CN105170987A - 一种干式球磨制备片状金属粉末的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，包括，将金属原料粉末和球磨助剂混合均匀，与钢球按比例投入到密闭的新型滚筒球磨机中球磨，球磨过程通过冷却水循环系统控制球磨温度，利用球磨气氛控制系统调节筒内球磨气氛；出料采用密闭出料系统，通入一定压力的惰性气体，启动抽风机和球磨机，用吹吸方式将球磨机内磨好的金属粉末吹吸出来；再投入到分散设备中分散，再经气流分级设备分级得到成品。以及用于实现上述方法的装置。本发明方法全过程自动化程度高，无钢球周转，极大降低工人劳动强度和劳动量，另外密封性和冷却效果良好，无粉尘污染，避免了出粉过程中的粉末氧化自燃现象，并且产量大，生产效率极大提高。

Description

一种干式球磨制备片状金属粉末的方法及装置

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及一种干式球磨制备片状金属粉末的方法及装置。

背景技术

目前球磨法制备鳞片状金属粉末的方法主要有湿法和干法两种。

申请号为CN01103176.X的专利公开了一种鳞片状金属粉末生产工艺，为湿法工艺，它由研磨、分选、过滤、干燥、二次干燥等工序组成，将原料锌粉与溶剂、表面包覆剂按比例投入到球磨机中球磨，球磨后浆料进入储料缸混匀，混匀后的浆料放入分选筒中静置，再将所得浆料放入装有工业滤布的过滤槽内，分离研磨介质，过滤后的膏状原料放入桶内静置，吸走表层的溶剂。所得膏状料经两次干燥、筛分，即可得到鳞片状金属粉末成品。上述湿法工艺复杂、流程长，效率低，球磨过程中使用的溶剂易燃易爆危险，且烘干过程中易造成金属粉末的氧化和团聚。

申请号为CN03135633的专利公开了“一种鳞片状金属粉末的制造方法”，该技术采用高能卧式搅拌球磨机干法制备鳞片状金属粉末，球磨转速为900～1300r/min。由于转速太高，球磨过程中会产生部分冷焊，所生产粉末(如片状锌粉和片状铝粉)分散性较差，均匀性不高，无法满足高档片状锌粉和片状铝粉的要求。另外由于密封技术限制，生产设备无法放大，球磨筒最大容积为100L，一次仅能球磨十几公斤金属粉，产量低，导致生产效率偏低。

发明内容

鉴于现有技术存在的技术问题，本发明涉及一种干式球磨制备片状金属粉末的方法及装置。

本发明优选的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，包括：

(1)、将金属原料粉末和球磨助剂混合均匀，与钢球按比例投入到密闭的新型滚筒球磨机中球磨，球磨过程通过冷却水循环系统控制球磨温度，利用球磨气氛控制系统调节筒内球磨气氛，出料；

(2)、出料采用密闭出料系统，通入一定压力的惰性气体，启动抽风机和球磨机，用吹吸方式将球磨机内磨好的金属粉末吹吸出来，收集于密闭储料罐中；

(3)、再投入到分散设备中分散，再经气流分级设备分级得到成品。

其中，所述步骤(1)中球磨转速优选为22～36rpm，球磨优选5～10小时。

所述步骤(1)中球磨温度优选为20～25℃，球磨气氛中氮气体积比例优选为90％～98％。

其中，所述步骤(2)中抽风机运转频率优选为40～45Hz，球磨机转速优选为28～34rpm。

所述步骤(2)中所述惰性气体优选为氮气或者其他惰性气体，压力优选为0.03～0.1MPa。

步骤(1)中的球磨转速是根据不同种类原料性质和粒径的基础上，通过试验和研磨理论来确定的，转速太高超过滚筒球磨机研磨临界转速，研磨效果不会提高，过高转速做无用功，浪费电能、损耗机器；转速太低，达不到破碎效果。综合考虑产品质量和相关损耗的基础上，确定合理的球磨转速。

步骤(1)中所述球磨温度为配套循环冷却水温度，冷却水温度过高，球磨机各转动轴承冷却不足，研磨产生的温度难以向外传递，造成热量聚集，易使金属粉末冷焊，和有机球磨助剂的挥发，降低了研磨效果。

步骤(1)中所述的气氛纯度为氮气体积比例90％～98％，比例过低，粉末氧化过度，影响产品质量；混入一定比例的空气，使粉末在研磨过程中得到一定程度的氧化包覆，有助于研磨，另外降低粉末出料时的氧化发热率。

