CN100558463C - 一种连续混合-研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续混合-研磨机，包括混合装置以及研磨装置，所述混合装置包括加料口、混合定子、混合转子、混合室、排料空间；所述研磨装置包括研磨定子、研磨转子、研磨室、积聚室、排胶口，其中，该混合装置和研磨装置同轴上下设置且排料空间与研磨室相通；混合转子底部安装有用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦并迫使胶体从排料空间排出随后进入研磨室中的刮料器；并且研磨转子底部安装有用于迫使胶体从排胶口排出的赶料器。本发明的混合-研磨机可以连续在线生产高固含量的胶体。

Description

一种连续混合-研磨机

技术领域

本发明涉及一种连续混合-研磨机，更具体地说，涉及一种连续将固体粉料与液体混合成胶体、并直接将胶体研磨成粒度更细的胶体的连续混合-研磨机。

背景技术

在化工、冶金、建材、食品等行业中，经常会遇到固体粉料与液体混合、混炼、增湿等胶体混合与胶体研磨的工艺过程。这些工艺过程基本上都是先在搅拌反应釜内间歇式混合生成胶体，再将胶体另行装入胶体研磨机来研磨成所需粒度的胶体。这种方法存在流程长、工艺复杂、间歇操作、设备多、处理量小、效率低、能耗大等缺点，特别是当混合和研磨制备一些固含量很高的胶体时，由于存在胶体混合与输送等困难，所以很难制备出高固含量、粒度细的胶体。

因此，为了克服以上缺点，实现将固体粉料与液体连续混合制备成高固含量胶体并直接将该胶体连续研磨为所需粒度的胶体的一体连续化生产过程，有必要开发一种能在其中同时实现胶体连续混合并研磨的一体化连续生产设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种将固体粉料与液体连续混合并研磨以制备高固含量胶体的连续混合-研磨机。

根据本发明，提供一种连续混合-研磨机，包括：

混合装置，该混合装置包括加料口、混合定子、混合转子、混合室、排料空间；以及

研磨装置，该研磨装置包括研磨定子、研磨转子、研磨室、积聚室、排胶口，

其中，该混合装置和研磨装置同轴上下设置，排料空间与研磨室相通；

混合装置中的混合转子底部安装有用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦并迫使胶体从排料空间排出随后进入研磨室中的刮料器；并且

研磨装置中的研磨转子底部安装有用于迫使胶体从排胶口排出的赶料器。

由于本发明的连续混合-研磨机将原来先在搅拌反应釜内进行间歇式混合以生成胶体、接着将该胶体另行装入研磨机内再研磨生成粒度更细的胶体的工艺改为连续在线的混合研磨为一体的工艺，因而大大缩短了工艺流程、提高了混合研磨效率、降低了能耗、减少了操作人员、减少了设备投资和占地空间并且改善了生产环境，可以制得高固含量的胶体。

附图简述

图1是本发明的连续混合-研磨机的结构示意图；

图2是图1中的连续混合-研磨机的混合装置的俯视图；

图3是图1中的连续混合-研磨机的混合装置的局部放大图；

图4是图1中的连续混合-研磨机的研磨定子和研磨转子的结构示意图；

图5是将图1中的连续混合-研磨机的研磨定子调节后的结构示意图；

图6是图1中的连续混合-研磨机的混合装置的刮料器的结构示意图及其变型；

图7是图1中的连续混合-研磨机的研磨装置的赶料板的结构示意图及其变型。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明所提供的连续混合-研磨机的结构，但本发明并不限于在此所描述的结构。

参照图1，本发明的连续混合-研磨机包括同轴上下设置的混合装置和研磨装置。该混合装置包括加料口1和2、混合定子3、混合转子4、混合室5以及排料空间19。该研磨装置包括研磨定子7、研磨转子8、研磨室9、积聚室10以及排胶口11。所述混合装置的排料空间19与研磨装置的研磨室9相通。混合装置中的混合转子底部安装有用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦并迫使胶体从排料空间19排出随后进入研磨室9中的刮料器6。研磨装置中的研磨转子底部安装有用于迫使胶体从排胶口11排出的赶料器20。

