CN101905186B - 冷却雷蒙磨及压制石墨产品所用粉料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷却雷蒙磨及石墨产品所用粉体的制备方法。其包括主机、分析器、旋风收集器、风机，在旋风收集器与风机之间的回风管路中设有循环气流冷却装置，该装置包括换热支管、冷却腔、进气腔、出气腔、壳体，换热支管竖直地分布于冷却腔中，其上、下端口分别连通进气腔、出气腔，所述进气腔经由风管连通至旋风收集器，所述出气腔经由风管连通至风机，所有换热支管的截面积之和大于等于旋风收集器与风机之间的风管的截面积，所述壳体上部设置有连通冷却腔的冷媒出口，其下部设置有连通冷却腔的冷媒进口。本发明冷却雷蒙磨冷却效果明显，磨粉效率显著提高，可适用于熔点温度低于70℃的物料的粉碎，以其制成的粉体质量显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及制粉领域，具体涉及一种带有循环风冷却装置的雷蒙磨及压制石墨产品所用粉料的制备方法。
背景技术
雷蒙磨(Raymond Mill)又称旋辊式(摆辊式)盘磨机，主要用于非金属矿等物料的磨碎。雷蒙磨性能稳定、适应性强、性价比高。雷蒙磨工作原理(参见图1)：工作时，将需要粉碎的碎片从机罩壳侧面的进料口(6)加入磨辊腔(4)，依靠悬挂在主机梅花架上的磨辊(5)装置，绕着主轴(1)轴线公转，同时本身自转，由于旋转时离心力的作用，磨辊(5)向外摆动，紧压于磨环，使铲刀(2)铲起物料送到磨辊(5)与磨环之间，因磨辊(5)的滚动碾压而达到粉碎物料的目的；风选过程：物料研磨后，风机(19)将风吹入主机(3)壳内，吹起粉末，经置于研磨室上方的分析机(8)进行分选，粗颗粒的物料又落入研磨室重磨，目数合乎规格的随气流进入旋风收集器(12)，收集后经出粉口排入料仓(14)；风流由大旋风收集器(12)上端的回风管(13)回入风机(19)，气路是循环凤路，并且在回风管内呈负压状态流动，循环风路的风量增加部分经风机与主机(3)中间的阀(18)控制流量，经由余气出气管(17)排出，进入小旋风收集器(15)，少量的粉料排入小料仓(16)，尾气由布袋除尘器(11)净化。
由于循环风在经过磨辊腔，携带粉体的同时，带走磨辊碾磨时产生的大量热能，在循环管路中只散失了部分热量。随着工作的进行，循环气体的温度越来越高，冷却磨辊腔碾磨内热量不断积聚，造成磨机及循环气体温度的不断提升，直至将碾辊抱死。以普通雷蒙磨制备压制石墨产品所用粉料的试验表明，当雷蒙磨工作至50分钟时，雷蒙磨辊子抱死，磨辊腔测量温度最高达105℃，在此状况下含沥青或树脂的混合物料即会变成糊状，使辊子与工作腔粘结在一起，无法正常工作。而对于这些熔点/软化点低或是高温下成分易改变的物料来说，更是难以应用雷蒙磨来进行大量的粉碎磨粉。
石墨产品的生产过程，是以炭石墨(如石油焦、沥青焦等)为原料，经过一次磨粉后，再加入一定比例的粘结剂(沥青、人造树脂等)混捏，经过轧片、冷却、破碎工序后，再次磨粉(可根据需要重复该步骤)，然后进入下道成型工序。上述粘结剂的软化点一般都比较低，如中温沥青软化点在70～90℃之间，人造树脂软化点在100℃左右。这就要求再次磨粉时，物料粉碎时的温度必须控制在65℃以下，才能保证物料不变成半糊状或糊状物。
