CN1233789C - 一种无机阻燃剂的改性处理设备及工艺 - Google Patents

一种无机阻燃剂的改性处理设备及工艺 Download PDF

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Abstract

一种无机阻燃剂的改性处理设备，其特征在于它由前处理及进料***、计量给药***、改性打散***和分级包装及除尘***组成，改性打散***至少设有一级以上改性腔，计量给药***中计量泵的输出端经过安装在改性腔给药口的高压雾化喷嘴与改性腔相连通，在改性腔中安装有带打散板的转子，分级包装及除尘***中的分级装置与改性打散***的末端相连，分级包装及除尘***的末端安装有引风机。本发明和国内外一般改性机相比增加了多腔包覆、超细分级及循环打散装置，因此，它的改性效率高，无粉尘污染。活化率高，达到98%±1粉体活性增加，吸油率及吸水率大大下降，粉体表面光滑，特别有利粉体与橡塑材料的相容性。

Description

一种无机阻燃剂的改性处理设备及工艺
技术领域
本发明属于一种无机阻燃剂的生产设备及工艺，具体说它涉及的是超细氢氧化镁粉末阻燃剂的改性生产设备及其生产工艺。
背景技术
氢氧化镁粉末阻燃剂是采用天然水镁矿石，经精选、超细粉碎及表面改性处理等工艺生产而成的新型工业阻燃剂。由于氢氧化镁耐热温度高，并遇热释放大量结晶水，降低受热体温度，因此，具有较好的阻燃性。与橡胶、塑料等材料具有良好的相溶性，能提高橡胶、塑料制品的抗张强度等技术性能，并具有无毒、抑烟、无溶滴等特点，是理想的橡塑制品阻燃填料。
表面改性处理是决定氢氧化镁阻燃剂使用性能的重要的工艺过程。由于目前没有连续的改性处理设备，所以传统的改性处理是在搅拌机内进行，这种工艺间断生产、效率低、损耗大、污染环境，药剂分散不均，活化率只有80％左右。超细氢氧化镁的特点是：平均粒度小(2500目以上)，比表面积大，不利充分包覆。而且粉体颗粒易于团聚，表现很粘，不易打散，因此，一般改性设备难以胜任，现在常用市售改性机只适用于一般非金属粉体。
近几年，已有几种连续粉体改性机问世，如日本奈良HYB***气流改性机及瑞典的SLG三筒式连续改性机。但是上述连续改性机只能适合固体药剂的使用，不能适合液体药剂，并且存在给药不均，无分级设备，改性效果不稳定等缺点，同时存在生产成本过高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无机阻燃剂的改性生产工艺及生产设备，它可以克服现有技术中所存在的缺点，提高生产效率和改性效果，减少对环境的污染。
本发明的目的是这样实现的：本发明的设备包括：其特征在于它由前处理及进料***、计量给药***、改性打散***和分级包装及除尘***组成，改性打散***设有三级改性腔，前处理及进料***包括储料仓、安装在储料仓出料口的皮带秤和与改性腔进料口相连接的螺旋进料器，计量给药***中计量泵的输出端经过安装在改性腔给药口的高压雾化喷嘴与改性腔相连通，在改性腔中安装有带打散板的转子，分级包装及除尘***中的分级装置与改性打散***的出料口相连，分级包装及除尘***的末端安装有引风机。
上述技术方案中的前处理及进料***包括储料仓、皮带秤和螺旋进料器，如若需要还可以包括一个加热干燥机。
上述改性打散***还可以包括一个将物料进一步打散的打散机，打散机与改性腔串联连接。
本发明还可以在改性打散***的前端设置一个鼓风机。
本发明的具体操作工艺为：
第一步：将干燥的超细粉末物料经螺旋进料器推进加入改性腔。
第二步：通过计量泵将偶联剂定量输送，经过高压雾化喷嘴进入改性腔，由于偶联剂的用量在1％以下时影响改性效果，而用量过高增加产成本，所以本发明选择为偶联剂的用量在超细粉末物料重量的1％以上，最佳为1.2％-1.5％。
第三步：超细粉末物料及偶联剂在改性打散***中被高速搅4拌、打散，实现充分的包覆和改性。
第四步：超细粉末物料经包覆改性后，在风力的作用下负压运行，进入分级包装及除尘***的分级装置，通过分级装置的超细粉末物料由旋风卸料器收集包装，其它大颗粒物料返回改性打散***，继续包覆打散，直至全部通过。
为减少粉尘的污染，在整个物料的运行过程中，启动除尘***。
本发明的生产设备可以连续生产，封闭作业，负压操作，生产效率高，粉尘小，无污染，成本低，生产工艺衔接合理，流程自动，保证了改性粉体的质量。在改性前对物料加温有利粉体和有机偶联剂结合；雾化给药，使药物和粉体充分混均，不易生成假大颗粒；多腔改性，有利充分包覆；高速打散更是避免了大颗粒的形成；分级装置进一步保证了改性粉体的均一性，而未进入分级的颗粒还可进一步返回改性打散***，包覆打散，使改性率(活化率)达到98％±1。本发明由于增加了高速打散和分级装置，比较好的解决了氢氧化镁超细粉末物料不容易包覆和打散这一难题，因此，它适合一切超细、粘度较大、不利改性的粉体物料。
现将本发明与其它改性机性能对比列表于下：
表1
机型 产地 分散装置   分级装置 给药方式   包覆过程 生产能力 生产方式及其他
  200L热混机 国内   机械搅拌 无  粒+粒或喷淋 次 100kg/h   间断生产，粉尘大，效率低，材料消耗大