在本发明中，该混合-研磨机所需的动力通过动力传输系统，如图1中的皮带13和皮带轮12提供。当然，所述动力传输系统也可以采用其他的动力传动方式，如齿轮传动，连轴节直接连接等。混合转子4、研磨转子8以及动力传动轮，即图1中的皮带轮12一起安装在转轴16上。该转轴16与轴承14、轴承系外套15一起组合安装在底座18上。当动力传动轮带动转轴16转动时，混合转子4和研磨转子8可以随着转轴16的转动而转动。

使用如图1所示的混合-研磨机制备胶体时，要求混合、研磨的固体粉料由上部的固体粉料加料口1加入，液体由液体加料口2加入，优选地，物料加入过程中，粉料和液体的流量连续稳定。固体粉料和液体在混合室5内初步接触，并被分散叶片17分散开。随后，固体粉料和液体被混合定子3和混合转子4的多层混合齿快速搅拌混合成胶体，并且混合后的胶体在离心力作用下被甩到混合装置的内壁上及排料空间19里。在刮料器6的推赶和胶体的重力作用下，该胶体从排料空间进入胶体研磨室9中，并在胶体研磨定子7和研磨转子8之间被研磨。研磨后的胶体进入积聚室10，在赶料器20的作用下，由排胶口11排出。在混合研磨过程中，可根据胶体的粒度要求来调节转轴的旋转速度、胶体研磨室的空间大小和胶体的处理量。

如图1、图2、图3和图5所示，混合定子3和混合转子4各自具有多层齿，且混合定子3的齿和混合转子4的齿均沿径向交错排列，以便快速且均匀地混合固体粉料和液体。在图中示出的实施方案中，混合定子3具有3层不同直径的混合齿，混合转子4具有4层不同直径的混合齿；然而，本领域普通技术人员可以理解的是，混合定子3和混合转子4各自具有齿的层数和总个数可以根据期望得到的胶体中所含有的固体粉料粒度而改变，例如可以分别具有2～10层不同直径的混合齿，优选分别具有2～4层不同直径的混合齿。分散叶片17安装在混合转子4的中心，用于快速分散进入连续混合-研磨机的固体粉料与液体，以使固体粉料与液体快速混合。但可以理解的是，分散叶片17并不是混合固体粉料和液体所必须的，设置分散叶片17只是为了更快地分散，以供快速混合固体粉料和液体所需。

本领域普通技术人员可以理解的是，所述固体粉料加料口1和液体加料口2可以合二为一，例如，可以在图1中固体粉料加料口的位置处只设置这样一个入口，通过该入口既可以加入固体粉料又可以加入液体，或者加入已经混合的固体和液体的混合物，这样也能达到本发明的目的。

为了充分发挥混合定子3和混合转子4的快速混合功能，根据固体粉料与液体首先在距离转轴中心的最近端处(即，混合定子和混合转子的最内侧)进行混合并且随后被甩向外侧进行混合的特点，采取了将混合定子3和混合转子4的混合齿之间的间隙设置为由内而外逐渐减小，并且减小到所需程度就维持该间隙值恒定的方法。具体而言，将混合定子3和混合转子4距离转轴中心最近端处的混合齿之间的间隙(即，最内层的混合齿之间的间隙，本文称作初始间隙)设置地较大，一般来说该间隙可取2～6mm，以提供较大的混合空间。随着在径向上距离转轴中心的间距的增加，将混合定子3和混合转子4的混合齿之间的间隙(本文称作过渡间隙)设置地越来越小，例如，一般可取1.8～4.5mm，以使初步混合的胶体混合得更均匀。但是，为了让胶体在有效的时间、空间内混合，当间隙小到满足所需的程度后，混合定子3和混合转子4的混合齿之间的间隙(本文称作恒定间隙)就维持恒定，不再随着在径向上距离转轴中心的间距的增加而减小，该间隙一般可取1～3mm。关于这一点，可以参照图3中的表示，其中各个间隙之间的关系被表征为：b1＞b2＞b3＞b4＝b5...＝....。

