CN116351515A - 石墨球形化设备及石墨球形化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨球形化设备及石墨球形化生产线，该石墨球形化设备包括：粉碎腔体、进料通道、粉碎盘和多个球化齿，所述粉碎盘安装于所述粉碎腔体中，所述粉碎盘包括转动盘和多个锤体，所述锤体安装于所述转动盘且呈圆周分布，并且，多个所述锤体沿竖向设置有多层；所述球化齿安装于所述粉碎腔体内，并且多个所述球化齿围绕所述转动盘分布；所述进料通道的开口设置于所述粉碎腔体内且位于所述转动盘的下方，解决了石墨球形化处理的效率较低的技术问题。

Description

石墨球形化设备及石墨球形化生产线

技术领域

本发明涉及天然石墨处理装备的技术领域，尤其涉及一种石墨球形化设备及石墨球形化生产线。

背景技术

天然石墨球形化机中，经过粉碎、卷曲、揉实等过程，鳞片状天然石墨变为类球形，实现天然石墨球形化。粉碎整形区域为粉碎盘边缘的锤体与周围的锤体之间，天然鳞片石墨经过多次的粉碎和整形，最终才能由鳞片状转变成球形，每一遍的粉碎和整形都会产生一定量的细粉，导致最终球形石墨的产率较低，通常＜45％，球化处理的效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨球形化设备及石墨球形化生产线，以解决石墨球形化处理的效率较低的技术问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种石墨球形化设备，包括：粉碎腔体、进料通道、粉碎盘和多个球化齿，所述粉碎盘安装于所述粉碎腔体中，所述粉碎盘包括转动盘和多个锤体，所述锤体安装于所述转动盘且呈圆周分布，并且，多个所述锤体沿竖向设置有多层；所述球化齿安装于所述粉碎腔体内，并且多个所述球化齿围绕所述转动盘分布；所述进料通道的开口设置于所述粉碎腔体内且位于所述转动盘的下方。

在优选的实施方式中，所述粉碎盘包括多个沿上下方向分布的所述转动盘，所述锤体分别安装于各个所述转动盘。

在优选的实施方式中，所述转动盘的上侧和所述转动盘的下侧分别设置有所述锤体。

在优选的实施方式中，所述锤体均设置于所述转动盘的上侧。

在优选的实施方式中，所述粉碎盘包括1个所述转动盘，所述转动盘的上侧和下侧分别设置有所述锤体。

在优选的实施方式中，所述进料通道的开口朝上设置，且位于所述锤体的内侧。

在优选的实施方式中，所述锤体与所述球化齿之间沿径向的距离为10mm～50mm。

在优选的实施方式中，所述球化齿的形状呈锯齿状、三角形或弧形。

在优选的实施方式中，所述石墨球形化设备包括分级轮，所述分级轮设置于所述粉碎腔体内且位于所述粉碎盘的上方。

在优选的实施方式中，所述石墨球形化设备包括分流环，所述分流环包围所述分级轮。

本发明提供一种石墨球形化生产线，包括多个上述的石墨球形化设备，多个所述石墨球形化设备沿呈线状布置。

本发明的特点及优点是：

该石墨球形化设备采用下进料的进料方式，在工作时，进料通道中的物料于转动盘下方被吸入到粉碎腔体中；锤体与球化齿之间的区域形成粉碎区，物料由下向上运动并经过粉碎区，进行粉碎整形。该石墨球形化设备有利于石墨粉物料进入粉碎区后的分散，从而使石墨粉物料能均匀分散于粉碎区，物料能与粉碎盘充分接触；由于锤体沿竖向设置有多层，延长了石墨粉物料经过粉碎区的路径和停留时间，增加了石墨颗粒与锤体和球化齿之间的碰撞几率和次数，提高了粉碎整形效率，有利于提高球形石墨的产率，降低球形化成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的石墨球形化设备一实施方式的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明提供的石墨球形化设备一实施方式的结构示意图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明提供的石墨球形化设备一实施方式的结构示意图；