在该行业，常见的再次磨粉工艺大都是采用工业用万能磨(又名粉碎机)来进行制粉：轧片进入万能磨磨粉，由磨机自身产生的气流，携带物料进入旋风除尘器，尾气经袋式除尘器除尘，旋风下部粉料，经筛分机筛分，筛上料返回至磨进口，与均匀加入的碎片连续循环。由于进、出风不循环，冷空气带走大量破碎时产生的热量，设备内部及物料温度低，虽然能满足一些低熔点物料粉碎的技术要求，但生产效率极低，能耗大，以650型粉碎机(郑州矿山机械集团有限公司)为例，若生产200目二次粉，产量仅为300kg/h，生产320目二次粉的产量更低，吨产量能耗大，且筛下料的粒度不均匀(超过工艺要求的大于筛网目数细粉含量大)，难以满足生产高强度、高密度、高强度石墨制品的工艺要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可适用于低熔点物料粉碎磨粉的冷却雷蒙磨，并给出了一种利用该装置制备压制石墨产品所用粉料的方法，其生产效率高，成本低廉。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种冷却雷蒙磨，包括主机、分析器、旋风收集器、风机，各部分依次由风管连通构成循环风路，在所述旋风收集器与风机之间的回风管路中还安装有用于冷却循环气流的冷却装置，所述冷却装置包括一定数量的换热支管、冷却腔、进气腔、出气腔、壳体，所述换热支管竖直地分布于冷却腔中，其上、下端口分别连通进气腔、出气腔，所述进气腔经由风管连通至旋风收集器，所述出气腔经由风管连通至风机，所有换热支管的截面积之和是旋风收集器与风机之间风管的截面积的1～4倍，所述壳体上部设置有连通冷却腔的冷媒出口，其下部设置有连通冷却腔的冷媒进口。
所述换热支管为薄壁金属直管。
在所述冷却腔中分布有螺旋状的导流板，目的使进入冷却腔的水流自下而上温度均匀地与换热支管接触，防止冷媒在冷却腔内形成局部的冷媒流短路，避免造成局部高温。
所述换热支管外嵌合有金属散热翅片。
所述冷媒为冷水或冷气。
在所述主机的主磨辊腔壳体外设置有进一步增加冷却效果的冷却夹套，该冷却夹套设置有相应的冷媒进口和出口。
所述冷却雷蒙磨还包括小旋风收集器、小型除尘器，所述风机的废气排放口由余气出气管连通小旋风收集器，再由尾气管连通小型除尘器。
一种压制石墨产品所用粉料的制备方法，包括以下步骤：
(1)一次磨粉
选取煅烧石油焦、沥青焦、鳞片石墨中的至少一种破碎磨粉至300～400目；
(2)混捏、轧片
按上步所得粉料重量的25～35％加入粘结剂在150～160℃下混捏搅拌40～70分钟后，轧制成片状，冷却后破碎为粒度≤20mm的碎片；
(3)再次磨粉
将上步所得碎片经振动给料机均匀地送入权利要求1所述的冷却雷蒙磨中，冷却雷蒙磨主机以130～180rpm的转速带动辊子做星型转动，辊子在公转同时自转，辊压磨粉，风机以34860～48790m3/h的流量、1870～2730Pa压强向主磨辊腔通空气，气流携带磨碎的细粉进入分析机，经分析机以420～800rpm的转速进行分选后，较粗的细粉回落于磨辊腔重磨，符合粒度要求的细颗粒随气流进入旋风收集器，气、粉分离后，分离后的气流经冷却装置冷却后进入风机进口(携带微量的细粉，呈负压状态)，形成循环气流，粉体落入旋风底部，收集该粉体即为石墨产品压制用粉料。
在所述步骤(3)中，所述冷却雷蒙磨的冷却装置以低于20℃的冷水为冷媒，冷水在冷却腔平均流速控制为90～125mm/s，使冷水与冷却列管充分进行热交换。冷媒在冷却腔的流速可根据所使用冷媒的类型、比热及所要到达的冷却效果来进行调控，或在工艺实践中进行总结得出。
在所述步骤(3)中，振动给料机给料的速度控制在16～26kg/min。
可根据需要重复上述步骤(3)1～2次。
所述粘结剂为中温沥青或树脂。
本发明具有积极有益的效果：
1.本发明冷却雷蒙磨冷却结构设计独特，安装于旋风收集器与风机之间的回风管路中的冷却装置中的换热支管垂直或竖直分布，可有效的防止回风中的粉体沉降于换热支管内壁上，避免冷却效果变差(若非垂直安装换热支管，不但易造成粉体沉降于换热支管内壁，还会使换热支管流通截面积减小，导致风阻大，长时间运行甚至可堵塞管道)；换热支管内流通总截面积大于回风管的截面积，既可减小回风风阻，保证回风循环通畅，又可保证热交换面积足够大，并降低风速、增加热交换时间，以使回风冷却更加充分；