步骤(2)中所述的风机转速和出料转速是根据出料时间最短和出料回收率最高而通过试验确定。

本发明另一优选方式为所述步骤(2)中用吹吸方式将球磨机内磨好的金属粉末吹吸出来后，经旋风收尘器和布袋收尘器收集于密闭储料罐中，5～10分钟即可达到99％的收得率，提高收率和效率，并无粉尘污染，整个过程全密闭，无粉尘溢出。

将储料罐中的球磨料再投入到分散设备中分散30～120分钟，再经气流分级设备分级得到粒度均匀、松装密度低的片状金属粉末成品。

前述金属原料粉末和球磨助剂的重量比范围优选为1：8～20，金属原料粉末-200目，过筛率(-200目，指过200目筛)为90～99％，对球磨助剂粒径无严格要求，选择市售即可。前述金属原料粉末和钢球的重量比范围优选为1：8～20，钢球为6mm、9.5mm、和12mm粒径，三者的配比范围优选为3/2/1。

步骤(2)中所述的出料时间为结果参数，5～10分钟即可完成粉料回收。将储料罐中的球磨料经分散设备分散，30～120分钟即可达到效果，继续延长时间，粉末会在一定的粒度范围内上下波动，另外时间过长易造成粉末氧化、过热，出料时易自燃。

本发明再一目的在于提供一种用于实现前述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法的装置，

所述冷却水循环系统，由一个冷水机组和各装置中的冷却水套构成；

所述气氛控制系统，由气体制取装置、储气罐、气体纯度检测装置和相应管道、阀门构成；

所述密闭出料系统，包括球磨机、旋风收尘器、布袋收尘器、储料罐和抽风机，通过气动阀和管道将连接起来。依次启动布袋除尘脉冲、抽风机和球磨机等装置，利用氮气或其他惰性气体吹吸方式出料，收集于带有冷却水套的密闭储料罐，5～10分钟即可完成出料。

本发明提供的方法和装置全过程自动化程度高，无钢球周转，极大降低工人劳动强度和劳动量，另外密封性和冷却效果良好，无粉尘污染，避免了出粉过程中的粉末氧化自燃现象，并且产量大，生产效率极大提高。

本发明金属原料粉末为锌粉、铝粉、铜粉、银粉或铜金粉，用于生产涂料；特别适用于生产无铬锌基涂料、达克罗以及富锌涂料等涂料。

本发明所得片状金属粉末的平均粒度范围为片状锌粉12～20μm、片状铝粉14～24μm、松装密度为片状锌粉0.8～1.3g/mL、片状铝粉0.2～0.4g/mL，过筛率(-325目，指过325目筛)为90～99％。

该片状金属粉末用于涂料可以显著提高涂料的附着力和耐腐蚀能力，提高被涂物件的表面反射能力。

本发明相对于现有技术的有益效果包括：

本发明优选的气氛控制系统，可调配氮气或其他惰性气体和空气的比例，自由设定筒内的气氛性质，使金属粉末在球磨过程中表面钝化，降低粉末冷焊和表面活性，以达到降低粉末在周转过程中遇空气自燃的可能性，或实现球磨过程中的机械合金化。

本发明优选的冷却水循环系统，由于金属本身的物理性质比较活泼，当其被破碎到一定粒度时，或粉末大量堆积时，金属粉末遇到空气会极易自燃，甚至发生爆炸。因此在整个球磨过程和粉料盛装囤积过程中均采用冷冻水冷却，降低筒壁温度，或消耗出料后粉末堆积产生的热量，以降低粉末遇空气自燃的可能性。

相比于传统干式滚筒球磨机，其主要采用倾斜式、开放式自动卸料系统，加料、球磨、出料同时进行，两端采用网带式装置连接，无法进行空气隔离，不能进行易氧化发热的金属粉末的生产研磨。

本发明优选设置的密闭出料系统，使出料过程中隔绝空气，不会引起金属粉末的氧化燃烧，无粉尘泄漏污染，无钢球周转，极大改善工作环境，和极大降低工人劳动强度。

附图说明

图1本发明方法工艺流程图

图2密闭出料系统流程图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

实施例1

将含有600公斤锌粉原料、18公斤球磨助剂的混合料和2400公斤6mm、3000公斤9.5mm、600公斤12mm的混合钢球投入到5M³新型滚筒球磨机中，通过气氛控制系统，控制球磨筒体内氮气比例90％～95％的混合气氛，在密闭条件下球磨，球磨转速为34rpm，球磨时间8小时，球磨温度25℃。球磨后的锌粉进入密闭出料系统，筒内氮气压力为0.02MPa，风机运转频率为40Hz，球磨机转速为32rpm，出粉时间为8min。后经分散设备分散、气流分级得到平均粒度为13.24μm、松装密度为1.04g/mL，过筛率(-325目)为98％的片状锌粉产品。

