CN102196868B - 粉体的分级方法 - Google Patents

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Abstract

一种粉体的分级方法，在利用流体分级机的粉体分级方法中，包括：将粉体与由醇类构成的辅助剂进行混合的混合工序(步骤S10)、将在所述混合工序中混合的所述粉体投入所述流体分级机的投入工序(步骤S22)、对气体进行加热的加热工序(步骤S14)、将在所述加热工序中加热的所述气体供给至所述流体分级机的供给工序(步骤S16)，在所述流体分级机中基于颗粒直径对所述粉体进行分级的分级工序(步骤S24)。

Description

粉体的分级方法
技术领域
本发明涉及能够有效地将具有粒度分布的粉体按希望的分级点(颗粒直径)进行分级的粉体的分级方法。
背景技术
已知有在对玻璃质高炉炉渣等粉体进行细粉与粗粉分级时预先添加醇(ァルコ一ル)类等流体辅助剂的分级方法(例如，参考专利文献1)。在该分级方法中，通过向粉体中添加含有极性分子的辅助剂，进行电中和粉体颗粒的极性，从而防止颗粒彼此吸附、凝聚而形成颗粒直径较大的凝聚颗粒，防止分级效率降低。
专利文献1：(日本)特开昭64-85149号公报
但是，目前用作陶瓷层压电容器的电介质的陶瓷是由平均颗粒直径为0.7μm的非常小的钛酸钡(BaTiO3)微粉体烧结制造而成。为了获得高品质的陶瓷，不仅要使平均颗粒直径非常小，而且要使粒度分布范围非常小，即，需要更为均质的微粉体。这样的微粉体能够通过对作为原料的粉体进行离心分离而分级的方法获得，但是，在现有的分级方法中，由于原料粉体附着在分级机内的各部而使原料投入口或高压气体喷出口堵塞，可能导致分级性能降低，难以长时间运转。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种即使是在对颗粒直径在不到1μm的粉体进行分级的情况下，也不会使粉体附着在分级机内而能够高效地进行分级的粉体的分级方法。
本发明的粉体的分级方法是在利用流体分级机的粉体的分级方法中，包括：将粉体与由醇类构成的辅助剂进行混合的混合工序；将在所述混合工序中混合的所述粉体投入所述流体分级机的投入工序；对气体进行加热的加热工序；将在所述加热工序中加热的所述气体供给至所述流体分级机的供给工序；在所述流体分级机中基于颗粒直径对所述粉体进行分级的分级工序。
根据本发明的粉体的分级方法，由于在将与辅助剂混合的粉体投入流体分级机内的同时将加热后的气体供给至该流体分级机内，因此即使是在对颗粒直径在1μm以下的粉体进行分级的情况下，也不会使粉体附着在分级机内，从而能够高效地进行分级。
附图说明
图1是表示第一实施方式的分级装置结构的简略结构图。
图2是表示第一实施方式的分级机的内部结构的纵剖视图。
图3是表示第一实施方式的分级机的内部结构的横剖视图。
图4是说明第一实施方式的粉体的分级方法的流程图。
图5是说明第二实施方式的粉体的分级方法的流程图。
附图标记说明
2分级装置  4分级机  6给料器  8送风机 10第一加热器12吸入式送风机 14第二加热器  20离心分离室  22上部圆盘状部件  24下部圆盘状部件  26投入口  30喷嘴  32吸入口  40导片
具体实施方式
以下，参考附图对本发明第一实施方式的粉体的分级方法进行说明。图1是表示本实施方式的粉体的分级方法所使用的流体分级机的结构的简略结构图。
如图1所示，分级装置2具有：通过内部产生的旋转气流对作为原料的所投入的粉体进行分级的分级机(流体分级机)4、将粉体投入分级机4的给料器6、向分级机4供给高压气体的送风机8、将供给至的高压气体加热至规定温度的第一加热器10。并且，分级装置2具有：将分离至所希望的分级点以下的微粉与分级机4内的气体一同吸入并回收的吸入式送风机12、对通过分级机4内产生的负压而被吸附的空气(常压气体)进行加热的第二加热器14、对离心分离后的颗粒直径较大的粗粉进行回收的回收容器16。
具有大致圆锥形状的分级机4被设置为圆锥顶点朝向下方，在分级机4内的上部形成有离心分离室20(参考图2)，随后对该离心分离室20进行详细说明。将存在于分级机4外部的作为常压气体的空气和来自送风机8的高压气体被供给至该离心分离室20内的同时，将作为分级对象的粉体从给料器6投入。