对于高固含量的胶体而言，由于其粘性高、流动性差，胶体在受混合转子4离心力的作用而被甩向混合装置的内壁上后，很难自动流向设备中心附近的研磨室9中，只有在外部力量的作用下才能实现使混合装置内壁上的胶体进入研磨室9中，因而本发明提供了刮料器6。该刮料器6的结构如图6所示，其整体被构型为片结构，包括基本在水平面内延伸的安装部A和基本在竖直面内延伸的刮擦部B，并且其通过该安装部A如图1所示地固定安装在混合转子4的底部上。图6中示出的安装部A上具有两个安装孔，用于与混合转子4进行固定安装。本领域普通技术人员可以理解的是，该安装部A可以设置不等于两个的安装孔，也可以不设置安装孔，而通过其它诸如焊接之类的连接方式固定于混合转子4的底部上。

如图所示，刮料器6被安装在混合转子4的底部上之后，其刮擦部B有一部分位于混合转子4和混合装置内壁之间并且与混合装置内壁和混合转子4之间分别间隔一定间隙，而其在基本竖直面内延伸的刮擦部的另一部分用于将混合室中的胶体强行推赶进入研磨室，并且所述安装部安装于混合转子4的底部上。通常，上述间隙一般可以取1～3mm。在刮料器6随着转轴16转动的过程中，该刮擦部B的位于混合转子4和混合装置内壁之间的延伸部可以对混合装置内壁上的胶体进行刮擦，之后再由位于混合转子4下方的延伸部强行推赶该胶体从排料空间19排出并进入研磨室9中，以便于进行下一步的研磨。从图1和图5中可以看出，刮擦部B的位于混合转子4下方的延伸部在径向从外向内逐渐向下倾斜，混合转子4的底部也相应地在径向从外向内逐渐向下倾斜，这样的构造更便于将胶体推赶进入研磨室9，但可以理解的是，混合转子的底部和刮擦部B的位于混合转子下方的延伸部也可以构造成基本水平的，而不构造成在径向从外向内逐渐向下倾斜，尤其是胶体固含量没有高到必须采取这样的构造时更不需要将其构造成这样。

另外，如果采用了片状结构足够厚的刮擦器6，则可以不设置基本在水平面内延伸的安装部A，例如，将刮擦器6构造为除去图6中的安装部A后并在所得的结构上设置安装孔，该刮擦器6可以通过该安装孔或者焊接等其它固定方式固定于混合转子4的底部上。

为了防止偏心，优选该刮料器6的数目多于一个，例如为1-5个，并在混合转子4的底部圆周方向上基本对称设置或近似均匀设置。在图1、图2、图3和图5中示出的连续混合-研磨机具有对称设置的两个刮料器6，并且该两个刮料器6被安装为与其所在位置处混合转子的法线成一角度θ，这样可以有效地将胶体推赶进入研磨室9。该角度θ的大小可以根据混合研磨胶体的固含量而定，胶体固含量越高，该角度θ越大。一般来说，该角度θ可以为10～50°，优选为20～40°。

当混合转子4受转轴16带动而转动时，安装在其上的刮料器6也相应随之同步转动。优选地，为了减少刮料器6在转动过程中刮料所需要消耗的功率并增强推赶胶体的平稳性，可以在刮料器6上靠近混合装置内壁的侧面部分开多个开口，如图6中开了两个开口。一般来说，不论开口的数目为几个，但总开口面积优选不超过该刮料器6的靠近混合装置内壁的侧面部分总面积的1/3。当然，需要时，也可以在刮擦部B的安装在混合转子4底部上的延伸部上设置开口。对于设置有多个刮料器6的连续混合-研磨机而言，该多个刮料器6优选对称安装在混合转子4的圆周，并且相邻两个刮料器的开口在转轴的轴线方向上相互错开，以利于推赶胶体且利于不同层面胶体的混合，从而使得胶体在推赶过程中得到进一步混合。

