CN110882865A - 一种深亚微米级粉体气氛分级装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深亚微米级粉体气氛分级装置，涉及粉体材料分级技术领域，其技术方案要点包括进料机、气氛箱、进料斗、分离锥、分离室、多孔法兰、导向盘、细粉出粉管、底部罐、粗粉收料桶、旋风分离器、分离收集罐、反吹罐、反吹收集罐、引风机、冷却器以及缓冲罐。本发明具有有效避免气流短路现象、循环使用氮气、通过回风管路以及缓冲罐的氮气量调整分级***内氮气的压力大小，使气压呈微正压状态，进而有效阻止空气的渗入，避免分级物料与空气的接触，整个***处于隔绝空气的状态的效果；同时避免传统气相分级过程的空气中水份和氧对分级物料的氧化作用，并可用于镍粉、铜粉、铝粉等易氧化深亚微米级超细金属粉体气氛分级的效果。
Description
技术领域
本发明涉及粉体材料分级技术领域，更具体地说它涉及一种深亚微米级粉体气氛分级装置。
背景技术
矿物材料的细度要求随着现代工业新技术的发展而变得越来越高，同时对于产品粒度范围的要求变得越来越窄，因此材料的分级已成为粉体材料扩大应用的关键技术。
粉体常用的分级方法有湿法分级和干法分级两大类。
在湿法分级法中，常用介质有酒精与水两种，其优点是可获得粒度很细的产品，而且产品的粒度分布范围可控制得比较窄，但是其同时具有如下缺点：1、对于最终成品要求是干态时，必须经干燥和防团聚处理，因而工艺较复杂，能耗较高，效率较低；2、在使用酒精类易燃的液相介质时，料液由于高压泵的作用与叶轮和管壁高速摩擦， 进而导致温度急剧升高，使得生产环境空气中酒精浓度升高，存在安全隐患；3、在使用水作为介质时，粉体会与水发生电化学反应，进而使得粉体出现氧化和腐蚀现象，严重影响粉体品质。
在干法分级法中，其优点是分级后的产品无须进行干燥与再分散等后处理，因而相比于湿法分级法具有能耗较低与操作简便的效果，且其操作原理为：通过惯性原理，令粉体运动时产生一定的动能，在运动速度相同时，质量大者其动能即运动惯性大，当它们受到改变其运动方向的作用力时，由于惯性的不同会形成不同的运动轨迹 ，从而实现大小颗粒的分级。
在现有技术中，通常采用气流分级机作为微粉分级装置。该分级装置一般使用气流分散相作载体，带着粉体旋转并形成涡流运动，使颗粒同时受到离心力F和阻力f的作用，当F>f时，颗粒向外飞出，碰撞机体壁而落下，进而通过特定方式捕集，即得粗粉；而当F<f时，颗粒飞向涡流中心并随气流飞出，通过旋风收尘器或袋滤器捕集得细粉，从而达到分级的目的。
但是由于分离器顶部的“顶灰环”旋风分离器内部流场复杂，旋流运动引起的压力梯度将在分离器内壁上产生“二次流”，进而使分离器顶板附近出现颗粒“盘旋”而成的环状灰环。在颗粒聚集过多时将会从排气管逃逸出来，影响分离效率。另一方面，长时间的颗粒“盘旋”状态将会磨损器壁。且顶板附近的流动会使得气流沿排气管外壁向下流动，造成排气管末端的径向速度增加，带有粉尘的气流从排气管中排出，形成排气管末端的“短路流"。又由于“短路流”携带的粉尘增多，分离器的分离效率就会降低，排尘口的“粉尘返混”下行气流将分离至壁面的颗粒排入灰斗，并在返回分离器之前，会夹带已分离的粉尘，返混的颗粒数越多，分离器的分离效率则越低。当粉尘返混严重时，返混的颗粒数量会占到已分离的5%~10%，严重影响到颗粒的分离效率，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种深亚微米级粉体气氛分级装置，该深亚微米级粉体气氛分级装置具有避免颗粒返混而导致的粉体颗粒粒径不均以及分级效率下降的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种深亚微米级粉体气氛分级装置，包括气氛箱以及从上至下依次固定在所述气氛箱内的进料机和进料斗，所述进料斗的下端依次连接有倒锥状分离室与底部罐，所述分离室与底部罐的连接处内侧设置有多孔法兰，并在所述分离室内设置有位于所述进料斗出料端下方的分离锥与倒锥状导向盘，所述底部罐内设置有位于所述导向盘下端的细粉出粉管，所述进料斗的出料端、分离锥以及导向盘的轴线均与所述分离室的轴线重合，还包括反吹罐以及引风机，所述细粉出粉管的底部连接有另一端从所述底部罐内穿出并与所述反吹罐的上端侧壁连通的密封管路，所述反吹罐的顶端与所述引风机通过设置引风进风管路连接，所述引风机的出风口设置有引风出风管路，所述引风出风管路依次连接有冷却器以及充入氮气的缓冲罐，所述缓冲罐设置有与所述气氛箱连通的缓冲出风管路，所述缓冲出风管路连接有与引风进风管路连接的回风管路。
