CN108246486A - 一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备及方法 - Google Patents

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张福军
孔令奇
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/28—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation
    • B03B5/30—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation using heavy liquids or suspensions
    • B03B5/36—Devices therefor, other than using centrifugal force
    • B03B5/38—Devices therefor, other than using centrifugal force of conical receptacle type

Abstract

本发明公开了一种用于金刚石微粉溢流分级处理的设备及方法，包括冷水机、超纯水机、均化罐、机械计量泵、背压阀、单向阀、脉冲阻尼器，溢流锥、碟型分液器、导流柱和进料泵，其特征在于：进料泵将均化罐中分散好的金刚石悬浊液输送进溢流锥，冷水机恒温控制超纯水机产出的纯水，计量泵通过控制超纯水进入溢流锥的流量使不同粒径的金刚石颗粒从溢流锥中流出，从而实现对金刚石微粉的精细分级。本发明设备，可以实现对金刚石微粉不同粒度的快速精准分级，生产周期短，粒度分布集中。

Description

一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备及方法
技术领域
本发明属于金刚石微粉处理领域，具体涉及一种用于金刚石微粉溢流分级处理的设备及方法。
背景技术
金刚石微粉由于其切削效率高，耐磨性好，在加工领域得到广泛的应用。高品质的金刚石微粉，最主要的参数就是粒度分布，只有粒度集中的产品才能实现高效，低表面缺陷的切削，研磨和抛光。
市场上微粉级金刚石颗粒多采用沉降分级工艺，将金刚石投入到沉降机中，通过搅拌使其均匀分散，然后根据不同颗粒在水中的沉降速度不同，在规定的时间下通过虹吸管将不同粒径的颗粒抽出，反复几十次甚至上百次才能将一定粒度范围的所有颗粒全部抽出。该工艺的主要问题是纯水用量大，生产效率低，生产周期基本在一周以上，尤其一些细粒度沉降慢的颗粒，生产周期超过一月。另外，自然沉降速度和颗粒形状存在很大关系，形状的差异容易造成其沉积分级的粒度分布较宽。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种能够合理配备生产，提高金刚石微粉分级的效果，缩短生产周期。
为达到上述目的，采用的技术方案如下：
一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备，包括进料泵、计量泵、分流器、导柱和溢流锥，均化罐、纯水装置，进料泵的一端与均化罐相连接，另一端与单向阀连接，计量泵一端与纯水装置相连接，另一端与单向阀连接，导流柱贯穿分液器和溢流锥，导流柱底端与单向阀上口连接。所述的机械计量泵可以实现精准的控制进入溢流锥中纯水的流量，从而确保金刚石颗粒在溢流过程中的受到的水流上升时的拽力是可控的；所述溢流锥底部有蝶型分液器和导流柱，纯水进入蝶型分液器分散开，后沿着导流柱向上平稳扩散，金刚石微粉在水流上升的拽力，自身的重力和水的浮力的相互作用下，从溢流锥口部流出。蝶型分液器的作用在于通过改变进水流向，使进水在溢流锥底部均匀的分散开，导流柱的作用在于引导水流沿溢流锥中心轴上升，两者的使用降低了溢流锥中上升水流和回流水流之间的扰动，提高了分级的精准度。
计量泵和单向阀之间设有水流平稳装置，用于保证水流的平稳性。
所述水流平稳装置包括背压阀和脉冲阻尼器，背压阀两端分别与计量泵和脉冲阻尼器连接，脉冲阻尼器另一端与单向阀连接，所述的背压阀用于调节进水的压力和流速，脉冲阻尼器用于减缓计量泵在工作时产生的水流脉冲现象，两者的结合使用确保了进水的平稳性，水流的平稳性是实现溢流分级的先决条件。
在纯水装置和计量泵之间设有冷水机。
一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备处理金刚石微粉的方法，包括以下步骤：将金刚石在均化罐内通过机械搅拌均匀分散在纯水中，打开进料泵，将金刚石悬浊液送入分液器；待悬浊液全部进入分液器后，关闭进料泵的同时，打开机械计量泵，按照设定的进水压力和流量将冷却后恒温的纯水送入分液器；在溢流锥外侧收集溢流出的金刚石微粉，待沉淀后烘干即得到分级后的产品。可通过调整进水压力和流量来收集不同粒度的金刚石微粉。
所述压力在0.1～0.4Mp,流量0.1～0.5m3/h,金刚石微粉粒度范围1～20um。
更进一步地，可关闭计量泵，打开进料泵，反向工作，将剩余的金刚石微粉抽出。
采用上述技术方案，所得的有益效果是：
本发明通过溢流分级设备的设计，将生产周期缩短到1～3天，达到沉降机一周才能实现的分级效果，节约了纯水的使用量，同时，生产的微粉粒度集中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为分级前金刚石微粉原料的扫描电镜照片；
图3为本发明设备分出的5um-10um金刚石微粉的扫描电镜照片；
图中标号：1为溢流锥、2为均化罐、3为进料泵、4为单向阀、5为机械计量泵、6为脉冲阻尼器、7为背压阀、8为蝶型分液器，9为导流柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
实施例1
如图1所示，一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备，包括进料泵、计量泵、分流器、导柱和溢流锥，均化罐、纯水装置，进料泵的一端与均化罐相连接，另一端与单向阀连接，计量泵一端与纯水装置相连接，另一端与单向阀连接，导流柱贯穿分液器和溢流锥，导流柱底端与单向阀上口连接。机械计量泵可以实现精准的控制进入溢流锥中纯水的流量，从而确保金刚石颗粒在溢流过程中的受到的水流上升时的拽力是可控的；溢流锥底部有蝶型分液器和导流柱，纯水进入蝶型分液器分散开，后沿着导流柱向上平稳扩散，金刚石微粉在水流上升的拽力，自身的重力和水的浮力的相互作用下，从溢流锥口部流出。蝶型分液器的作用在于通过改变进水流向，使进水在溢流锥底部均匀的分散开，导流柱的作用在于引导水流沿溢流锥中心轴上升，两者的使用降低了溢流锥中上升水流和回流水流之间的扰动，提高了分级的精准度。
计量泵和单向阀之间设有水流平稳装置，用于保证水流的平稳性。
所述水流平稳装置包括背压阀和脉冲阻尼器，背压阀两端分别与计量泵和脉冲阻尼器连接，脉冲阻尼器另一端与单向阀连接，所述的背压阀用于调节进水的压力和流速，脉冲阻尼器用于减缓计量泵在工作时产生的水流脉冲现象，两者的结合使用确保了进水的平稳性，水流的平稳性是实现溢流分级的先决条件。
在纯水装置和计量泵之间设有冷水机。
一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备处理金刚石微粉的方法，包括以下步骤：将金刚石在均化罐内通过机械搅拌均匀分散在纯水中，打开进料泵，将金刚石悬浊液送入分液器；待悬浊液全部进入分液器后，关闭进料泵的同时，打开机械计量泵，按照设定的进水压力和流量将冷却后恒温的纯水送入分液器；在溢流锥外侧收集溢流出的金刚石微粉，待沉淀后烘干即得到分级后的产品。可通过调整进水压力和流量来收集不同粒度的金刚石微粉。
更进一步地，可关闭计量泵，打开进料泵，反向工作，将剩余的金刚石微粉抽出。
下面以5-10um粒度的生产为例，操作如下：将10,000ct混合粒度的金刚石微粉投入分级操作，控制流量0.1m3/h和压力0.1Mpa溢流20h，先将4-8um以及更细的颗粒分出，然后将进水流量增大溢流分级12h得到1,000ct(产量和投料粒度分布有很大关系)5-10um。
D10 D50 D90
5.263um 7.599um 10.859um
产品的粒度测试结果见上表。
本设备可根据实际需求，通过改变溢流进水的压力和流量对产品粒度进行调整，也可更换更大体积的溢流锥，通过增加投料量的方式进一步提高生产效率。
实施例2
与实施例1不同的是以6-12um粒度的生产为例，操作如下：将10,000ct混合粒度的金刚石微粉投入分级操作，控制流量0.22m3/h和压力0.3Mpa溢流18h，先将5-10um以及更细的颗粒分出，然后将进水流量增大溢流分级12h得到1,000ct(产量和投料粒度分布有很大关系)6-12um。
D10 D50 D90
6.103um 8.808um 12.628um
产品的粒度测试结果见上表。
实施例3
以7-14um粒度的生产为例，操作如下：将10,000ct混合粒度的金刚石微粉投入分级操作，控制流量0.5m3/h和压力0.4Mpa溢流12h，先将6-12um以及更细的颗粒分出，然后将进水流量增大溢流分级12h得到1,000ct(产量和投料粒度分布有很大关系)7-14um。
D10 D50 D90
7.163um 10.142um 14.307um
产品的粒度测试结果见上表。