给料器6的内部配置有未图示的螺旋装置，能够通过该螺旋装置的旋转而将收容在内部的粉体定量地送出。送出的粉体被从设置在分级机4上面的投入口26(参考图2)投入分级机4内。另外，收容在给料器6内的粉体被预先与辅助剂混合，随后对辅助剂进行详细说明。
送风机8对空气进行压缩而生成高压气体，并将该高压气体经由第一加热器10供给至分级机4内。第一加热器10的内部具有使高压气体通过的配管，在该配管内设置有由加热丝(フィラメント)、散热片(ェロフィン)等构成的加热机构。该加热机构将从该配管内通过的高压气体加热至规定温度，并将高压气体内含有的水分去除。另外，在送风机8与分级机4之间，可另外设置将高压气体内所含有的水分去除的其他脱水机构，也可适当设置将灰尘等去除的过滤器。
吸入式送风机12将通过分级机4而分离出的微粉与存在于分级机4内的气体一同从设置在分级机4上面中央位置的吸入口32(参考图2)吸入而回收。另外，在吸入口32与吸入式送风机12之间，可适当设置袋滤器等过滤器。在此，由于当吸入式送风机12一吸入气体，分级机4内就产生负压，因此，存在于分级机4外部的常压气体即空气被吸入分级机4内。这样，因常压气体被吸入而使分级机4的离心分离室20内形成高速旋转的旋转气流。另外，本实施方式的分级装置2由于具有对所吸入的常压气体进行加热的第二加热器14而能够将离心分离室20内的旋转气流加热至固定温度。与第一加热器10同样，该第二加热器14的内部配置有使常压气体通过的配管，在该配管内设置有加热丝、散热片等的加热机构。
回收容器16设置在分级机4的最下部，对在离心分离室20内被离心分离后而沿分级机4的圆锥形状部的斜面下降的粗粉进行回收。
下面，参考图2及图3对本实施方式的分级机4进行说明。另外，图2是包含分级机4的中心轴的面的纵剖视图，图3是与该中心轴垂直的平面的离心分离室20位置的横剖视图。另外，为了明确其他结构(特别是后述喷嘴30及导片40)的相对位置关系，用假象线即虚线表示本来未在图3中示出的投入口26及喷嘴30。并且，为了说明仅示出了两个喷嘴30。
如图2所示，在分级机4内的上部，隔有规定间隔地配置有扁平的圆盘状的上部圆盘状部件22、内部中空的圆盘状的下部圆盘状部件24，在两圆盘状部件之间，形成有圆柱形状的离心分离室20。在该离心分离室20的上方，形成有使从所述给料器6投入的粉体通过的投入口26。并且，如图3所示，在离心分离室20的外周，隔有等间隔地配置有多个导片40，在离心分离室20的下方，形成有将离心分离后自离心分离室20下降的粉体沿下部圆盘状部件24的外周壁，再次喷回离心分离室20内的再分级区域28。
在再分级区域28的外周壁的上端部附近，配置有将从所述送风机8供给至的高压气体喷出的喷嘴30，喷出方向与该外周壁的切线方向大致相同。该喷嘴30在喷出高压气体而使从投入口26投入的粉体分散的同时，辅助性地向离心分离室20内供给气体。并且，将存在于再分级区域28内的微粉喷回至离心分离室20内。另外，在本实施方式中，在再分级区域28的外周壁上配置有六个喷嘴30，但这仅为一个实施例，喷嘴30的配置位置及个数具有自由度。
在离心分离室20的上部中央，设置有对通过离心分离而与粗粉分离的微粉进行吸入回收的吸入口32。另外，离心分离出的粗粉自再分级区域28沿分级机4的圆锥形状部的斜面下降，从设置在分级机4最下部的排出口34排出而被收容至所述回收容器16内。
如图3所示，在离心分离室20的外周部，配置有使该离心分离室20内形成旋转气流并能够对该旋转气流的旋转速度进行调整的导片40。另外，在本实施方式中，作为一个实施例，配置有16片导片40。该导片40通过旋转轴40a而可转动地轴支承于上部圆盘状部件22与下部圆盘状部件24之间，并通过销40b而卡止于未图示的转动板(转动机构)，通过使转动板转动，能够使所有导片40同时旋转规定角度。通过如上所述使导片40旋转规定角度来调整各导片40的间隔，能够使沿图2所示箭头方向从该间隔通过的常压气体的流速发生变化，从而能够使离心分离室20内的旋转气流的流速发生变化。通过如上所述使旋转气流的流速发生变化，能够变更本实施方式的分级机4的分级性能(具体地说，分级点)。另外，如上所述，从各导片40间的间隔通过的常压气体是由第二加热器14预选加热至规定温度的常压气体。