图6为图5中C处的局部放大图；

图7为本发明提供的石墨球形化设备中的物料运动示意图；

图8为本发明提供的石墨球形化设备中粉碎盘的示意图；

图9为本发明提供的石墨球形化设备中锤体的结构示意图；

图10为本发明提供的石墨球形化设备中球化齿与锤体相配合的示意图。

附图标号说明：

10、粉碎腔体； 11、粉碎区； 12、分级区；

21、进风口； 22、上部出口；

30、进料通道；

40、球化齿；

50、粉碎盘； 51、转动盘； 52、锤体；

61、分级轮； 62、分流环；

71、第一电机；72、第二电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

天然石墨球形化机一般仅有一层粉碎盘，物料从粉碎盘上方给入，在粉碎盘边缘与周围的锤体之间的粉碎区被粉碎和球化后进入分级区被分级，天然鳞片石墨需要经过20次以上的粉碎和整形，最终才能由鳞片状转变成球形。发明人发现，在单层粉碎盘工况条件下，如果将从粉碎盘下方给料改为从粉碎盘下方给料，对提高粉碎效率没有明显效果，并且，采用下方给料，给料口的结构会更加复杂一些。

方案一

本发明提供了一种石墨球形化设备，如图1-图7所示，该石墨球形化设备包括：粉碎腔体10、进料通道30、粉碎盘50和多个球化齿40，粉碎盘50安装于粉碎腔体10中，粉碎盘50包括转动盘51和多个锤体52，锤体52安装于转动盘51且呈圆周分布，并且，多个锤体52沿竖向设置有多层；球化齿40安装于粉碎腔体10内，并且多个球化齿40围绕转动盘51分布；进料通道30的开口设置于粉碎腔体10内且位于转动盘51的下方。

该石墨球形化设备采用下进料的进料方式，在工作时，进料通道30中的物料于转动盘51下方被吸入到粉碎腔体10中；锤体52与球化齿40之间的区域形成粉碎区11，物料由下向上运动并经过粉碎区11，进行粉碎整形。该石墨球形化设备有利于石墨粉物料进入粉碎区11后的分散，从而使石墨粉物料能均匀分散于粉碎区11，物料能与粉碎盘50充分接触；由于锤体52沿竖向设置有多层，延长了石墨粉物料经过粉碎区11的路径和停留时间，增加了石墨颗粒与锤体52和球化齿40之间的碰撞几率和次数，提高了粉碎整形效率，有利于提高球形石墨的产率，降低球形化成本。

在一实施方式中，粉碎盘50包括多个沿上下方向分布的转动盘51，锤体52分别安装于各个转动盘51。优选地，转动盘51的数量为2～3层。进一步地，如图3-图4所示，转动盘51的上侧和转动盘51的下侧分别设置有锤体52；或者，如图5-图6所示，锤体52均设置于转动盘51的上侧。

在另一实施方式中，粉碎盘50包括1个转动盘51，如图1和图2所示，转动盘51的上侧和下侧分别设置有锤体52。

发明人对进风通道的结构做了进一步的改进。如图1-图7所示，进料通道30的开口朝上设置，且位于锤体52的内侧，进料通道30中的物料沿向上的方向进入到粉碎腔体10中。

如图1、图3、图5和图7所示，该石墨球形化设备设置有进风口21，进风口21位于粉碎盘50的下方，于粉碎盘50下方，物料在负压作用下被吸入球形箱，并以进风口21进入的气流为运输介质，随其运动而进入粉碎区11。

工作时，转动盘51及锤体52作旋转运动，石墨粉物料在转动盘51离心吸力和气流带动的双重作用下，给入转动盘51表面附近，更有利于石墨粉进入粉碎区11后的分散，从而使石墨粉能均匀分散于粉碎区11，物料由下向上运动的过程中经过粉碎区11，延长了石墨粉经过粉碎区11的路径和停留时间，增加了石墨颗粒与锤体52和球化齿40之间的碰撞几率和次数，大大提高了粉碎整形效率。

如图8所示，多个锤体52在转动盘51上圆周间隔分布；如图9所示，锤体52大致呈长方体状。

优选地，同一层的多个锤体52，绕以转动盘51的转轴为中心的同一圆分布，即：在转动盘51转动过程中，同一层的多个锤体52的转动路径是相重合的。多层布置的多个锤体52，绕以转动盘51的转轴为中心的同一圆柱面分布，即各个锤体52距离转动盘的转动轴线的距离均相等。

在一实施方式中，锤体52与球化齿40之间沿径向的距离为10mm～50mm，使锤体52与球化齿40之间的间隙较大，一方面能使石墨粉由给料区经粉碎区11从下往上运动的过程中流通更顺畅，增加颗粒与锤体52、颗粒与球化齿40及颗粒之间的碰撞几率；同时，较大的间隙可以减缓颗粒与球化齿40之间碰撞的剧烈程度，减少过粉碎，从而遏制过多细粉的产生，并且能提高球形石墨产品球形度，在提高粉碎整形效率的同时提高球形石墨产率。

