CN101986072B - 浆料喷射进料的球磨回转炉及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带浆料喷射系统的球磨回转炉，包括设有进料系统（
1
）和出料系统（
2
）的炉管（
3
），其特征在于所述进料系统（
1
）包括浆料喷射系统，所述浆料喷射系统包括浆料管道（
11
），所述浆料管道（
11
）一端设置喷嘴（
12
），另一端与驱动浆料进料的驱动装置（
13
）连接，该回转炉内的喷嘴前方设置了靶式粉碎冲击板（
15
）。该回转炉实现连续化作业，大大提高了生产效率，同时能够得到高纯、纳米级的合成粉料。
Description
技术领域
本发明涉及一种带浆料喷射系统的球磨回转炉，主要用于精细化工、粉体等的加热制备、氧化还原反应，矿物质加工、精炼、提纯等过程的煅烧制备。
背景技术
精细化工、粉体等的加工煅烧过程，在以往的物料制备当中，都是将各种物料先行混合以形成均匀的浆料，浆料通过喷雾干燥，进而形成固体粉料，固体粉料再通过物料进料系统，输送到炉体中进行单一受热合成。
该工艺存在以下问题：1、设备投入大，结构复杂，效率低，能耗高；2、生产在非保护气氛中进行，有可能造成物料氧化；3、生产环节较多，物料贮存、运输等环节也相应增多，使物料污染的机会增多，且易吸潮结块；4、颗粒粒径较大，分布较宽，品质较低。
现有技术中中国专利ZL200920185135.4公开了一种球磨回转炉，包括设有进料系统和出料系统的炉管，所述炉管于进料系统和出料系统之间设有球磨加热区间和常规加热区间，使物料在其内经过多次的球磨、混合、煅烧合成，从而使物料间充分快速反应，最终形成质量稳定、性能指标较高的产品。
现有技术中球磨回转炉物料准备和进料系统完全独立，造成生产过程中浆料不能连续作业，产品纯度较低，产品的粉体粒径达不到纳米级别。
发明内容
本发明目的在于提供一种带浆料喷射系统的球磨回转炉，解决了现有技术中球磨回转炉物料准备和进料系统完全独立，造成生产过程中浆料不能连续作业的问题，同时，能够有效解决合成粉料的粒径过粗，生产纳米级的粉体有一定的困难的问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种浆料喷射进料的球磨回转炉，包括设有进料系统和出料系统的炉管，其特征在于所述进料系统包括浆料管道和驱动浆料进入炉管的驱动装置，所述浆料管道伸入炉管，且浆料管道端部设置喷嘴，所述炉管内设置与喷嘴配合粉碎浆料的靶式粉碎冲击板，所述浆料由驱动装置驱动雾化喷射入炉管。
优选的，所述靶式粉碎冲击板位于浆料管道的喷嘴的喷射方向上，且所述喷射方向垂直于靶式粉碎冲击板的冲击板面。
优选的，所述浆料管道外侧设置冷却夹套，所述冷却夹套内通入制冷剂循环冷却；所述浆料管道一端连接浆料混合设备，另一端与所述喷嘴连接。
优选的，所述驱动装置为循环进料泵，所述循环进料泵驱动浆料向炉管内进料，所述驱动装置设置有控制调节进料压力和喷射流量的调节器。
优选的，所述球磨回转炉炉管内设置若干个具有筛孔的挡板，所述挡板将炉管分隔成常规加热区和至少一组球磨加热区。
优选的，所述球磨加热区内设置球磨介质，所述球磨介质的最小直径大于筛孔的最大孔径。
优选的，所述球磨回转炉相邻球磨加热区间设置常规加热区。
本发明还提供了一种带浆料喷射进料的球磨回转炉在生产纳米级粉体方面的应用。
优选的，生产纳米级粉体时，所述球磨回转炉内可通入惰性保护气体，且控制所述球磨回转炉内温度在100度以上。
本发明技术方案中所述喷嘴的前方设置一个靶形粉碎冲击板，通过喷嘴与靶形粉碎冲击板的配合将浆料初步粉碎。优选的方式是所述靶式粉碎冲击板位于喷嘴的正前方，并且垂直于浆料管道。另外所述调节器与驱动装置连接控制调节进料压力和喷射流量。所述喷嘴与浆料管道活动连接，方便更换成不同型号大小的喷嘴。
优选的，所述浆料喷射系统通过浆料输送管道连接浆料混合设备，所述浆料混合设备与浆料喷射系统连为一个完整的浆料供应系统，以便于连续生产。当进行粉体加工时，所述球磨回转炉内可通入惰性保护气体，炉内氧含量在500ppm以下；所述球磨回转炉内温度控制在100度以上。
本发明技术方案中，除了进料系统的改进，球磨回转炉的其他部分可以采用为中国专利ZL200920185135.4公开的球磨回转炉。浆料喷射系统的喷嘴与浆料管道连接，可以更换成不同型号大小的喷嘴。所述进料系统可以通过调节器调节进料压力、喷射流量。该调节器通过与驱动装置的连接控制这些参数的调节。浆料喷射系统带有循环制冷剂冷却夹套，以避免球磨回转炉内的高温合成环境影响喷射系统内的浆料稳定。