 三筒式SLG改性机   瑞典AGMW公司 机械打散 无   喷淋或粒料   一次 300kg/h   连续生产，经实地考核，改性效果不稳定
HYB***改性机   日本奈良机械制造所 气流打散 无 固体粒料 一次 50kg/h 连续生产，但产量小，只适合固体偶联剂
本发明   高速机械打散 有   高压气雾化 循环 500kg/h 连续作业，改性质量好，无污染
从对比表可以看出，本发明在设计上有其独到之处，和国内外一般改性机相比，它增加了多腔包覆、超细分级及循环打散装置，因此，它的改性效率高，无粉尘污染。
本发明的改性质量也是令人满意的，表2列出了本发明对2500目氢氧化镁的改性效果对比情况，改性剂为硅烷172。
表2：
粉别   活化率(％)   吸油率(％)   13天吸水率(％)   比表面积(m2/g)   电镜颗粒形貌
改性前 0 48.0 5.50 57.51   颗粒表面粗糙
  改性后   98±1   28   1.76   59.79   颗粒表面光滑
表2说明：2500目超细氢氧化镁，经本改性***改性后，活化率高，粉体活性增加，吸油率及吸水率大大下降，粉体表面光滑，特别有利粉体与橡塑材料的相容性。
表3列出了超细改性粉的一般理化指标，说明改性粉体质量较好，特别是白度和粒度全满足用户要求。
表3：改性产品的一般理化指标
项目   MgO(％)   Fe(％)   灼烧失量(％)   酸不溶物(％)   吸附水(H2O)(％) 白度(％) 粒度(m)
实测 65.27 0.17 29.43 2.12 0.20 93.0   D50≤1D97＜8
以上的数据说明本发明具有良好性能，表现在粉体改性效率高，效果好。改性粉体经实际使用受到好评。将采用本发明的工艺及设备生产的超细氢氧化镁阻燃剂用于无卤低烟电缆及低卤低烟电缆，技术性能指标完全达到要求，特别是阻燃性能已达到国际先进水平，顺利通过IEC标准要求的燃烧试验，氧指数达到38％以上。该无卤低烟阻燃电缆已应用于我国秦山核电站核级电缆和其他轻轨电缆，对国计民生起到重要作用。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的改性腔的结构示意图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明的打散机的结构示意图。
图5是图4的B-B剖视图。
图中所示1.储料仓  2.油热干燥机  3.干燥机电机  4.皮带秤  5.螺旋进料器及电机  6.鼓风机  7.偶联剂处理器  8.计量泵  9.高压泵10.二流式雾化喷嘴  11～13三级改性腔  14改性腔电机  15打散机  16电机  17.涡轮分级机  18～19旋风卸料器  20.布袋除尘器  21.引风机23打散板  24打散板  25转轴  30转子  31定子  32锥型衬板  33转子。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图对本发明的工艺及设备做进一步详细的说明。
如图1所示，1是前处理及进料***中的储料仓，储料仓中的物料是经过精选的2500目以上的超细氢氧化镁超细粉末，输送给前处理及进料***的油热干燥机2，在改性前对物料首先进行100℃以上加温干燥，以有利于物料与偶联剂之间的结合。4是前处理及进料***中的皮带秤，加温后的物料通过螺旋进料器5以每小时500Kg的速度输送到改性打散***。计量给药***包括偶联剂处理器7、计量泵8、高压气泵9和二流式雾化喷嘴10，采用硅烷172液体偶联剂以每小时6Kg的速度，经计量泵8输送到改性打散***，并在喷嘴10处被高压气体所雾化。如果是固体偶联剂，则先在偶联剂处理器7内进行液化后输送给改性打散***的改性腔。改性打散***由串联连接的三级改性腔11、12、13和一个高速打散机15组成，改性腔内的具体结构如图2和图3所示，在改性腔内安装有转子和定子，转子是通过电机14带动转轴25高速转动，在转轴上固定安装有打散板23，定子是多个固定在壳体上的打散板24。物料进入改性腔中以后，被以2400转/分的高速旋转的转子和定子充分搅拌及打散，使物料颗粒被偶联剂充分的包覆，并在引风机21和与一级改性腔连接的鼓风机6的风力的作用下逐级经过三级改性腔，进入打散机15。打散机15的结构如图4和图5所示，壳体内也安装有以3000转/分高速旋转的转子30，以及固定在壳体上的定子31，在打散机的入料口和出料口之间安装有锥型的衬板32，以使物料在打散机内进一步受到冲击、剪切和摩擦而被充分的打散，保证改性粉体的超细粒度和均匀度，改性和打散后的物料在转子33的作用下由出料口输出。
经过上述改性处理和被打散的物料在风力的作用下进入分级包装及除尘***的涡轮分级机17(或者液轮分级机、气流分级机及其它)，粒度符合要求的物料由涡轮分级机进入到旋风卸料器(或其它市场有售的卸料器)18、19，进行包装，粒度过大的物料则由涡轮分级机返回打散机16，再一次经过打散的过程。这样不断的反复，直到颗粒符合要求。在分级包装及除尘***的后端安装有布袋式除尘器20收尘，并装有引风机21，使整机负压、封闭状态下工作，没有粉尘的污染。