所述研磨装置通过研磨定子7和研磨转子8将来自排料空间19的胶体研磨为所需粒度的胶体，并通过赶料器20将胶体从积聚室10推赶到排胶口11中并通过排胶口11排出。赶料器20的结构如图7所示，如同刮料器6一样，它也可被整体构型为片结构，并且包括基本在水平面内延伸的安装部C和基本在竖直面内延伸的赶料部D。如图1和图5所示，该赶料器20通过其安装部C固定安装在研磨转子8的底部上。图7中示出的安装部C具有两个安装孔，用于与研磨转子8进行固定安装。本领域普通技术人员可以理解的是，该安装部C可以设置不等于两个的安装孔，也可以不设置安装孔，而通过其它诸如焊接之类的连接方式固定于研磨转子8的底部上。

另外，如果采用了片状结构足够厚的赶料器20，则可以不设置基本在水平面内延伸的安装部C，例如，将赶料器20构造为除去图7中的安装部C后并在所得的结构上设置安装孔，该赶料器20可以通过该安装孔或者焊接等其它固定方式固定于研磨转子8的底部上。

优选地，为了减少赶料板20在推赶胶体的过程中消耗的功率并增强推赶胶体的平稳性，也可以在赶料板20上设置开口。可以理解的是，虽然图7中设置了一个开口，但是该开口的数目并不局限于一个或某几个，可以根据需要而不同。一般来说，不论开口的数目为几个，但总开口面积优选不超过该赶料器20总面积的2/3。另外，虽然图1和图5中示出的研磨装置上设置的赶料器20的数目为2个，但该数目可以根据需要而不同，例如为1-5个，。当赶料器20的数目为多个时，优选基本对称设置或近似对称设置在研磨转子8的底部圆周上，并且两相邻赶料器上的开口在转轴轴线方向上相互错开。

如图1所示，研磨转子8安装于转轴16上，而研磨定子7安装于安装在底座18上。在连续混合-研磨机运行过程中，研磨转子8随转轴的转动而转动，而研磨定子则固定不动。如图4所示，研磨转子8和研磨定子7被构型为具有不同锥角的圆锥面，并且研磨转子8的圆锥面的锥角大于研磨定子7的圆锥面的锥角，以便可以研磨出粒度更细的胶体。一般来说，研磨定子7的圆锥面的锥角为60°～110°，研磨转子8的圆锥面的锥角为70°～120°。优选地，可以在研磨转子8和研磨定子7上设置方形、梯形或者圆弧形直齿，以增强研磨效果。该研磨齿的高度在5～15mm，并且相邻两个研磨齿的间距为10～40mm。此外，研磨转子8和研磨定子7在径向间隔一定距离，以在二者之间形成胶体在其中进行研磨的研磨间隙。如图1、图3和图5所示，此间隙由上到下逐渐变小，一般从约5mm逐渐减小到约1.5mm，同时研磨面积由上到下逐渐变大，以实现将胶体连续研磨成粒度更细的胶体。为了可以调整研磨出的胶体的粒度大小，本发明中的研磨定子7被设置为可沿转轴轴线方向上下调整，从而改变研磨室9的间隙大小。如图5所示，给出了研磨定子7被沿着转轴轴线方向向下调整了一段距离t1后的状态。可以理解的是，当研磨定子7被沿着转轴轴线方向向下调整一段距离后，研磨室9的间隙会变小，研磨出的胶体粒度就会变小，与此相反，当研磨定子7被沿着转轴轴线方向向上调整一段距离后，研磨室9的间隙会变大，研磨出的胶体粒度就会变大。

另外，研磨定子7和研磨转子8可采用如刚玉、金刚砂、金属等其他耐磨材料制成。

本领域普通技术人员可以理解的是，本发明中的刮料器和赶料器除了可以采用在本发明中的结构之外，还可以采用其它形式，只要能实现本发明中刮料器和赶料器的功能即可。

本发明的连续混合-研磨机可以连续在线生产高固含量的胶体，因而大大缩短了工艺流程、提高了混合研磨效率、降低了能耗、减少了操作人员、减少了设备投资和占地空间并且改善了生产环境。