在进行浆料喷射及生产合成时，所述球磨回转炉可通入惰性保护气体，炉内氧含量控制在500ppm以下，维持炉内合成气氛。本发明技术方案中，浆料研磨设备工作时，浆料喷射系统和球磨回转炉为同时同步运行，实行连续生产。
本发明技术方案中的浆料喷射系统所喷射出的为雾状细颗粒。浆料从浆料研磨设备到从喷嘴出来形成雾状颗粒，工艺过程时间极短，有利于保持浆料的稳定，避免发生浆料的沉降等现象，从而形成成分均匀的干燥颗粒。雾状颗粒直接进入炉内，在超高温的炉内生产气氛中，雾状颗粒能够迅速地得到干燥，与一般的干燥设备相比，干燥温度更高，干燥效率相应也更高；同时，由于高温的炉内温度，减少了浆料颗粒凝聚成大雾滴的可能性，使干燥得到的颗粒为超细粉末；由于干燥后的粉末为超细均匀粉末，使其既有利于合成，合成效率更高，同时也便于在生产得到纳米级的合成产品。
由于炉内有惰性气体保护，能够使浆料喷射到炉体内形成雾滴，以及干燥的过程在无氧的环境中进行，避免了物料可能发生的氧化反应。由于炉内有惰性气体保护，能够使粉体在超高纯的气氛下合成，这样，能够得到高纯的合成粉料，同时质量也能够得到明显的提升。
相比于现有技术中的解决方案，本发明的优点是：
本发明技术方案采用浆料喷射系统进行进料，并将其与浆料混合设备结合使用，可将浆料准备和物料高温合成步骤连为一体，实现连续化作业，节约了设备投入和维修、能源消耗和管理成本，生产效率更高，因而也节约了产品成本。本发明将浆料喷射和粉体合成中间减少了中转环节，简化了生产工艺，减少了原料的中间污染，能够得到更高纯度的浆料和粉料。
本发明技术方案采用浆料喷射系统进行进料，所述浆料通过进料管道和喷嘴进入炉内后，形成均匀超细的雾状浆料颗粒，雾状浆料颗粒内的液体成份在极短时间内蒸发，形成干燥的超细均匀颗粒，颗粒落入所述球磨回转炉内进行球磨高温合成。
在本发明优选技术方案中，在喷嘴的前方设置了靶形粉碎冲击板，起到了突出效果。喷嘴所喷出的浆料高速从喷嘴喷出，并且以在极短的时间内干燥，干燥后的粉体颗粒继续以高速以原方向运动，冲向并击中位于正前方的靶形冲击板，具有以下突出特点：1、新生态的干燥细颗粒膨松，不稳定，击中冲击板后裂变成更多的，更细小的颗粒。2、冲击速度高，其粉碎强度大，产品细，可达数微米甚至亚微米，颗粒规整，表面光滑。3、冲击板用硬度极高，耐磨性极好的材料，能保证粉碎过程在以硬对软的条件下进行，从而保证产品完全不被磨损下来的金属或非金属杂质污染，产品纯度高。4、粉碎过程在密闭系统中进行，避免了环境污染。5、粉碎过程同时具有良好的混合和分散效果；6、设备拆卸容易，结构简单，没有运动部件，维修和检修工作量少。
综上所述，本发明所采用的具有浆料喷射系统的球磨回转炉，采用与浆料研磨设备同步生产，工艺过程简短，工作效率较高，能够生产出高纯度、纳米级别的合成粉料。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明浆料喷射进料的球磨回转炉的结构示意图；
图2为图1的A处放大图；
图3为挡板的结构示意图；
图4为利用本发明的浆料喷射进料的球磨回转炉得到的磷酸亚铁锂的X 衍射结果；
图5为利用本发明的浆料喷射进料的球磨回转炉得到的磷酸亚铁锂扫描电镜图谱。
其中：1为进料系统；2为出料系统；3为炉管；
11为浆料管道；12为喷嘴；13为驱动装置；14为冷却夹套；15为靶式粉碎冲击板；31为挡板；32为常规加热区；33为球磨加热区；30为筛孔。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例 如图1～图3所示，该带浆料喷射系统的球磨回转炉，包括设有进料系统1和出料系统2的炉管3，所述进料系统1包括浆料管道11和驱动浆料进入炉管的驱动装置13，所述浆料管道11伸入炉管3，且浆料管道11端部设置喷嘴12，所述炉管3内设置与喷嘴配合粉碎浆料的靶式粉碎冲击板15，所述浆料由驱动装置13驱动雾化喷射入炉管。
所述浆料管道11外侧设置冷却夹套14，所述冷却夹套内通水循环冷却。所述驱动装置13为循环进料泵，所述循环进料泵驱动浆料向炉管3内进料。调节器与驱动装置13连接控制调节进料压力和喷射流量。喷嘴与浆料管道活动连接，方便更换成不同型号大小的喷嘴。所述浆料进料系统通过浆料输送管道11连接浆料混合设备，所述浆料混合设备与浆料进料系统连为一个完整的浆料供应系统，以便于连续生产。