Claims (5)

1、一种无机阻燃剂的改性处理设备，其特征在于它由前处理及进料***、计量给药***、改性打散***和分级包装及除尘***组成，改性打散***设有三级改性腔，前处理及进料***包括储料仓、安装在储料仓出料口的皮带秤和与改性腔进料口相连接的螺旋进料器，计量给药***中计量泵的输出端经过安装在改性腔给药口的高压雾化喷嘴与改性腔相连通，在改性腔中安装有带打散板的转子，分级包装及除尘***中的分级装置与改性打散***的出料口相连，分级包装及除尘***的末端安装有引风机。
2、根据权利要求1所说的设备，其特征在于在前处理及进料***中包括加热干燥机，加热干燥机安装在储料仓的出料口和皮带秤之间。
3、根据权利要求1所说的设备，其特征在于改性打散***还包括一个将物料进一步打散的打散机，打散机与改性腔串联连接，打散机内装有带打散板的转子和定子，并装有锥型衬板。
4，根据权利要求1所说的设备，其特征在于在改性打散***中设置一个鼓风机，鼓风机与第一级改性腔相连接。
5、一种无机阻燃剂的改性处理工艺，其特征在于它包括下列步骤：
第一步：将干燥的超细粉末物料经螺旋进料器推进加入改性腔。
第二步：通过计量泵将偶联剂定量输送，经过高压雾化喷嘴进入改性腔，偶联剂用量为超细粉末物料重量的1.2-1.5％。
第三步：超细粉末物料及偶联剂在改性打散***中被搅拌、打散，实现充分的包覆和改性。
第四步：超细粉末物料经包覆改性后，在风力的作用下负压运行，进入分级包装及除尘***的分级装置，通过分级装置的超细粉末物料由旋风卸料器收集包装，其它大颗粒物料返回改性打散***，继续包覆打散，直至全部通过。
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