CN105344500A - 一种粉末物料的连续分级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现不同粒径粉末物料连续分级的方法。将多台离心机由低转速到高转速串联成一组，分散有粉末物料的悬浊液送入第一个离心机的转鼓中，在离心力的作用下，悬浊液中的轻、重相开始分层，颗粒大的物料被离心至转鼓的内壁位置，细小的颗粒随着液相在转鼓里形成内层液环，操作离心机的撇液装置，将处于转鼓中心的小颗粒随着液相一起导出至下一个转速更高的离心机转鼓内，继续上述操作，通过几台转速由低到高的离心机组后，即可以实现不同粒径区间物料的分离。该工艺具有分级效率高、重现性好、易操作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现粉末悬浊液中不同粒径物料的连续分级方法，属于粉末材料制备分级领域。
背景技术
粉末材料是材料领域中重要的一类，在工业、农业、化工、医疗、军事等领域都需要用到各种各样的粉末材料。粒度是表征粉末材料粗细的一个重要指标，不同粒度的粉末具有不同的用途。通常粉末材料的粒度都具有一个正态分布的范围。然而，一些领域的应用对粉末材料的粒度范围提出了更加苛刻的要求。例如粉末冶金领域，粉末材料的粒度对粉末冶金制品的烧结工艺有重要影响，粉末越细则烧结温度越低，烧结出的制品的晶粒也更加细小，这往往对提供制品性能有利。又比如，锂离子电池的隔膜上涂敷陶瓷涂层后，能够减少隔膜受热时的收缩量，从而明显改善电池的安全性能；而其涂敷用的陶瓷粉末材料太粗的话将无法得到超薄的涂层（2μm左右），太细的话又容易堵塞隔膜原有孔洞而降低隔膜的有效孔隙率，因此要求陶瓷粉末材料具有很窄的粒度分布范围。
常用的粉末材料分级方法有筛分法、气流分级法、液流分级法、沉降分级法等。筛分法具有操作简单、设备便宜、分级精度高等优势，但不适合超细的粉末材料，当粉末粒度10微米以下时难以用筛分法实现分级。气流分级法具有效率高、操作连续等优点，但分级精度不高，即粗颗粒粉末产品中可能混入一些细颗粒粉末，而细颗粒粉末产品中也可能会混入一些粗颗粒粉末。沉降法具有设备简单、成本低等优点，但分级速度慢、效率低、同时对难以自然沉降的超细颗粒无法分级。
针对已有分级方法的缺陷，本发明提出一种快速离心连续分级方法，其工作原理为：在不同离心转速下，粉末的沉降速度不同；低离心转速时只有粗颗粒粉末沉降，随着离心转速的不断增加，沉降的颗粒的粒径逐步减小，从而达到分级的目的。该法具有分级精度高、易操作、效率高、可满足超细粉末材料分级需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种粉末物料的快速连续离心分级方法及装置。它可以使粉末物料不需要其他筛分装置的条件下实现不同粒径物料的分离，工艺在一组相同的设备内完成，具有操作简便、分级精度高、效率高的优点，并可满足超细粉末材料的分级。
本发明的技术方案：将2台或以上的离心机由低转速到高转速串联成一组，分散有粉末物料的悬浊液送入第一个离心机的转鼓中，在离心力的作用下，悬浊液中的轻、重相开始分层，颗粒大的物料被离心至转鼓的内壁位置，细小的颗粒随着液相在转鼓里形成内层液环，操作离心机的撇液装置，将处于转鼓中心的小颗粒随着液相一起导出至下一个转速更高的离心机转鼓内，继续上述操作，通过几台转速由低到高的离心机组后，即可以实现不同粒径区间物料的分离。
所述的悬浊液的液相是水、甲醇、乙醇、汽油、煤油、丙酮、N甲基吡咯烷酮、乙醚中的一种或一种以上的混合物。
所述的粉末物料为氧化物粉末、金属粉末、非金属粉末、盐类、有机高分子材料粉末等不与权利要求2所述的液相反应的一种或一种以上的混合粉末物料。
所述的悬浊液中可以加入焦磷酸钠、多偏磷酸钠、酒石酸钠、乙醇、甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、氨溶液、柠檬酸钾、单宁酸、亚油酸钠中的一种或一种以上的混合物作为分散剂，以防止粉末团聚，进一步提高分级效果。
所述的悬浊液分级完成后，从第一台离心机中加入洗涤液，以洗除分散剂等杂质和夹杂沉降的小颗粒物料，以进一步提高分级效果。
所述的离心机由低转速到高转速串联成一组，转速范围为1000～15000转/分钟。
附图说明：工艺流程如图1所示。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例一
（1）将粒度范围在0.05μm～10μm氧化铝粉末在3000转的搅拌中分散于去离子水中，同时添加粉末量2％的焦磷酸钠，形成悬浊液。
（2）将5台离心机放置在一起，第一台的转速设置为1000转/分钟，第二台的转速设置为3000转/分钟，第三台的转速设置为6000转/分钟，第四台的转速设置为10000转/分钟，第五台的转速设置为15000转/分钟。
（3）将离心机运转起来，将悬浊液从第一台离心机的加料口处加入，离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第二台离心机，固相移出后为物料A；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第三台离心机，固相移出后为物料B；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第四台离心机，固相移出后为物料C；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第五台离心机，固相移出后为物料D；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移尾液槽，固相移出后为物料E。