通过采用上述技术方案，采用将分离锥固定在倒锥状的分离室上端中间部位，使得粉体从进料机进入分离室内后先通过分离锥分散，再在气流的作用下做向下运动的离心运动，使得粗大颗粒在分离室内因向导向盘边缘运动而加速分离，再被向上移动的气流带至分离锥顶部再次做向下的离心运动，进而在经过多次反复分离后，大部分粗大颗粒在导向盘的作用下移动至底部罐的底部沉淀，而较细小的颗粒随着中心气流通过细粉出粉管进入反吹罐内，有效避免了气流短路现象；与此同时，氮气通过缓冲罐进入装置***内，引风机排出的气体通过冷却后回流至缓冲罐，气氛箱的进气全部为回流后的氮气，氮气循环使用；且通过回风管路以及缓冲罐的氮气量调整分级***内氮气的压力大小，使气压呈微正压状态，能够有效阻止空气的渗入，从而避免分级物料与空气的接触，整个***处于隔绝空气的状态，避免了传统气相分级过程，空气中水份和氧对分级物料的氧化作用，可用于镍粉、铜粉、铝粉等易氧化深亚微米级超细金属粉体气氛分级。
本发明进一步设置为：还包括旋风分离器，所述密封管路包括连通所述细粉出粉管与所述旋风分离器上端侧壁的初筛出粉管路以及连通所述旋风分离器顶部与所述反吹罐上端侧壁的次筛出粉管路。
通过采用上述技术方案，旋风分离器用于对分离室内的粉体在一级分离后的进一步分散，使得反吹罐中收集的粉体粒径较小，提高分级的效率。
本发明进一步设置为：所述底部罐、旋风分离器以及反吹罐的底部均设置有相应的粗粉收料桶、分离收集罐以及反吹收集罐。
通过采用上述技术方案，粗粉收料桶、分离收集罐以及反吹收集罐分别起到收集相应粒径的颗粒，便于沉降颗粒的回收与利用。
本发明进一步设置为：所述多孔法兰沿径向设置有多个等弧度分布的进气孔。
通过采用上述技术方案，保证氮气的均匀进气，减少气流受到的阻力，增大气流的动能，继而显著提高粉体的分散性能。
本发明进一步设置为：所述进气孔为24个，且所述进气孔的横截面成圆形，内径为5-10mm。
通过采用上述技术方案，保证进料均匀，且在气流通过多孔法兰后达到有效避免“顶灰环”、“短路流”、“粉尘返混”等现象发生的效果，提高粉体的分级效率。
本发明进一步设置为：所述气氛箱的底部密封连接有底部支撑环，所述底部支撑环密封固定在所述底部罐的外侧。
通过采用上述技术方案，密封装置，使得该装置在运行时处于无氧状态，有效减小分级过程中空气中的水份及氧对分级物料的氧化作用。
本发明进一步设置为：所述气氛箱的侧壁上密封连接有透明玻璃以及氮气压力表。
通过采用上述技术方案，便于观察粉体的下料情况，对***压力进行有效控制，防止压力过大对装置造成不必要的损伤。
本发明进一步设置为：所述缓冲罐设置有温度表、压力表以及泄压阀。
通过采用上述技术方案，温度表和压力表及时反映***的状态，当缓冲罐压力较大时，可以从泄压阀处泄压，提高了装置运行的安全性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、适用于粒径小于2.0μm的亚微米级的超细粉体的精度分级；
2、适用于球型粉体分级；
3、适用于易氧化、易受潮的深亚微米级金属粉体以及非金属粉体，且分离效率高。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图。
附图标记说明：1、进料机；2、气氛箱；3、进料斗；4、分离锥；5、分离室；6、多孔法兰；7、导向盘；8、细粉出粉管；9、底部罐；10、粗粉收料桶；11、旋风分离器；111、分离收集罐；12、反吹罐；121、反吹收集罐；13、引风机；14、冷却器；15、缓冲罐；161、引风出风管路；162、缓冲出风管路；163、回风管路；164、引风进风管路；165、初筛出粉管路；166、次筛出粉管路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种深亚微米级粉体气氛分级装置，包括气氛箱2以及从上至下依次固定在气氛箱2内的进料机1和进料斗3。进料机1向气氛箱2内送入粉体材料，进而使得粉体材料落入进料斗3内以进行后续的分离作业。