进一步地，球化齿40的形状呈锯齿状、三角形或弧形。具体地，在竖向的截面上，球化齿40的截面形状呈锯齿状、三角形或弧形。例如，如图10所示，在竖向的截面上，球化齿40的截面形状呈三角形。优选地，在竖向的截面上，球化齿40的截面形状呈弧形。

多个球化齿40呈圆周分布，具体地，相邻球化齿40之间间隔分布。优选地，多个球化齿40为一体结构，即多个球化齿40成型于齿圈上。

进一步地，齿圈高度范围为180～420mm，齿圈直径范围为300mm～800mm，齿圈上球化齿40的个数为50～100个，球化齿40的径向厚度范围为2～3mm。

在一实施方式中，该石墨球形化设备包括分级轮61，分级轮61设置于粉碎腔体10内且位于粉碎盘50的上方。如图7所示，图7中的箭头示出了物料在粉碎腔体10中的流动路径。进一步地，该石墨球形化设备包括分流环62，分流环62包围分级轮61。

粉碎后物料被从粉碎盘50下方进入的上升气流，经过粉碎腔体10的内壁与分流环62之间的间隙带至分级区12，然后经过高速旋转的分级轮61，在离心力和风力的作用下进行分级，粒度合格的细物料被吸入分级轮61内，进入出料室，由出料口排出，粒度不合格的粗物料由分流环62内腔落回至粉碎区11域继续被粉碎或整形。

由于分级区在粉碎区11的的正上方，在上升气流的作用下，部分粒度不合格而被分级“挡住”返回粉碎区的物料，也会被上升气流重新带入分级区，这不仅增加了分级机的分级负担，还降低了粉碎效率，通过设置分流环，起到物料引流作用，尽量减少上升物料对下降物料运动轨迹的干涉，提高分级和粉碎效率，可以缓解分级负担大的问题。

进一步地，该石墨球形化设备的分级区的高度范围为300mm～450mm，石墨颗粒经过粉碎区11后继续向上运动进入分级区，提升分级区12的高度，可以使部分颗粒在向上运动的过程中失速从而重新进入粉碎区，有利于提高粉碎腔物料浓度，从而提高粉碎效率。具体地，将粉碎盘的顶面至粉碎腔体的内壁顶面之间的区域定义为分级区，粉碎盘的顶面至粉碎腔体的内壁顶面之间的距离即为分级区的高度范围。

该石墨球形化设备包括第一电机71和第二电机72，第一电机71与分级轮连接，用于驱使分级轮旋转；第二电机72与转动盘连接，用于驱使转动盘旋转。如图1、图3和图5所示，第一电机71设置于粉碎腔体的上方，第二电机72设置于粉碎腔体的下方。

该石墨球形化设备采用下进料的进料方式，物料于粉碎盘下方进料口，在负压作用下被吸入粉碎腔体，并以进气口进入的气流为运输介质，随其运动而进入粉碎区11，此种进料方式是为了适应多层锤体的结构特点，使物料能与粉碎盘充分接触，延长物料在粉碎区11停留时间，提高粉碎整形效率。

进入球化系统的石墨物料在空气的曳力作用下被运输至分级轮61，颗粒因受到气流曳力与离心力共同作用的差异完成预先分级。

首先剔除的是不符合粒径要求的细粉，符合粒度要求的颗粒，经过分级轮61的内分级后，由上部出口22排出，进入外分级集料系统，从而分离出来。

含细粉的气流也由上部出口22排出，并穿过后续设备的外分级轮后进入布袋收尘系统，在布袋收尘系统完成气固分离，除去细粉后由引风机抽出，产生被收集的细粉尾料和洁净空气，洁净的过滤空气排入外界，实现无尘加工。