球磨回转炉炉管3内设置若干个具有筛孔30的挡板31，所述挡板31将炉管分隔成常规加热区32和至少一组球磨加热区33。
应用例
将物料磷酸锂，磷酸亚铁两种物料按重量比115.8：357.5称好50公斤料，和100公斤的高纯水加入到浆料研磨设备中进行充分研磨，再通过实施例的循环进料泵向球磨回转炉炉管内泵入浆料，浆料由浆料管道通过喷嘴喷射进入球磨回转炉内，球磨回转炉的高温无氧环境立即将浆料在极短的时间内进行干燥，干燥后的物料落在球磨回转炉内的球磨区间内，进行粉料合成。所合成的磷酸亚铁锂进行电化学性能测试。本应用例还通过传统工艺路线来进行加工浆料，并将传统工艺与本实施例的工艺成本和产品的电化学性能结果进行比较，结果如图4、5，表1和表2。
表1 两种方法的产品电化学性能测试
| 批号 | D97（μm） | 放电（mAh/g） | 容量损失（%） |
| 本方法 | 2 | 155.8 | 2.28 |
| 常规方法 | 30 | 139.0 | 7.39 |
表2两种方法的现阶段成本核算
| 喷雾干燥/球磨回转炉 | 使用带喷射系统的球磨回转炉 | |
| 能源消耗 | 350KW | 150KW |
| 管理成本 | 3000元/天 | 1500元/天 |
| 效 率 | 2 吨/天 | 4 吨/天 |
| 降本节支 | / | 比上法节约5000元/吨成本 |
由上述图4、5和表1可以看出，本实施例的产方法生产出的产品性能比常规生产方法生产出来的样品具有大幅度提高。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种浆料喷射进料的球磨回转炉，包括设有进料系统(1)和出料系统(2)的炉管(3)，其特征在于所述进料系统(1)包括浆料管道(11)和驱动浆料进入炉管(3)的驱动装置(13)，所述浆料管道(11)伸入炉管(3)，且浆料管道(11)端部设置喷嘴(12)，所述炉管内设置与喷嘴(12)配合粉碎浆料的靶式粉碎冲击板(15)，所述浆料由驱动装置(13)驱动雾化喷射入炉管(3)。
2.根据权利要求1所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述靶式粉碎冲击板(15)位于浆料管道(11)的喷嘴(12)的喷射方向上，且所述喷射方向垂直于靶式粉碎冲击板(15)的冲击板面。
3.根据权利要求1所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述浆料管道(11)外侧设置冷却夹套(14)，所述冷却夹套内通入制冷剂循环冷却；所述浆料管道一端连接浆料混合设备，另一端与所述喷嘴(12)连接。
4.根据权利要求1所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述驱动装置(13)为循环进料泵，所述循环进料泵驱动浆料向炉管(3)内进料，所述驱动装置设置有控制调节进料压力和喷射流量的调节器。
5.根据权利要求1所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述球磨回转炉炉管(3)内设置若干个具有筛孔(30)的挡板(31)，所述挡板(31)将炉管分隔成常规加热区(32)和至少一组球磨加热区(33)。
6.根据权利要求5所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述球磨加热区(33)内设置球磨介质(34)，所述球磨介质(34)的最小直径大于筛孔(30)的最大孔径。
7.根据权利要求5所述的浆料喷射进料的球磨回转炉，其特征在于所述球磨回转炉相邻球磨加热区(33)间设置常规加热区(32)。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的浆料喷射进料的球磨回转炉应用在纳米级粉体的生产中。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于生产纳米级粉体时，所述球磨回转炉内能够通入惰性保护气体，且所述球磨回转炉内温度在100度以上。
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