2.在冷却腔内的进一步设置导流板或扰流板，可防止冷媒(如冷水)在冷却腔“短路”而造成的温度不均匀现象，使冷媒自下而上与换热支管均匀接触、冷却。
3.本发明冷却雷蒙磨冷却效果明显，磨粉效率显著提高：采用本发明所述冷却雷蒙磨，每天连续24小时制粉，主磨辊腔温度始终在50～70℃范围，满足工况使用要求；而采用非冷却雷蒙磨时，由于主磨辊腔摩擦、挤压，内部产生大量的热，导致物料温度不断升高，在气温30℃下，运行1小后，内腔最高温度达到100℃以上，导致无法继续生产，必须停机等待自然冷却后拆机清理。
4.本发明冷却雷蒙磨可适用于熔点温度低于70℃的物料或不宜高温下粉碎的物料(如高温下成分易改变)的粉碎磨粉，进一步拓宽了雷蒙磨的适用范围，首次将雷蒙磨应用于石墨碳粉的制备，促进了炭石墨生产效率的提高，有利于石墨行业的节能降耗。
5.以本发明工艺制成的粉料质量显著提高，粉体纯度(符合粒度要求的粉体量占总粉体量的百分比)由原来的55～65％提高到75～85％，密度由原来的1.76g/cm3提高到1.80～1.81g/cm3，抗压强度由60～65MPa提高到73～80MPa，比电阻由原来的10～13μΩ·m降至6～9μΩ·m。
6.采用本发明工艺生产制备压制石墨产品所用粉体耗能显著降低，粉体质量及生产效率大大提高，详见表1。从该表中可以看出，万能磨制备出的石墨二次粉的粒度均匀性很差，这是因为万能磨在对物料研磨粉碎时，仅是利用自身的内齿盘高速旋转所产生的风力将粗细物料吹走，再进行机械筛分，制备出的粉体粒度不均匀是显而易见的；而本发明冷却雷蒙磨的磨粉过程也是连续的风选过程，当粉体粒度达到分析机设定值时，即被循环风携带走，因此产生过细粒度粉体的概率很低，所以粉体粒度均匀性好；从工作效率看，雷蒙磨的效率是万能磨的近5倍；而能耗仅为万能磨的26.8％。
表1万能磨与冷却雷蒙磨性能对比
附图说明
图1为一种常规的雷蒙磨结构示意图；
图2为本发明冷却雷蒙磨的结构示意图；
图3为图2中冷却装置的剖面结构示意图。
图中1为主轴，2为铲刀，3为主机，4主磨辊腔，5为磨辊，6为进料口，7为分析机输入轴，8为分析机，9为分析机叶片，10为通风管，11为布袋除尘器，12为旋风收集器，13为回风管，14为料仓，15为小旋风收集器，16为小料仓，17为余气出气管，18为闸板阀，19为风机，20为尾气管，21为冷却装置，22为冷却装置出水口，23为冷却装置进水口，24为冷却水夹套，25为冷却水夹套进水口，26为冷却水夹套出水口，27为散热翅片，28进气口，29为进气腔，30为换热支管，31螺旋状导流板，32为冷却腔，33为出气腔，34为出气口，35为壳体。
具体实施方式
实施例1一种冷却雷蒙磨，参见图1、图2、图3，包括主机3、分析机8、旋风收集器12、风机19，各部分依次由风管10、13连通构成循环风路，在所述旋风收集器12与风机19之间的回风管路13中还安装有用于冷却循环气流的冷却装置21，所述冷却装置21包括六十二根换热支管30、冷却腔32、螺旋状导流板31、进气腔29、出气腔33、壳体35，六十二根换热支管竖直、均匀地排布于冷却腔22中的多层同心圆周上，其上、下端口分别连通进气腔29、出气腔33，所述换热支管30的规格采用Φ55mm，厚2mm，长1m的薄壁铜管(长度可根据需要调整，如可在0.5～2m之间调整)，各换热支管外嵌合有铝质散热翅片27(图中仅部分示意画出)，翅片厚度0.8mm，高度为5mm；螺旋状的导流板31设在冷却腔中，以使进入冷却腔32的水流自下而上温度均匀地与各个换热支管接触；所述进气腔29经由风管连通至旋风收集器12，所述出气腔33经由风管连通至风机19，所有换热支管的截面积之和是旋风收集器12与风机19之间的风管13的截面积的1.6倍，所述壳体35上部设置有连通冷却腔32的冷水出口22，其下部设置有连通冷却腔的冷水进口23；在所述主机3的主磨辊腔壳体外还设置有冷却水夹套24，该冷却夹套设置24有相应的冷水进口25和出口26；该冷却雷蒙磨还包括小旋风收集器15、布袋除尘器11，所述风机19的余气排放口由余气出气管17连通小旋风收集器15，再由尾气管20连通布袋除尘器11。
