CN101986076A - 带浆料喷射系统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，包括设有浆料喷射系统(1)和出料系统(2)的炉管(3)，其特征在于所述浆料喷射系统(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)的一端设置喷嘴(12)；所述浆料由驱动装置(13)驱动雾化喷射入炉管(3)。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，产品纯度较低，产品的粉体粒径达不到纳米级别的问题。
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：
一种带浆料喷射系统的球磨回转炉，包括设有浆料喷射系统和出料系统的炉管，其特征在于所述浆料喷射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，且浆料管道的一端设置喷嘴；所述浆料由驱动装置驱动雾化喷射入炉管。
优选的，所述浆料管道外侧设置冷却夹套，所述冷却夹套内通制冷剂循环冷却；所述浆料管道一端活动连接喷嘴；另一端连接浆料混合设备。
优选的，所述浆料喷射系统还包括调节器，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。
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。
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。
本发明的另一目的在于提供一种带浆料喷射系统的球磨回转炉在生产纳米级粉体方面的应用。
优选的，所述应用包括生产纳米级粉体时，在所述球磨回转炉内通入惰性保护气体。
优选的，所述应用包括生产纳米级粉体时，所述球磨回转炉内温度控制在100度以上。
本发明技术方案中所述喷嘴与浆料管道活动连接，可以更换成不同型号大小的喷嘴。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。
制备生产纳米级粉体时，优选在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。并优选的，所述球磨回转炉内温度在100度以上。
本发明技术方案中，将球磨回转炉的一般进行进料的进料系统进行改进，形成浆料喷射系统；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。所述浆料喷射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。
优选的浆料喷射系统，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。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。
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。
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为本发明带浆料喷射系统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为利用本发明的带浆料喷射系统的球磨回转炉得到的磷酸亚铁锂的X 衍射结果；
图5为利用本发明的带浆料喷射系统的球磨回转炉得到的磷酸亚铁锂扫描电镜图谱。
其中：1为浆料喷射系统；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； 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，包括设有浆料喷射系统1和出料系统2的炉管3，所述浆料喷射系统1包括浆料管道11、调节器，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。所述浆料管道11外侧设置冷却夹套14，所述冷却夹套内通制冷剂循环冷却。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。
调节器与循环进料泵连接控制调节进料压力和喷射流量。喷嘴与浆料管道连接，喷嘴可以更换成不同型号大小的喷嘴。所述浆料喷射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喷射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 | 5 | 152.5 | 3.25 |
| 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、表2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。由上述表2可以看出，本实施例的方法生产出的产品成本比传统工艺路线生产的产品成本有大幅度降低，产能大幅度提高，在本法中，原料吨成本为50000元，成本下降可达10%。
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 (10)
1. 一种带有浆料喷射系统的球磨回转炉，包括设有浆料喷射系统（1）和出料系统（2）的炉管（3），其特征在于所述浆料喷射系统（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）的一端设置喷嘴（12）；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所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，其特征在于所述浆料管道（11）外侧设置冷却夹套（14），所述冷却夹套内通制冷剂循环冷却；所述浆料管道（11）一端连接喷嘴（12）；另一端连接浆料混合设备。
3. 根据权利要求1所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，其特征在于所述浆料喷射系统还包括调节器，所述调节器与驱动装置（13）连接控制调节进料压力和喷射流量。
4. 根据权利要求1所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，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。
5. 根据权利要求1所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，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所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，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所述的带浆料喷射系统的球磨回转炉，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. 一种带浆料喷射系统的球磨回转炉在生产纳米级粉体方面的应用。
9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述应用包括生产纳米级粉体时，在所述球磨回转炉内通入惰性保护气体。
10. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于所述应用包括生产纳米级粉体时，所述球磨回转炉内温度控制在100度以上。
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Owner name: SUZHOU INDUSTRIAL PARK RIGAO ENERGY TECHNOLOGY CO. Free format text: FORMER OWNER: NANOCHEM SYSTEMS (SUZHOU) CO., LTD. Effective date: 20150112 |
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Effective date of registration: 20181225 Address after: 221000 South Side of No.4 Road, Yangtun Town Industrial Park, Peixian County, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Saifu Energy Technology (Xuzhou) Co., Ltd. Address before: 215000 No. 29 Huahong Street, Suzhou Industrial Park, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Suzhou Industrial Park day high-energy source Science and Technology Ltd. |
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