下面的实施例将对本发明所提供的连续混合-研磨机予以进一步的说明，但并不因此而使本发明受到任何限制。

以下各实施例和对比例中，高岭土为苏州高岭土公司生产的工业产品，分子筛DASY2.0为中石化催化剂齐鲁分公司提供，所用试剂的规格均为工业纯，胶体颗粒平均粒度由激光散射法测定。

实施例1

本实施例说明：采用本发明提供的连续混合-研磨机使固体粉料和液体混合均匀并研磨成细粒度的胶体。

本实施例中采用的连续混合-研磨机的结构如图1所示：混合装置壳体内径为200mm，壳体高度为450mm，混合定子3、混合转子4的齿高为20mm，混合定子3由3层齿构成，混合转子4由4层齿构成，每层为20个齿。从转轴16的中心径向向外，混合定子3的齿与混合转子4的齿之间的间隙分别为b1＝3.5mm，b2＝3.mm，b3＝2.5mm，b4＝b5＝b6＝2.0mm。采用2个对称设置于混合转子4的底部圆周上刮料器6，该两个刮料器6距离混合装置内壁的间隙为2mm，且在其刮擦部上没有设置开口。在安装该两个刮料器6时，该两个刮料器6被设置地与其所在位置处混合转子4的法线成30度。研磨定子7的锥角为60°，研磨转子8的锥角为110°。研磨定子7和研磨转子8的齿高10mm，齿间距25mm。该实施例中采用了两个赶料器20，该两个赶料器20对称设置在研磨转子底部上。此外，该实施例采用的电机功率为5.5KW。在该实施例中，对高岭土与去离子水进行混合，高岭土从固体进料口1加入，去离子水从液体进料口2加入，胶体处理量为500kg/h，生产胶体500kg，胶体固含量为35％，胶体出料平均粒度0.43μm，要求2个人操作系统，生产时间63分钟，用电量约6度，清洗用水15升，消耗原料约210kg(固含量约为84％)。

对比例1

该对比例采用本领域常用的间歇操作式釜式打浆搅拌器将固体粉料和液体混合均匀制备成胶体，然后用砂磨机将研磨胶体。

搅拌罐直径为1000mm，搅拌电机功率为3.8KW，所处理的物料与实施例1相同，生产胶体500kg，胶体固含量为35％，胶体的粒度为2～4微米，胶体平均粒度为2.8μm，生产时间3小时，用电量15.5度，清洗用水200升，用掉原料约240kg(固含量约为84％)。然后用砂磨机研磨胶体，功率7.5KW，研磨时间1小时，胶体粒度0.4μm，清洗用水50升。结果共用时间4小时，清洗用水250升，用电约23度，4～5个人操作系统。

实施例2

在本实施例中，采用了与实施例1相同的连续混合-研磨机研磨裂化催化剂细粉，粉料来源是本实验室制备裂化催化剂时产生的细粉，粉料粒度分布5～60μm，其中平均粒径为约28μm。

结果生产出胶体400kg，胶体固含量为40％，胶体的粒度为0.8～5.5μm，胶体平均粒度为1.8μm，要求2个人操作系统，生产时间为1.5小时，用电量为8.5度，清洗用水为20升，用掉原料约195kg(其固含量约在84％)。

对比例2

采用对比例1的设备进行本实施例的催化剂细粉混合与研磨，制备出固含量为40％的催化剂胶体。首先在搅拌罐中将催化剂细粉与去离子水混合成固含量40％催化剂细粉胶体，混合搅拌时间1小时。然后用砂磨机研磨此胶体，研磨时间2小时。共生产出400kg催化剂细粉胶体，胶体的粒度为0.8～5微米，胶体平均粒度为1.85μm。整个系统操作人员4～5人，生产时间3小时，总用电量19度，清洗用水250升，用掉原料约200kg(固含量约为84％)。

Claims (24)

1.一种连续混合-研磨机，包括：

混合装置，该混合装置包括加料口、混合定子、混合转子、混合室、排料空间；以及

研磨装置，该研磨装置包括研磨定子、研磨转子、研磨室、积聚室、排胶口，

其中，该混合装置和研磨装置同轴上下设置且混合装置的排料空间与研磨装置的研磨室相通；

混合装置中的混合转子底部安装有用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦并迫使胶体从排料空间排出随后进入研磨室中的刮料器；并且