实施例2

将含有500公斤铝粉原料、8公斤球磨助剂的混合料和2000公斤6mm、2500公斤9mm、500公斤12mm的混合钢球投入到5M³新型滚筒球磨机中，通过气氛控制系统，控制筒体内氮气比例95％～98％的混合气氛，在密闭条件下球磨，球磨转速为32rpm，球磨时间10小时，球磨温度20℃。球磨后的铝粉进入密闭出料系统，筒内氮气压力为0.01MPa，风机运转频率为40Hz，球磨机转速为30rpm，出粉时间为6min。后经分散设备分散、气流分级得到平均粒度为16.35μm、松装密度为0.32g/L，过筛率(-325目)为99％的片状铝粉产品。

实施例3

将含有600公斤雾化锌粉、9公斤球磨助剂的混合料和2500公斤6mm、3000公斤9mm、500公斤12mm的混合钢球投入到5M3新型滚筒球磨机中，通过气氛控制系统，控制筒体内氮气比例97％～98％的混合气氛，在密闭条件下球磨，球磨转速为30rpm，球磨时间8小时，球磨温度20℃。球磨后的锌粉进入密闭出料系统，筒内氮气压力为0.02MPa，风机运转频率为42Hz，球磨机转速为30rpm，出粉时间为10min。后经分散设备分散、气流分级得到平均粒度为18.60μm、松装密度为0.9g/L，过筛率(-325目)为96％的片状锌粉产品。

实施例4

将含有400公斤铝粉原料、4公斤球磨助剂的混合料和2000公斤6mm、3000公斤9mm、100公斤12mm的混合钢球投入到5M³新型滚筒球磨机中，通过气氛控制系统，控制筒体内氮气比例97％～98％的混合气氛，在密闭条件下球磨，球磨转速为32rpm，球磨时间6小时，球磨温度20℃。球磨后的铝粉进入密闭出料系统，筒内氮气压力为0.03MPa，风机运转频率为40Hz，球磨机转速为28rpm，出粉时间为7min。后经分散设备分散、气流分级得到平均粒度为17.64μm、松装密度为0.35g/L，过筛率(-325目)为98％的片状铝粉产品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细的说明，但是不表示本发明的具体实施是局限于这些说明。对于本发明所属拘束领的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或是替换，都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，包括：

(1)、将金属原料粉末和球磨助剂混合均匀，与钢球按比例投入到密闭的滚筒球磨机中球磨，球磨过程通过冷却水循环系统控制球磨温度，利用球磨气氛控制系统调节筒内球磨气氛，出料；

(2)、出料采用密闭出料系统，通入一定压力的惰性气体，启动抽风机和球磨机，用吹吸方式将球磨机内磨好的金属粉末吹吸出来，收集于密闭储料罐中；

(3)、再投入到分散设备中分散，再经气流分级设备分级得到成品。

2.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨转速为22～36rpm，球磨5～10小时。

3.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨温度为20～25℃，球磨气氛中氮气体积比例90％～98％。

4.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，所述步骤(2)中抽风机运转频率为40～45Hz，球磨机转速为28～34rpm。

5.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或者其他惰性气体，压力为0.03～0.1MpaMPa。

6.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，所述步骤(2)中用吹吸方式将球磨机内磨好的金属粉末吹吸出来后，经旋风收尘器和布袋收尘器收集于密闭储料罐中，5～10分钟即可达到99％的收得率。

7.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，金属原料粉末和球磨助剂的重量比范围为100：1～3.5，金属原料粉末的粒径范围为-200目。

8.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，金属原料粉末和钢球的重量比范围为1：8～20，钢球为6mm、9.5mm、和12mm粒径，三者的配比范围为3:2:1。

9.根据权利要求1所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法，其特征在于，金属原料粉末为锌粉、铝粉、铜粉、银粉或铜金粉，用于生产涂料。

10.一种用于实现权利要求1—9任一权利要求所述的一种干式球磨制备片状金属粉末的方法的装置，其特征在于：

所述冷却水循环系统，由一个冷水机组和各装置中的冷却水套构成；

所述气氛控制系统，由气体制取装置、储气罐、气体纯度检测装置和相应管道、阀门构成；

所述密闭出料系统，包括球磨机、旋风收尘器、布袋收尘器、储料罐和抽风机，通过气动阀和管道将连接起来。