一种利用上述冷却雷蒙磨制备压制石墨产品所用粉料的方法：
(1)一次磨粉选煅后石油焦，磨成粒度为320目的粉末；
(2)混捏、轧片按上步所得粉料重量的28～30％加入软化点为70～90℃的沥青作为粘结剂，在150～160℃下混捏搅拌40～70分钟后，使沥青充分渗透到粉料中，形成糊料状，轧制成片状，经晾料冷却后破碎为粒度≤20mm的碎片，备用；
(3)磨石墨产品压制用粉将上步所得碎片经振动给料机均匀地、连续地以19.5kg/min的给料量送入上述冷却雷蒙磨中，冷却雷蒙磨的冷却装置以低于15℃的冷水为冷媒，冷水在冷却腔平均流速控制为115mm/s，使冷水与冷却列管充分进行热交换，冷却雷蒙磨主机以160rpm的转速辊压磨粉，风机以40000m3/h的流量、2300Pa压强向主磨辊腔通空气，气流携带磨碎的细粉进入分析机，经分析机以640rpm的转速进行分选后，较粗的细粉回落于磨辊腔重磨，符合粒度要求的细颗粒随气流进入旋风收集器，气、粉分离后，分离后的气流经冷却装置冷却后进入风机进口，形成循环气流，粉体落入旋风收集器底部，收集该粉料即为压制石墨产品所用粉料，粒度为250目，粉体出口温度在45～55℃，粉体纯度为77～82％。
实施例2一种冷却雷蒙磨，与实施例1基本相同，不同之处在于：在主机的主磨辊腔壳体外不设冷却夹套；换热支管为薄壁铝管；所有换热支管的截面积之和是旋风收集器9与风机16之间的风管的截面积的3倍。
利用上述冷却雷蒙磨制备压制石墨产品所用粉料的方法：
(1)一次磨粉选沥青焦，磨成粒度为280目的粉末；
(2)混捏、轧片按上步所得粉料重量的29～31％加入软化点为70～90℃的沥青，在160～170℃下混捏搅拌50～60分钟后，形成糊料状，轧制成片状，经晾料冷却后破碎为粒度≤10mm的碎片，备用；
(3)磨压制用粉将上步所得碎片经振动给料机均匀地、连续地以25.5kg/min的给料量送入上述冷却雷蒙磨中，冷却雷蒙磨的冷却装置以低于15℃的冷水为冷媒，冷水在冷却腔平均流速控制为125mm/s，使冷水与冷却列管充分进行热交换，冷却雷蒙磨主机以180rpm的转速辊压磨粉，风机以48790m3/h的流量、2730Pa压强向主磨辊腔通空气，气流携带磨碎的细粉进入分析机，分析机以430rpm的转速进行分选后，较粗的细粉回落于磨辊腔重磨，符合粒度要求的细颗粒随气流进入旋风收集器，气、粉分离后，分离后的气流经冷却装置冷却后进入风机进口，形成循环气流，粉体落入旋风收集器底部，收集该粉料即为压制石墨产品所用粉料，粒度为200目，粉体出口温度在50～60℃，粉体纯度为76～80％。
实施例3一种冷却雷蒙磨，与实施例1基本相同，不同之处在于：在冷却腔中不设螺旋状导流板；所有换热支管的截面积之和是旋风收集器9与风机16之间的风管的截面积的2倍。
利用上述冷却雷蒙磨制备压制石墨产品所用粉料的方法：
(1)一次磨粉 选用沥青焦，磨成粒度为250目的粉末，按照5～8％加入鳞片石墨；
(2)混捏、轧片 按上步所得粉料重量的30～32％加入沥青，在160～170℃下混捏搅拌55～60分钟后，形成糊料状，轧制成片状，经晾料冷却后破碎为粒度≤15mm的碎片，备用；