研磨装置中的研磨转子底部安装有用于迫使胶体从排胶口排出的赶料器。

2.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述刮料器和所述赶料器为片状结构。

3.根据权利要求2的连续混合-研磨机，其中

所述刮料器包括基本在水平面内延伸的安装部和基本在竖直面内延伸的刮擦部并且通过所述安装部安装于混合转子的底部上，所述刮擦部的一部分位于混合转子和混合装置内壁之间并分别与它们间隔一间隙，用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦，另一部分位于混合转子下方，用于将混合室中的胶体强行推赶进入研磨室；

所述赶料器包括基本在水平面内延伸的安装部和基本在竖直面内延伸的赶料部，所述赶料器通过安装部安装于研磨转子的底部上，并且所述赶料部位于研磨定子和研磨转子下方，用于强行迫使积聚室内的胶体从连续混合-研磨机内排出。

4.根据权利要求2的连续混合-研磨机，其中

所述刮料器包括基本在竖直面内延伸的刮擦部，所述刮擦部的一部分位于混合转子和混合装置内壁之间并分别与它们间隔一间隙，用于对混合装置内壁上的胶体进行刮擦，另一部分位于混合转子下方并且通过该部分刮料器被安装在混合转子底部上，用于将混合室中的胶体强行推赶进入研磨室；

所述赶料器包括基本在竖直面内延伸的赶料部，所述赶料器安装于研磨转子的底部上并且位于研磨定子和研磨转子下方，用于强行迫使积聚室内的胶体从混合-研磨机内排出。

5.根据权利要求3或4的连续混合-研磨机，其中所述间隙为1～3mm。

6.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述刮料器和所述赶料器各为1～5个。

7.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述刮料器上设置有开口。

8.根据权利要求7的连续混合-研磨机，其中所述开口为2～4个。

9.根据权利要求8的连续混合-研磨机，其中相邻两刮料器上设置的开口在转轴的轴线方向上相互错开。

10.根据权利要求7或8的连续混合-研磨机，其中所述开口的总面积不超过刮料器的靠近混合装置内壁的侧面部分总面积的1/3。

11.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述赶料器上设置有开口。

12.根据权利要求10的连续混合-研磨机，其中所述开口为多个。

13.根据权利要求12的连续混合-研磨机，其中相邻两赶料器上设置的开口在转轴的轴线方向上相互错开。

14.根据权利要求11的连续混合-研磨机，其中所述开口的总面积不超过该赶料器总面积的2/3。

15.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中刮料器被安装为与其所在位置处混合转子的法线成一角度。

16.根据权利要求15的连续混合-研磨机，其中该角度为10～50°。

17.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述混合定子和混合转子各自在其径向具有多层交错的混合齿。

18.根据权利要求17的连续混合-研磨机，其中由转轴中心向外所述混合定子和混合转子的混合齿之间的间隙逐渐减小，并且减小到所需间隙值后保持恒定。

19.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述研磨定子和研磨转子均被构型为具有不同锥角的圆锥面，并且研磨定子和研磨转子之间在径向具有一定间隙。

20.根据权利要求19的连续混合-研磨机，其中所述研磨转子的圆锥面的锥角大于所述研磨定子的圆锥面的锥角。

21.根据权利要求20的连续混合-研磨机，其中所述研磨定子的圆锥面的锥角为60°～110°。

22.根据权利要求19的连续混合-研磨机，其中所述研磨定子和研磨转子之间在径向存在的间隙由上而下逐渐减小。

23.根据权利要求22的连续混合-研磨机，其中所述间隙由上而下从约5mm逐渐减小到约1.5mm。

24.根据权利要求1的连续混合-研磨机，其中所述混合装置还包括分散叶片，所述分散叶片安装在混合转子中心的用于对进入连续混合-研磨机的固体粉料与液体进行快速分散，以使固体粉料与液体快速混合。

Images