剩下的较大粒径球化原料颗粒，在分级轮外边缘处，受到离心力大于气流曳力无法穿过分级轮，而被抛向周围壁面。石墨在分级轮这个区域，因受到碰撞、剪切、摩擦和卷曲等作用，在一定程度上实现了球化。然后抛出的粗颗粒，受重力的作用沿壁面向下运动至粉碎区，颗粒受到高速旋转的粉碎盘的作用，在粉碎区11，再次因碰撞、剪切、摩擦和卷曲等机械力作用，使石墨卷曲、吸附、包裹、密实和去棱角，最后变成球形或类球形。此外，粉碎腔体10内的颗粒，在上升气流与旋转的粉碎盘50的共同作用下，气流的湍流程度增加，颗粒群得到更好的分散与分离。生成的微细粉和分散的微细粉，因粒径小，气流跟随性好，被再次带入分级轮实现粗细分级，微细粉被气流带入分级区12，穿过分级轮61排出设备，分级轮61可以不断的排出细粉，阻止没有达到粒度要求的颗粒被排出从而继续留在设备内被粉碎或整形，因此可以同时达到球化和控制粒径，最终达到球化与颗粒粒径控制同时进行。石墨物料在气流曳力与重力的作用下在粉碎区11与分级轮61之间往复，最后形成球形与类球形的球形石墨颗粒。

通过该石墨球形化设备，在完成初步粉碎之后，石墨鳞片颗粒在整形阶段，在机械力的冲击、摩擦等作用下发生塑性形变，鳞片边缘首先发生弯曲，逐渐由鳞片状被整形为类球形体，塑性变形过程主要包括：①大鳞片石墨颗粒受冲击后发生折叠弯曲，逐渐被冲击成球状或类球状，成为球形颗粒的主核；②片状石墨颗粒包覆在球形颗粒主核表面，形成球形大颗粒；③鳞片石墨破碎产生的微细颗粒嵌入球形大颗粒内部间隙，在冲击力作用下不断紧实，最终形成球形石墨颗粒。

通过布置多台该石墨球形化设备，石墨物料依次经过各个石墨球形化设备，完成粉碎和整形。为避免过多细粉产生和过多微细颗粒粘附于球形石墨表面，可以布置10～16台石墨球形化设备，经过10～16次的整形，使球形逐渐紧实，并及时分离粒度过细的微细颗粒。

为提高粉碎整形效率，拓宽粉碎整形区域，该石墨球形化设备将粉碎盘的结构形式由单盘改为多盘，粉碎盘50中的转动盘51的上下双面都装上锤体52，同时将进料方式由粉碎盘上方给入改为粉碎盘下方给入，提升分级区12高度，增加锤体52与球化齿40间距离，提高了粉碎整形效率，减少粉碎整形次数，提高球形石墨产率，降低球形化成本。该石墨球形化设备能显著缩短天然石墨球形化流程，减少生产线主机台数30％以上，提高球形石墨产率10％以上，降低生产动力成本20％以上。

方案二

本发明提供了一种石墨球形化生产线，包括多个石墨球形化设备，多个石墨球形化设备沿呈线状布置。该石墨球形化生产线包含上述石墨球形化设备的技术特征和有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种石墨球形化设备，其特征在于，包括：粉碎腔体、进料通道、粉碎盘和多个球化齿，所述粉碎盘安装于所述粉碎腔体中，所述粉碎盘包括转动盘和多个锤体，所述锤体安装于所述转动盘且呈圆周分布，并且，多个所述锤体沿竖向设置有多层；

所述球化齿安装于所述粉碎腔体内，并且多个所述球化齿围绕所述转动盘分布；所述进料通道的开口设置于所述粉碎腔体内且位于所述转动盘的下方。

2.根据权利要求1所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述粉碎盘包括多个沿上下方向分布的所述转动盘，所述锤体分别安装于各个所述转动盘。

3.根据权利要求2所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述转动盘的上侧和所述转动盘的下侧分别设置有所述锤体。

4.根据权利要求2所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述锤体均设置于所述转动盘的上侧。

5.根据权利要求1所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述粉碎盘包括1个所述转动盘，所述转动盘的上侧和下侧分别设置有所述锤体。

6.根据权利要求1所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述进料通道的开口朝上设置，且位于所述锤体的内侧。

7.根据权利要求1所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述锤体与所述球化齿之间沿径向的距离为10mm～50mm。

8.根据权利要求7所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述球化齿的形状呈锯齿状、三角形或弧形。

9.根据权利要求1所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述石墨球形化设备包括分级轮，所述分级轮设置于所述粉碎腔体内且位于所述粉碎盘的上方。

10.根据权利要求9所述的石墨球形化设备，其特征在于，

所述石墨球形化设备包括分流环，所述分流环包围所述分级轮。

11.一种石墨球形化生产线，其特征在于，包括多个权利要求1-10中任一项所述的石墨球形化设备，多个所述石墨球形化设备沿呈线状布置。

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