经分析检测，物料A的D50为8.22μm，物料B的D50为3.89μm，物料C的D50为2.51μm，物料D的D50为0.67μm，物料E的D50为0.24μm，可以看出分级效果明显。
实施例二
（1）将粒度范围在0.5μm～50μm金属钽粉末在3000转的搅拌中分散于环已醇溶液中，形成悬浊液。
（2）将3台离心机放置在一起，第一台的转速设置为1000转/分钟，第二台的转速设置为3000转/分钟，第三台的转速设置为10000转/分钟。
（3）将离心机运转起来，将悬浊液从第一台离心机的加料口处加入，离心1分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第二台离心机，固相移出后为物料A；离心3分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第三台离心机，固相移出后为物料B；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移尾液槽，固相移出后为物料C。
经分析检测，物料A的D50为34.67μm，物料B的D50为10.23μm，物料C的D50为3.26μm，可以看出分级效果明显。
实施例三
（1）将粒度范围在0.1μm～8μm碳化钨粉末在3000转的搅拌中分散于乙二醇中，同时添加粉末量3％的多偏磷酸钠，形成悬浊液。
（2）将2台离心机放置在一起，第一台的转速设置为3000转/分钟，第二台的转速设置为10000转/分钟。
（3）将离心机运转起来，将悬浊液从第一台离心机的加料口处加入，离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第二台离心机，固相移出后为物料A；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移尾液槽，固相移出后为物料B。
经分析检测，物料A的D50为6.02μm，物料B的D50为2.45μm，可以看出分级效果明显。
实施例四
（1）将粒度范围在0.01μm～20μm硅粉末在3000转的搅拌中分散于乙醇：N甲基吡咯烷酮＝5:1（体积比）的混合液中，同时添加粉末量1％的氨溶液（10％），形成悬浊液。
（2）将4台离心机放置在一起，第一台的转速设置为3000转/分钟，第二台的转速设置为6000转/分钟，第三台的转速设置为10000转/分钟，第四台的转速设置为15000转/分钟。
（3）将离心机运转起来，将悬浊液从第一台离心机的加料口处加入，离心3分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第二台离心机，固相移出后为物料A；离心3分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第三台离心机，固相移出后为物料B；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移至第四台离心机，固相移出后为物料C；离心5分钟后，用离心机的撇液装置将未沉降的液相转移尾液槽，固相移出后为物料D。
经分析检测，物料A的D50为7.76μm，物料B的D50为3.80μm，物料C的D50为1.59μm，物料D的D50为0.34μm，分级效果明显。
Claims (6)
1.一种实现不同粒径粉末物料分级的方法，其特征在于：将2台或以上的离心机由低转速到高转速串联成一组，分散有粉末物料的悬浊液送入第一个离心机的转鼓中，在离心力的作用下，悬浊液中的轻、重相开始分层，颗粒大的物料被离心至转鼓的内壁位置，细小的颗粒随着液相在转鼓里形成内层液环，操作离心机的撇液装置，将处于转鼓中心的小颗粒随着液相一起导出至下一个转速更高的离心机转鼓内，继续上述操作，通过几台转速由低到高的离心机组后，即可以实现不同粒径区间物料的分离。
2.如权利要求1所述的一种物料分级方法，其特征在于：所述的悬浊液的液相是水、甲醇、乙醇、汽油、煤油、丙酮、N甲基吡咯烷酮、乙醚、环已酮、环已醇中的一种或一种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的一种物料分级方法，其特征在于：所述的粉末物料为氧化物粉末、碳化钨粉末、氮化物粉末、硅化物粉末、硫化物粉末、金属粉末、非金属粉末、盐类、有机高分子材料粉末等不与权利要求2所述的液相反应的一种或一种以上的混合粉末物料。
4.如权利要求1所述的一种物料分级方法，其特征在于：所述的悬浊液中可以加入焦磷酸钠、多偏磷酸钠、酒石酸钠、乙醇、甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、氨溶液、柠檬酸钾、单宁酸、亚油酸钠中的一种或一种以上的混合物作为分散剂，以防止粉末团聚，进一步提高分级效果。
5.如权利要求1所述的一种物料分级方法，其特征在于：所述的悬浊液分级完成后，从第一台离心机中加入洗涤液，以洗除分散剂等杂质和夹杂沉降的小颗粒物料，以进一步提高分级效果。
6.如权利要求1所述的一种物料分级方法，其特征在于：所述的离心机由低转速到高转速串联成一组，转速范围为1000～15000转/分钟。
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