Claims (8)

1.一种用于金刚石微粉溢流分级处理设备，其特征在于包括进料泵、计量泵、分液器、导柱和溢流锥，均化罐、纯水装置，进料泵的一端与均化罐相连接，另一端与分液器连接，计量泵一端与纯水装置相连接，另一端与单向阀连接，导流柱贯穿分液器和溢流锥，导流柱底端与单向阀上口连接。
2.根据权利要求1所述的用于金刚石微粉溢流分级处理设备，其特征在于所述计量泵为机械计量泵。
3.根据权利要求1所述的用于金刚石微粉溢流分级处理设备，其特征在于计量泵和单向阀之间设有水流平稳装置，用于保证水流的平稳性。
4.根据权利要求3所述的用于金刚石微粉溢流分级处理设备，其特征在于所述水流平稳装置包括背压阀和脉冲阻尼器，脉冲阻尼器两端分别与计量泵和背压阀连接，背压阀另一端与单向阀连接。
5.根据权利要求1所述的用于金刚石微粉溢流分级处理设备，其特征在于在纯水装置和计量泵之间设有冷水机。
6.一种使用权利要求1-5中任一项权利要求所述的用于金刚石微粉溢流分级处理设备处理金刚石微粉的方法，包括以下步骤：将金刚石微粉在均化罐内通过机械搅拌均匀分散在纯水中，打开进料泵，将金刚石悬浊液送入分液器；待悬浊液全部进入分液器后，关闭进料泵的同时，打开机械计量泵，按照设定的进水压力和流量将冷却后恒温的纯水送入分液器；在溢流锥外侧收集溢流出的金刚石微粉，待沉淀后烘干即得到分级后的产品。
7.根据权利要求6所述的处理金刚石微粉的方法，其特征在于所述压力在0.1~0.4Mp,流量0.1~0.5m3/h,金刚石微粉粒度范围1~20um。
8.根据权利要求6所述的处理金刚石微粉的方法，其特征在于可通过调整进水压力和流量来收集不同粒度的金刚石微粉。
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