随之增加影响产品分级的加速度。

表3: S-Jet 500的参考数据：（来源：耐驰）

由于蒸汽温度高达300°C以上，并且研磨过程中颗粒表面的增加，颗粒中的水分被蒸发。此外，S-Jet粉碎机具有同时提供干燥或至少完成颜料干燥操作的可能性。通过这种方式，S-Jet工艺可以充分利用来自压力和温度的能量，将物料研磨至纳米范围，并使残余水分含量降低至0.5%。

图中给出了颜料研磨时从Condux、Conjet和S-Jet的粒径分布的案例。（来源：耐驰）

另外一个考虑因素是防止粉尘爆炸

如果被研磨的产品是有机颜料，则需要特别注意可能引起粉尘爆炸的特征值。这主要涉及临界能量、临界温度和Kst值。根据这些数据，当超过限值时，必须提供足够的保护。第一个解决方案是在工厂内建造一个耐压力冲击装置，包括特殊元件，如防爆阀和爆破片。第二种解决方案是在惰性气体下运行，并可靠地控制工厂的氧气含量。

总结

鉴于颜料种类繁多，而且生产过程的第一步会使颜料质量改变，因此选择和优化合适的超细研磨粉碎工艺非常重要。Condux机械冲击磨非常适用于相对粗糙的磨矿和解团聚。Conjet高密度气流粉碎机可以提供更精细的产品与极佳粒径分布。S-Jet蒸汽喷射磨在细度方面达到了亚微米范围，同时还具有一定的干燥功能。使用合适的超细研磨粉碎工艺可以生产出高品质，并且具有特殊流动特性要求的颜料，并达到最终产品所要求的细度和质量。这种优化的超细研磨粉碎工艺也增加了产品的价值，降低了能耗和其他生产成本。

作者：MichelHamelin

来源：耐驰（上海）机械仪器有限公司