在进料斗3的下端依次连接有倒锥状分离室5与底部罐9。分离室5与底部罐9的连接处内侧设置有连通气氛箱2与底部罐9的多孔法兰6，并在分离室5内设置有位于进料斗3出料端下方的分离锥4与倒锥状导向盘7。底部罐9内设置有位于导向盘7下端的细粉出粉管8。进料斗3的出料端、分离锥4以及导向盘7的轴线均与分离室5的轴线重合。需要提及的是，该装置还包括依次连通的旋风分离器11、反吹罐12以及引风机13。细粉出粉管8的底部连接有另一端从底部罐9内穿出并与旋风分离器11上端侧壁连通的初筛出粉管路165；在旋风分离器11和反吹罐12之间设置有两端分别与旋风分离器11顶端和反吹罐12上端侧壁连通的次筛出粉管路166。与此同时，在反吹罐12的顶端设置有用于与引风机13连通的引风进风管路164。且引风机13的出风口设置有引风出风管路161，引风出风管路161依次连接有冷却器14以及向该设备内充入氮气的缓冲罐15。缓冲罐15设置有与气氛箱2连通的缓冲出风管路162，且缓冲出风管路162连接有与引风进风管路164连接的回风管路163。通过采用将分离锥4固定在倒锥状的分离室5上端中间部位，使得粉体从进料机1进入分离室5内后先通过分离锥4分散，再在气流的作用下做向下运动的离心运动，进而将令粗大颗粒在分离室5内因向导向盘7边缘运动而加速分离，再被向上移动的气流带至分离锥4顶部再次做向下的离心运动，进而在经过多次反复分离后，大部分粗大颗粒在导向盘7的作用下移动至底部罐9的底部沉淀，而较细小的颗粒随着中心气流通过细粉出粉管8进入旋风分离器11内，进而使得旋风分离器11起到对分离室5内的粉体在一级分离后的进一步分散的作用，令反吹罐12中收集的粉体粒径较小，起到提高分级效率的作用。再在经过分级后的粉体通过次筛出粉管路166进入反吹罐12时，将有效避免了气流短路现象；与此同时，氮气通过缓冲罐15进入装置***内，引风机13排出的气体通过冷却后回流至缓冲罐15，气氛箱2的进气全部为回流后的氮气，氮气循环使用；并在通过回风管路163以及缓冲罐15的氮气量时调整分级***内氮气的压力大小，使气压呈微正压状态，能够有效阻止空气的渗入，从而避免分级物料与空气的接触，整个***处于隔绝空气的状态，避免了传统气相分级过程，空气中水份和氧对分级物料的氧化作用，可用于镍粉、铜粉、铝粉等易氧化深亚微米级超细金属粉体气氛分级。
如图1所示，在底部罐9、旋风分离器11以及反吹罐12的底部分别设置有相应的粗粉收料桶10、分离收集罐111以及反吹收集罐121。粗粉收料桶10、分离收集罐111以及反吹收集罐121分别起到收集相应粒径的颗粒，便于沉降颗粒的回收与利用。需要说明的是，多孔法兰6沿径向设置有多个等弧度分布的进气孔，使得进气孔起到向分离室5与底部罐9内均匀充入氮气的作用，减少气流受到的阻力，增大气流的动能，继而显著提高粉体的分散性能。与此同时，进气孔的数量可以是1至36个，在本实施例中，进气孔的数量设置为24个。且进气孔的横截面成圆形，内径为5-10mm，达到保证粉体的进料均匀，且在气流通过多孔法兰6后达到有效避免“顶灰环”、“短路流”、“粉尘返混”等现象发生的效果，提高粉体的分级效率。
气氛箱2的底部密封连接有底部支撑环。底部支撑环密封固定在所述底部罐9的外侧，进而达到稳定密封连接气氛箱2与底部罐9的目的，在有效密封装置的同时，使得该装置在运行时处于无氧状态，有效减小分级过程中空气中的水份及氧对分级物料的氧化作用。在气氛箱2的侧壁上还密封连接有透明玻璃以及氮气压力表，透过透明玻璃将便于观察粉体的下料情况，从而在结合氮气压力表的情况下对***压力进行有效控制，防止压力过大对装置造成不必要的损伤。为了进一步提升装置的运行安全性，进而在缓冲罐15上设置有温度表、压力表以及泄压阀。