(3)磨压制用粉 将上步所得碎片经振动给料机均匀地、连续地以16.5kg/min的给料量送入上述冷却雷蒙磨中，冷却雷蒙磨的冷却装置以低于8℃的冷水为冷媒，冷水在冷却腔平均流速控制为90mm/s，使冷水与冷却列管充分进行热交换，冷却雷蒙磨主机以130rpm的转速辊压磨粉，风机以34860m3/h的流量、1870Pa压强向主磨辊腔通空气，气流携带磨碎的细粉进入分析机，分析机以420rpm的转速进行分选后，较粗的细粉回落于磨辊腔重磨，符合粒度要求的细颗粒随气流进入旋风收集器，气、粉分离后，分离后的气流经冷却装置冷却后进入风机进口，形成循环气流，粉体落入旋风收集器底部，收集该粉料即为压制石墨产品所用粉料，粒度为200目，粉体出口温度在50～55℃，粉体纯度为78～81％。
Claims (10)
1.一种冷却雷蒙磨，包括主机、分析器、旋风收集器、风机，各部分依次由风管连通构成循环风路，其特征在于，在所述旋风收集器与风机之间的回风管路中还安装有用于冷却循环气流的冷却装置，所述冷却装置包括一定数量的换热支管、冷却腔、进气腔、出气腔、壳体，所述换热支管竖直地分布于冷却腔中，其上、下端口分别连通进气腔、出气腔，所述进气腔经由风管连通至旋风收集器，所述出气腔经由风管连通至风机，所有换热支管的截面积之和是旋风收集器与风机之间风管的截面积的1～4倍，所述壳体上部设置有连通冷却腔的冷媒出口，其下部设置有连通冷却腔的冷媒进口。
2.根据权利要求1所述的冷却雷蒙磨，其特征在于，所述换热支管为薄壁金属直管。
3.根据权利要求1所述的冷却雷蒙磨，其特征在于，所述换热支管外嵌合有金属散热翅片。
4.根据权利要求1所述的冷却雷蒙磨，其特征在于，在所述冷却腔中设置有螺旋状的导流板。
5.根据权利要求1所述的冷却雷蒙磨，其特征在于，在所述主机的主磨辊腔壳体外设置有冷却夹套，该冷却夹套设置有相应的冷媒进口和出口。
6.根据权利要求1所述的冷却雷蒙磨，其特征在于，所述冷却雷蒙磨还包括小旋风收集器、小型除尘器，所述循环气流的排放口由余气出气管连通小旋风收集器，再由尾气管连通小型除尘器。
7.一种压制石墨产品所用粉料的制备方法，包括以下步骤：
(1)一次磨粉
选取煅烧石油焦、沥青焦、鳞片石墨中的至少一种破碎磨粉至300～400目；
(2)混捏、轧片
按上步所得粉料重量的25～35％加入粘结剂在140～170℃下混捏搅拌40～70分钟后，轧制成片状，冷却后破碎为粒度≤20mm的碎片，备用；
(3)再次磨粉
将上步所得碎片经振动给料机均匀地送入权利要求1所述的冷却雷蒙磨中，冷却雷蒙磨主机以130～180rpm的转速辊压磨粉，风机以34860～48790m3/h的流量、1870～2730Pa压强向主磨辊腔通空气，气流携带磨碎的细粉进入分析机，经分析机以420～800rpm的转速进行分选后，较粗的细粉回落于磨辊腔重磨，符合粒度要求的细颗粒随气流进入旋风收集器，气、粉分离后，分离后的气流经冷却装置冷却后进入风机进口，形成循环气流，粉体落入旋风收集器底部，收集该粉料即为压制石墨产品所用粉料。
8.根据权利要求7所述压制石墨产品所用粉料的制备方法，其特征在于，所述冷却雷蒙磨的冷却装置以低于20℃的冷水为冷媒，且冷水在冷却腔内的平均流速控制为90～125mm/s，使冷水与冷却列管充分进行热交换。
9.根据权利要求7所述压制石墨产品所用粉料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，振动给料机给料的速度控制在16～26kg/min。
10.根据权利要求7所述压制石墨产品所用粉料的制备方法，其特征在于，根据需要重复所述步骤(2)和(3)1～2次；在所述步骤(2)中，所用粘结剂为中温沥青或树脂。
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