下面，参考图4的流程图对本实施方式的粉体的分级方法进行说明。首先，将分级对象粉体与作为辅助剂的醇类进行混合(步骤S10)。在此，所使用的醇类的种类可根据分级对象粉体的种类适当选择，但在像本实施方式的粉体的分级方法这样分级对象为钛酸钡粉体的情况下，优选使用乙醇(C2H5ON)作为辅助剂。并且，辅助剂的添加量及混合方法也可根据粉体的种类适当选择，但在本实施方式的粉体的分级方法中，在向分级对象的粉体添加质量比为10％的乙醇后使用混合机进行混合。另外，在本实施方式中，添加至粉体中的乙醇由于一部分在与粉体混合期间及混合后蒸发，因此在向分级装置2的给料器6投入混合粉体时，乙醇的添加量为质量比7％左右，但并不限于该比例。
并且，使用ハィェックス(日清工程(ェンジニァリンゲ)株式会社制)作为混合机。
使分级装置2运转后，吸入式送风机12开始吸入气体(步骤S12)。由于离心分离室20内的气体被从设置在离心分离室20上部中央的吸入口32吸入，因此，离心分离室20中央部的气压相对较低。如此，由于离心分离室20内产生负压，常压气体即空气被从沿离心分离室20的外周配置的各导片40之间吸入并供给至离心分离室20内(步骤S16)。另外，被吸入至离心分离室20内的常压气体从设置在第二加热器14内的配管内通过，从而被预先加热至规定温度(步骤S14)。这样，由于常压气体被从导片40之间吸入，因此形成了具有按照导片40的转动角度而确定流速的旋转气流。另外，在本实施方式的粉体分级方法中，为了使离心分离室20内的旋转气流的温度在140℃左右，至少要将所吸入的常压气体加热至150℃以上。
其后，开始使用送风机8向分级机4的离心分离室20内供给高压气体。从送风机8喷射出的高压气体被第一加热器10加热至规定温度(步骤S18)。另外，与第二加热器14同样，为了使第一加热器10将离心分离室20内的旋转气流的温度为140℃左右，至少将所吸入的常压气体加热至150℃以上。被加热至规定温度的高压气体从设置在离心分离室20外周壁上的多个喷嘴30喷出并供给至离心分离室20内(步骤S20)。
如上所述，被加热至140℃左右的高速旋转气流在离心分离室20内形成为稳定旋转的状态后，从给料器6定量送出的混合粉体被从投入口26投入至离心分离室20内(步骤S22)。如图2所示，由于投入口26设置在离心分离室20的外周部的上方，因此从投入口26投入的混合粉体受到在离心分离室20外周部高速旋转的旋转气流的冲击而急剧分散。此时，混合在粉体的微颗粒之间的乙醇(沸点78℃)急剧气化，进而促使粉体分散。这样，以微颗粒为单位分散的粉体不会附着在构成离心分离室20的上部圆盘状部件22、下部圆盘状部件24等的表面，而是在离心分离室20内循环旋转，被基于粉体的颗粒直径分级(步骤S24)。
离心分离室20的离心分离作用的结果是，具有在所希望的分级点以下的颗粒直径的微粉聚集在离心分离室20的中央部，因分别设置在上部圆盘状部件22及下部圆盘状部件24的中央部的杆状凸部的作用而与由吸入式送风机12吸入的气体一同被从吸入口32回收(步骤S26)。另外，颗粒直径超过分级点的粗粉因离心分离室20的离心分离作用，而聚集在离心分离室20的外周部后自再分级区域28沿分级机4的圆锥形状部下降，从排出口34排出而被收容至回收容器16。
如上所述，因在离心分离室20内旋转的高温旋转气流与辅助剂的作用而被有效分散的粉体不会附着在构成离心分离室20的部件等的表面，而是在离心分离室20内旋转，被分级为所希望的分级点以下的微粉和残余的粗粉。另外，作为辅助剂而添加的乙醇因全部气化而不会存在于回收的粉体中。
并且，在本实施方式中，为了使分级机4内的旋转气流为140℃左右而将供给的气体加热至150℃左右，但这仅为一个实施例，对供给的气体进行加热，以使分级机4内的旋转气流的温度在与粉体混合的辅助剂的沸点以上、200℃以下的情况下，也能够起到同样的效果，而有效进行分级。
下面，参考具体的实验结果，对本实施方式的粉体的分级方法的效果进行说明。在本实验中，利用配置有隔热装置的分级机，使图1的吸入式送风机12的吸气量为0.6m3/分，使送风机8生成的高压气体的压力为0.3～0.5MPa。并且，在本实验中，作为分级对象粉体，使用仅由钛酸钡微粉末构成的粉体，以及按10％的质量比向钛酸钡微粉末添加作为辅助剂的乙醇，而进行混合粉体。另外，向分级机内的粉体投入量被设定为300g/小时。并且，分级机内的温度被设定为60℃与140℃的两种模式。另外，可通过测定刚由分级装置的吸入式送风机从分级机内的吸入口吸入后的气体的温度来获取分级机内的温度。
