CN114132927A - 一种碳化钨粉的制备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及粉末冶金技术领域，提供了一种碳化钨粉的制备系统，包括供料装置、保温装置、烧结装置、循环输送装置、废气处理装置和研磨装置。本发明实现了碳化钨粉的连续化生产，极大地提高了生产效率，有利于大规模工业化生产；充分利用了碳化过程产生的废气，实现资源化利用，确保烧结炉内的温度较为稳定，提高热量利用率，节约能源，还大幅降低了环境污染；此外，本发明利用循环冷却水进一步加强了烧结炉内的保温效果，也实现了水资源的热量有效利用，节能环保。

Description

一种碳化钨粉的制备系统
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种碳化钨粉的制备系统。
背景技术
碳化钨，是一种由钨和碳组成的化合物，为黑色六方晶体，有金属光泽，硬度与金刚石相近，是电、热的良好导体。碳化钨粉被广泛应用于硬质合金生产材料，例如用于制造切削工具、耐磨部件，铜、钴、铋等金属的熔炼坩埚，耐磨半导体薄膜等。
碳化钨粉的制备一般包括：钨粉与炭黑的混合、碳化、球磨、过筛，其中，碳化过程包括进料、烧结、冷却和出料。现有技术中将钨粉与炭黑的混合过程中，往往需要进行多个粉碎机构和混合机构，才能得到适宜碳化反应的混合原料，这个过程所需的工艺产业线较长，粉尘污染较大、效率较低。碳化过程中各步骤分别独立进行，物料的转运过程较多，生产效率不高；烧结反应过程中产生的大量废气直接排向大气，会对环境造成污染，而且存在能源浪费。
发明内容
本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种碳化钨粉的制备系统。本发明目的基于以下技术方案实现：
本发明提供了一种碳化钨粉的制备系统，包括：供料装置、保温装置、烧结装置、循环输送装置、废气处理装置和研磨装置，所述供料装置包括混合破碎装置和喂料装置，所述混合破碎装置用于对原料进行混合和破碎的到混合粉末，所述喂料装置用于将混合粉末出料至石墨容器；所述烧结装置包括烧结炉和冷却炉，所述烧结炉设有第一进气管，所述冷却炉设有第二进气管，所述送第一进气管和第二进气管用于提供惰性气体或氮气，所述烧结炉上设有第一排气口，所述冷却炉的外周设有循环水冷却装置，所述冷却炉上设有第二排气口；所述循环输送装置包括依序首尾垂直连接的送料段、烧结段、出料段和回转段，所述送料段用于放置并输送盛有混合粉末的石墨容器，所述烧结段用于输送石墨容器依次经过烧结炉和冷却炉，所述出料段用于将盛有碳化钨的石墨容器输送至出料位置，所述回转段用于将空的石墨容器输送回送料段；所述研磨装置用于对碳化钨进行粉碎得到碳化钨粉；所述保温装置包括设于烧结炉外周的第一保温层、气室、和循环水保温层，所述气室上设有进气口和出气口，所述循环水保温层的进水口与循环水冷却装置的出口连接；所述废气处理装置包括第一排气管、第二排气管和净化装置，所述净化装置包括净化槽、进气管和出气管，所述净化槽内盛有净化液，所述进气管的底端伸入净化液内，所述出气管的底端高于净化液的液面，所述第一排气管一端与第一排气口连接、另一端与进气口连接，所述第二排气管一端与第二排气口连接、另一端与进气口连接，所述出气口连接进气管，所述出气管用于将净化后的气体排至外部。
优选地，所述混合破碎装置包括气流粉碎装置、第一进料管、第二进料管、分级轮、旋风分离器、抽气装置和气流导送装置，所述分级轮设于气流粉碎装置的顶端，所述气流导送装置设于气流粉碎装置的底端，所述第一进料管与气流粉碎装置内的喷嘴处于同一水平面，所述第二进料管和第一进料管垂直设置，所述第一进料管用于输送高速气流，所述第二进料管用于输送混合物料，所述分级轮通过出料管道连接旋风分离器和抽气装置，所述第二进料管的顶端连接出料管道。
优选地，所述喂料装置包括从上到下依序连接的料箱、螺旋给料器和下料管，所述料箱用于存储混合粉末，所述下料管用于出料至石墨容器。
优选地，所述下料管上设有振动器。
优选地，所述送料段、烧结段、出料段和回转段的起始位置均设有推力装置，所述推力装置用于推动石墨容器改变输送方向。
优选地，所述推力装置为液压伸缩装置、气缸伸缩装置或电动伸缩装置。
优选地，所述烧结炉内设有若干红外测温装置，和/或所述冷却炉上设有观察窗。
优选地，所述第一保温层为硅酸铝耐火纤维或多晶莫来石纤维。
优选地，所述第一排气管，和/或第二排气管，和/或进气管上设有引风机。
优选地，所述研磨装置为具有嵌入分离器的喷射研磨机。
本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
本发明通过设置循环输送装置，使得进料、烧结、冷却、出料可连续进行，对原料进行动态碳化，可快速、连续制备碳化钨，实现了碳化钨粉的连续化生产，极大地提高了生产效率，有利于大规模工业化生产。本发明充分利用了碳化过程产生的废气，通过设置保温装置，将高温废气用作烧结炉的第二保温层，有效利用了废气的热量，实现资源化利用，确保烧结炉内的温度较为稳定，提高热量利用率，节约能源；然后通过净化装置净化后排入大气，大幅降低了环境污染，有利于环境保护。此外，本发明将使用后的循环冷却水用于烧结炉的第三保温层，进一步加强了保温效果，也实现了水资源的热量有效利用，节能环保。