温度表和压力表及时反映***的状态，当缓冲罐15压力较大时，可以从泄压阀处泄压，从而达到进一步控制装置内部压强稳定的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种深亚微米级粉体气氛分级装置，包括气氛箱(2)以及从上至下依次固定在所述气氛箱(2)内的进料机(1)和进料斗(3)，所述进料斗(3)的下端依次连接有倒锥状分离室(5)与底部罐(9)，所述分离室(5)与底部罐(9)的连接处内侧设置有多孔法兰(6)，并在所述分离室(5)内设置有位于所述进料斗(3)出料端下方的分离锥（4）与倒锥状导向盘(7)，所述底部罐(9)内设置有位于所述导向盘(7)下端的细粉出粉管(8)，所述进料斗(3)的出料端、分离锥（4）以及导向盘(7)的轴线均与所述分离室(5)的轴线重合，其特征在于：还包括反吹罐(12)以及引风机(13)，所述细粉出粉管(8)的底部连接有另一端从所述底部罐(9)内穿出并与所述反吹罐(12)的上端侧壁连通的密封管路，所述反吹罐(12)的顶端与所述引风机(13)通过设置引风进风管路（164）连接，所述引风机(13)的出风口设置有引风出风管路(161)，所述引风出风管路(161)依次连接有冷却器(14)以及充入氮气的缓冲罐(15)，所述缓冲罐(15)设置有与所述气氛箱(2)连通的缓冲出风管路(162)，所述缓冲出风管路(162)连接有与引风进风管路（164）连接的回风管路(163)。
2.根据权利要求1所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：还包括旋风分离器(11)，所述密封管路包括连通所述细粉出粉管(8)与所述旋风分离器(11)上端侧壁的初筛出粉管路（165）以及连通所述旋风分离器(11)顶部与所述反吹罐(12)上端侧壁的次筛出粉管路（166）。
3.根据权利要求2所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述底部罐(9)、旋风分离器(11)以及反吹罐(12)的底部均设置有相应的粗粉收料桶(10)、分离收集罐(111)以及反吹收集罐(121)。
4.根据权利要求1所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述多孔法兰(6)沿径向设置有多个等弧度分布的进气孔。
5.根据权利要求4所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述进气孔设置为24个，且所述进气孔的横截面成圆形，内径为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述气氛箱(2)的底部密封连接有底部支撑环，所述底部支撑环密封固定在所述底部罐(9)的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述气氛箱(2)的侧壁上密封连接有透明玻璃以及氮气压力表。
8.根据权利要求1所述的一种深亚微米级粉体气氛分级装置，其特征在于：所述缓冲罐(15)设置有温度表、压力表以及泄压阀。
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| WO2022134687A1 (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 江苏博迁新材料股份有限公司 | 一种气相粉体分级设备 |
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| CN117414958A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 河南省远洋粉体科技股份有限公司 | 一种铝粉旋风分级装置 |
| CN117516996A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-02-06 | 重庆交通大学 | 一种大流量亚微米颗粒物气溶胶的分离装置及检测*** |
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2019
- 2019-11-20 CN CN201911141435.7A patent/CN110882865A/zh active Pending
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