表1表示以下所述的三个实验结果：(1)利用机内温度为140℃的分级机仅对钛酸钡微粉末的粉体进行离心分离的结果、(2)利用机内温度为60℃的分级机对钛酸钡微粉末与乙醇的混合粉体进行离心分离的结果、(3)利用机内温度为140℃的分级机对由钛酸钡微粉末与乙醇构成的混合粉体进行离心分离的结果。
[表1]
Figure BDA0000057178500000071
如表1所示，在机内温度为140℃的仅对钛酸钡微粉末的粉体进行离心分离的情况下，由于钛酸钡微粉附着在离心分离室内的外周壁、投入口等，在离心分离开始8分钟后发生堵塞。其结果是，由于给料器6能够供给的量(供给量)停留在42g，并且供给量的71％即30g附着在离心分离室等，因此能够回收的微粉只有投入量的5％。
并且，在机内温度为60℃时，对钛酸钡微粉末与乙醇的混合粉体进行离心分离，因同样的原因，在离心分离开始12分钟后发生堵塞，其结果是，由于供给量停留在61g，并且供给量的28％即17g附着在离心分离室等，因此能够回收的微粉只有投入量的46％。
而且，在机内温度为140℃时，对由钛酸钡微粉末与乙醇的混合粉体进行离心分离的情况下，未发生堵塞。在实验结束为止所供给的173g中，附着在离心分离室等的量仅为20％，因此能够回收供给量54％的微粉。
另外，在任一实验结果中，回收的微粉的粒度分布均相同，即使添加作为辅助剂的乙醇，也能够确认对分级性能本身不会产生任何影响。
根据以上结果，在将钛酸钡微粉末与乙醇混合的情况下，能够显著防止钛酸钡微粉末的附着。而且，在使机内温度充分提高的情况下，不仅等够使微粉的回收率上升，而且不会因粉体附着产生的堵塞而导致分级机停止，从而能够进一步提高分级效率。
如上所述，根据本实施方式的粉体分级方法，由于在将分级对象即粉体与辅助剂即乙醇混合后投入流体分级机内的离心分级室的同时，利用加热后的气体，在该离心分级室内，形成高温的高速旋转气流，因此即使在对颗粒直径在1μm以下的粉体进行分级的情况下，也不会使粉体附着在分级机内，从而能够高效地进行分级。
另外，在上述实施方式中，作为分级对象粉体，已举例说明了钛酸钡，但分级对象粉体也可以是镍。此情况下，在步骤S14中，以使离心分级机20内的旋转气流的温度为110℃左右的方式通过第二加热器14对所吸入的常压气体进行加热，在步骤S18中同样，利用第一加热器10，对高压气体进行加热，以使旋转气流的温度为110℃左右。
而且，在步骤S22中，是将混合粉体投入离心分级室20内，但在使用醇类的一例即乙醇(沸点78℃)作为辅助剂的情况下，由于旋转气流的温度为110℃左右，能够使这些辅助剂迅速气化，从而促进粉体分散。
下面，参考附图对本发明的第二实施方式的粉体的分级方法进行说明。另外，第二实施方式的粉体的分级方法是在第一实施方式的粉体的分级方法中增加干燥工序。因此，省略对与上述分级装置2相同的结构的详细说明，仅对相异的部分进行详细说明。并且，对与上述分级装置2相同的结构付以同一附图标记进行说明。
图5是说明第二实施方式的粉体的分级方法的流程图。首先，将分级对象粉体浸泡在辅助剂中(步骤S30)。例如，使镍粉体充分浸泡在辅助剂即乙醇中。然后，经过规定时间例如数小时后，使浸泡在辅助剂中的粉体干燥，从而使辅助剂气化(步骤S32)。其后，进行步骤S34～S48所述处理，由于这些处理与图4所示的步骤S12～S26所示处理相同，因此省略其说明。
另外，在离心分离机20内的旋转气流温度设定中，例如，在步骤S36中，利用第二加热器14，对所吸入的常压气体进行加热，以使旋转气流的温度为110℃左右，在步骤S40中同样，利用第一加热器10，对高压气体进行加热，以使旋转气流的温度为110℃左右。
实施例
对下面的与本实施形态相关的粉体的分级方法，利用实施例进行更加具体的说明。另外，在镍粉体与辅助剂进行混合时的辅助剂的添加量，在与粉体的混合中和混合后，其一部分被蒸发而减少。因此，在以下的实施例中，在将混合粉体投入到分级装置2的送料器6时，混合粉体中所含有的辅助剂的量表现为辅助剂的吸收量。