本发明通过对原料进行混合气流粉碎，相比于球磨法，气流粉碎的效率高，所得产品的粒度较小且均匀、质量好、效率高，混合均匀充分，有利于钨粉和炭黑的反应，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明优选实施例的一种碳化钨粉的制备系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的优选实施例，提供了一种碳化钨粉的制备系统，包括：供料装置1、保温装置2、烧结装置3、循环输送装置4、废气处理装置5和研磨装置6。其中，供料装置1包括混合破碎装置101和喂料装置102，混合破碎装置101用于对原料进行混合和破碎的到混合粉末，喂料装置102用于将混合粉末出料至石墨容器103；烧结装置3包括烧结炉301和冷却炉302，烧结炉301设有第一进气管303，冷却炉302设有第二进气管304，送第一进气管303和第二进气管304用于提供惰性气体或氮气，烧结炉301上设有第一排气口305，冷却炉302的外周设有循环水冷却装置306，冷却炉302上设有第二排气口307；循环输送装置4包括依序首尾垂直连接的送料段401、烧结段402、出料段403和回转段404，送料段401用于放置并输送盛有混合粉末的石墨容器103，烧结段402用于输送石墨容器103依次经过烧结炉301和冷却炉302，出料段403用于将盛有碳化钨的石墨容器103输送至出料位置，回转段404用于将空的石墨容器103输送回送料段401；研磨装置6用于对碳化钨进行粉碎得到碳化钨粉；保温装置2包括设于烧结炉301外周的第一保温层201、气室202、和循环水保温层203，气室202上设有进气口204和出气口205，循环水保温层203的进水口206与循环水冷却装置306的出口连接；废气处理装置5包括第一排气管501、第二排气管502和净化装置503，净化装置503包括净化槽504、进气管505和出气管506，净化槽504内盛有净化液，进气管505的底端伸入净化液内，出气管506的底端高于净化液的液面，第一排气管501一端与第一排气口305连接、另一端与进气口204连接，第二排气管502一端与第二排气口307连接、另一端与进气口204连接，出气口205连接进气管505，出气管506用于将净化后的气体排至外部。
本发明通过设置循环输送装置，使得进料、烧结、冷却、出料可连续进行，对原料进行动态碳化，可快速、连续制备碳化钨，实现了碳化钨粉的连续化生产，极大地提高了生产效率，有利于大规模工业化生产。本发明充分利用了碳化过程产生的废气，通过设置保温装置，将高温废气用作烧结炉的第二保温层，有效利用了废气的热量，实现资源化利用，确保烧结炉内的温度较为稳定，提高热量利用率，节约能源；然后通过净化装置净化后排入大气，大幅降低了环境污染，有利于环境保护。此外，本发明将使用后的循环冷却水用于烧结炉的第三保温层，进一步加强了保温效果，也实现了水资源的热量有效利用，节能环保。
在本实施例中，混合破碎装置101包括气流粉碎装置104、第一进料管105、第二进料管106、分级轮107、旋风分离器108、抽气装置109和气流导送装置110，分级轮107设于气流粉碎装置104的顶端，气流导送装置110设于气流粉碎装置104的底端，第一进料管105与气流粉碎装置104内的喷嘴处于同一水平面，第二进料管106和第一进料管105垂直设置，第一进料管105用于输送高速气流，第二进料管106用于输送混合物料，分级轮107通过出料管道111连接旋风分离器108和抽气装置109，第二进料管106的顶端连接出料管道111。相比于球磨混合，气流粉碎的效率高，所得产品的粒度较小且均匀、质量好、效率高，混合均匀充分，有利于钨粉和炭黑的反应，提高产品质量。
在本实施例中，喂料装置102包括从上到下依序连接的料箱112、螺旋给料器113和下料管114，料箱112用于存储混合粉末，下料管114用于出料至石墨容器103。本发明的喂料装置非常适合粉状物料的喂料，运行可靠，控制精度高，可自动计重和喂料。其中，下料管114上可以设置振动器107，有利于下料过程的进行。
在本实施例中，送料段401、烧结段402、出料段403和回转段404的起始位置均设有推力装置405，推力装置405用于推动石墨容器103改变输送方向，从而快速进入下一段的操作。其中，推力装置405为液压伸缩装置、气缸伸缩装置或电动伸缩装置，但并不局限于此，能实现推动作用的装置即可。
在本实施例中，烧结炉301内设有若干红外测温装置308，实时监控烧结炉内的温度，使其稳定在反应温度；和/或冷却炉302上设有观察窗309，便于观察烧结产物。
在本实施例中，第一保温层201为硅酸铝耐火纤维或多晶莫来石纤维，保温隔热性能优异，热稳定性和化学稳定性高。
在本实施例中，第一排气管501，和/或第二排气管502，和/或进气管505上设有引风机507，促进烧结过程产生的烟气的引出。