(实施例1)
在实施例1中，利用配置有隔热装置的分级机，使吸入式送风机的吸气量为1.0m3/分，使送风机生成的高压气体的压力为0.8MPa。并且，在本实验中，作为分级对象的粉体，使用由中等直径(中位径)为0.4μm的微粉末构成的镍粉体，以及按0.25～3.7％的质量比向钛酸钡微粉末混合作为辅助剂的乙醇而获得混合粉体。另外，向分级机内的粉体投入量被设定为200g/小时。并且，分级机内的温度被设定为110℃。表2表示混合粉体的乙醇吸附量(质量比)与微粉回收率之间的关系。
[表2]
Figure BDA0000057178500000091
如表2所示，在对吸附有辅助剂即乙醇的镍粉体进行分级时，与未添加辅助剂的情况(乙醇吸附量0％)，微粉回收率有所提高。特别是，在吸附有2.5％的辅助剂即乙醇的情况下，能够以较高的微粉回收率回收镍微粉。
因此，通过吸附作为辅助剂的乙醇能够提高镍微粉回收率。
(实施例2)
在实施例2中，利用配置有隔热装置的分级机，使吸入式送风机的吸气量为1.0m3/分，使送风机生成的高压气体的压力为0.8MPa。并且，在本实验中，作为分级对象的粉体，使由中等直径(中位径)为0.7μm的微粉末构成的镍粉体浸泡在辅助剂即乙醇中。经过数小时候，使乙醇气化干燥，得到乙醇吸附量为质量比0.09～0.7％的镍粉体。另外，向分级机内的粉体投入量被设定为200g/小时，分级机内的温度被设定为110℃。表3表示混合粉体的乙醇吸附量(质量比)与微粉回收率之间的关系。
[表3]
Figure BDA0000057178500000101
如表3所示，在浸泡作为辅助剂即乙醇后而进行干燥并对镍粉体进行分级时，与未添加辅助剂的情况(乙醇吸附量0％)相比，微粉回收率有所提高。
因此，通过浸泡作为辅助剂的乙醇后进行干燥，而能够提高镍微粉回收率。
根据第一实施例及第二实施例的结果，在将乙醇作为辅助剂与镍微粉进行混合的情况下，微粉回收率上升，分级效率上升。
另外，上述实施例1及实施例2均未在离心分离持续30分钟后为出现因堵塞而停止运转的情况。并且，在任一实验结果中，回收的微粉的粒度分布相同，即使添加辅助剂，也不会影响分级性能本身。

Claims (9)

1.一种粉体的分级方法，在利用流体分级机的粉体分级方法中，所述粉体的分级方法的特征在于，包括：
将粉体与由醇类构成的辅助剂进行混合的混合工序；
将在所述混合工序中混合的所述粉体投入所述流体分级机的投入工序；
对气体进行加热的加热工序；
将在所述加热工序中加热的所述气体供给至所述流体分级机的供给工序；
在所述流体分级机中，在使混合于所述粉体的所述辅助剂气化的同时，基于颗粒直径对所述粉体进行分级的分级工序。
2.根据权利要求1所述的粉体的分级方法，其特征在于，其包含：在所述混合工序中，将被混合了的所述粉体进行干燥的干燥工序，
在所述投入工序中，向所述流体分级机投入的所述粉体是由干燥工序干燥的所述粉体。
3.根据权利要求1或2所述的粉体的分级方法，其特征在于，所述加热工序为，对所述气体进行加热以使所述流体分级机内的温度在所述醇类的沸点以上且在200℃以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，在所述供给工序中供给的所述气体为常压气体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，在所述供给工序中供给的所述气体为高压气体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，在所述分级工序中，利用所述流体分级机内产生的旋转气流对所述粉体进行分级。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，所述醇类为乙醇。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，所述粉体为钛酸钡粉体。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的粉体的分级方法，其特征在于，所述粉体为镍粉体。
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