在本实施例中，研磨装置6为具有嵌入分离器的喷射研磨机，相比于球磨机，其粉碎效率更高、效果更好，所得碳化钨粉的颗粒小，提高了产品质量。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，包括：供料装置(1)、保温装置(2)、烧结装置(3)、循环输送装置(4)、废气处理装置(5)和研磨装置(6)，所述供料装置(1)包括混合破碎装置(101)和喂料装置(102)，所述混合破碎装置(101)用于对原料进行混合和破碎的到混合粉末，所述喂料装置(102)用于将混合粉末出料至石墨容器(103)；所述烧结装置(3)包括烧结炉(301)和冷却炉(302)，所述烧结炉(301)设有第一进气管(303)，所述冷却炉(302)设有第二进气管(304)，所述送第一进气管(303)和第二进气管(304)用于提供惰性气体或氮气，所述烧结炉(301)上设有第一排气口(305)，所述冷却炉(302)的外周设有循环水冷却装置(306)，所述冷却炉(302)上设有第二排气口(307)；所述循环输送装置(4)包括依序首尾垂直连接的送料段(401)、烧结段(402)、出料段(403)和回转段(404)，所述送料段(401)用于放置并输送盛有混合粉末的石墨容器(103)，所述烧结段(402)用于输送石墨容器(103)依次经过烧结炉(301)和冷却炉(302)，所述出料段(403)用于将盛有碳化钨的石墨容器(103)输送至出料位置，所述回转段(404)用于将空的石墨容器(103)输送回送料段(401)；所述研磨装置(6)用于对碳化钨进行粉碎得到碳化钨粉；所述保温装置(2)包括设于烧结炉(301)外周的第一保温层(201)、气室(202)、和循环水保温层(203)，所述气室(202)上设有进气口(204)和出气口(205)，所述循环水保温层(203)的进水口(206)与循环水冷却装置(306)的出口连接；所述废气处理装置(5)包括第一排气管(501)、第二排气管(502)和净化装置(503)，所述净化装置(503)包括净化槽(504)、进气管(505)和出气管(506)，所述净化槽(504)内盛有净化液，所述进气管(505)的底端伸入净化液内，所述出气管(506)的底端高于净化液的液面，所述第一排气管(501)一端与第一排气口(305)连接、另一端与进气口(204)连接，所述第二排气管(502)一端与第二排气口(307)连接、另一端与进气口(204)连接，所述出气口(205)连接进气管(505)，所述出气管(506)用于将净化后的气体排至外部。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述混合破碎装置(101)包括气流粉碎装置(104)、第一进料管(105)、第二进料管(106)、分级轮(107)、旋风分离器(108)、抽气装置(109)和气流导送装置(110)，所述分级轮(107)设于气流粉碎装置(104)的顶端，所述气流导送装置(110)设于气流粉碎装置(104)的底端，所述第一进料管(105)与气流粉碎装置(104)内的喷嘴处于同一水平面，所述第二进料管(106)和第一进料管(105)垂直设置，所述第一进料管(105)用于输送高速气流，所述第二进料管(106)用于输送混合物料，所述分级轮(107)通过出料管道(111)连接旋风分离器(108)和抽气装置(109)，所述第二进料管(106)的顶端连接出料管道(111)。
3.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述喂料装置(102)包括从上到下依序连接的料箱(112)、螺旋给料器(113)和下料管(114)，所述料箱(112)用于存储混合粉末，所述下料管(114)用于出料至石墨容器(103)。
4.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述下料管(114)上设有振动器(107)。
5.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述送料段(401)、烧结段(402)、出料段(403)和回转段(404)的起始位置均设有推力装置(405)，所述推力装置(405)用于推动石墨容器(103)改变输送方向。
6.根据权利要求5所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述推力装置(405)为液压伸缩装置、气缸伸缩装置或电动伸缩装置。
7.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述烧结炉(301)内设有若干红外测温装置(308)，和/或所述冷却炉(302)上设有观察窗(309)。
8.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述第一保温层(201)为硅酸铝耐火纤维或多晶莫来石纤维。
9.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述第一排气管(501)，和/或第二排气管(502)，和/或进气管(505)上设有引风机(507)。
10.根据权利要求1所述的一种碳化钨粉的制备系统，其特征在于，所述研磨装置(6)为具有嵌入分离器的喷射研磨机。
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