CN117696198B - 官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺，包括以下步骤：步骤一、混料：将方解石粉、分散剂、水以及偶联剂放入到混料机内部进行混料，混合均匀形成生产原料后移出混料机进行储存；步骤二、研磨：将生产原料添加到研磨装置内部进行研磨，研磨装置采用湿法研磨，在研磨的过程中向研磨装置内部添加清水，通过湿法研磨，将生产原料的粒径研磨到0.4‑1μm；步骤三、对步骤二形成的物料进行过滤、冷却后，进行静置；步骤四、静置后对物料进行烘干、收集形成最终产品。本发明包含的有机官能团穿插到碳酸钙与PVC粒子间填满空隙，与PVC及碳酸钙的粒子充分相容，从而提高了PVC的熔体强度，各项力学性能均有所提高。

Description

官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺

技术领域

本发明属于碳酸钙粉末生产技术领域，具体涉及为官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺。

背景技术

为了提高PVC制品的硬度、刚性改善其加工性能，通常在PVC的原料中加入碳酸钙粉末。因为碳酸钙具有较好的流动性和熔融特性，添加适量碳酸钙可改善PVC的熔体流动性，促进熔体的充填和成型，提高制品的加工性能和生产效率。同时，碳酸钙具有优异的耐候性和耐热性，加入适量碳酸钙可以改善PVC制品的耐候性和耐热性，延长使用寿命。

碳酸钙属于无机填料，它的粒径粗且形状结构不规则，其与 PVC 树脂的相容性很差，在显微镜观察下碳酸钙粒子与 PVC 粒子间出现很多大大小小的空隙，在界面层间出现了分层现象，从而会导致 PVC 制品力学性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺，本发明包含的有机官能团穿插到碳酸钙与 PVC粒子间填满空隙，与 PVC及碳酸钙的粒子充分相容，从而提高了 PVC 的熔体强度，各项力学性能均有所提高。

本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

官能钙生产用研磨静置连续生产线，包括研磨装置、冷却器以及静置装置。

研磨装置底部下料孔的下方贯通连接有螺杆输料装置，螺杆输料装置圆周面上设有朝下布置的开口，开口内部设有第一过滤装置，开口下方贯通连接有第一排料管，螺杆输料装置末端贯通连接有第二排料管，第二排料管末端与研磨装置的进料端贯通连接。

第一排料管下方贯通连接有缓冲罐，缓冲罐的出料端依次通过管路贯通连接有冷却器以及静置装置。

优选的，所述的第二排料管的末端贯通连接有过滤回收装置，所述的过滤回收装置内部设有第二过滤装置，第二排料管排出的物料通过第二过滤装置过滤后流入到过滤回收装置的存储腔内部。

过滤回收装置外部设有第二物料泵，第二物料泵的入口通过抽料管与过滤回收装置的存储腔贯通连接，第二物料泵的出口通过回料管与研磨装置的进料端贯通连接。

优选的，第二过滤装置滤孔孔径大于第一过滤装置的滤孔孔径，第二过滤装置的滤孔孔径大于研磨装置内部填充的原材料的粒径。

优选的，所述的过滤回收装置外部设有与其贯通连接的第二加水管。

优选的，所述的缓冲罐底部贯通连接有第三排料管，第三排料管与第一物料泵的入口连接，第一物料泵的出口通过第一输出管与冷却器连接。

优选的，所述的冷却器包括螺旋盘管，第一输出管与螺旋盘管顶部端口贯通连接，螺旋盘管底部端口通过第二输出管与静置装置连接。

优选的，所述的螺旋盘管为圆台状，螺旋盘管外部罩设有上下两端均敞口布置的冷却器壳体，冷却器壳体为圆台装置。

优选的，所述的静置装置内部设有至少两个上下布置的隔板，隔板将静置装置分隔成上下若干个独立的腔室，每个腔室通过一根输出支管与第二输出管贯通连接，输出支管上设有第二截止阀。

每个腔室贯通连接有一个第四排料管第四排料管末端共同贯通连接有一根浆液总管。

一种官能钙生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、混料：将方解石粉、分散剂、水以及偶联剂放入到混料机内部进行混料，混合均匀形成生产原料后移出混料机进行储存；

步骤二、研磨：将生产原料添加到研磨装置内部进行研磨，研磨装置采用湿法研磨，在研磨的过程中向研磨装置内部添加清水，通过湿法研磨，将生产原料的粒径研磨到0.4-1μm；

步骤三、对步骤二形成的物料进行过滤、冷却后，进行静置；

步骤四、静置后对物料进行烘干、收集形成最终产品。

优选的，步骤四中，通过热风对物料进行烘干，然后脉冲收集，并通过打散机对收集到的物料进行打散。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：在碳酸钙粉末中混入有机官能团，形成有机官能钙。有机官能钙兼具有机和无机双重特性，有机官能团会穿插到碳酸钙与 PVC粒子间填满空隙，这时的有机物会发挥它的最大作用，与 PVC及碳酸钙的粒子充分相容，与PVC 分子链更好的缠绕，使其充分塑化成为一个整体，从而提高了 PVC 的熔体强度，各项力学性能均有所提高。

有机官能钙的加入会促进 PVC 的塑化时间，增加制品物理性能，不增加制品比重，适用于 PVC、PE、PP 等高分子材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明研磨静置连续生产线第一结构图，

图2为本发明研磨静置连续生产线第二结构图，

图3为图1的正视图，

图4为图1的侧视图，

图5为研磨装置的剖视图，

图6为排料分离装置的壳体剖视图，

图7为冷却器的壳体剖视图，

图8为静置装置的壳体剖视图，

图9为过滤回收装置的剖视图，

图10为水路系统图。

图中：1-研磨装置壳体、101-下料孔、102-回料孔、103-导流板、2-第一进料管、3-驱动装置、4-主轴、401-连接杆、402-研磨块、5-第一加水管、6-螺杆输料装置、601-第二进料管、602-第一排料管、603-第二排料管、604-第一过滤装置、7-缓冲罐、8-第三排料管、9-第一截止阀、10-第一物料泵、11-第一输出管、12-螺旋盘管、13-冷却器壳体、14-第二输出管、1401-输出支管、15-第二截止阀、16-静置装置、1601-隔板、17-第四排料管、18-物料检测装置、19-三通阀、20-浆液排出管、21-浆液总管、22-清水排出管、23-清水总管、24-过滤回收装置、2401-第二过滤装置、25-第二加水管、26-抽料管、27-第二物料泵、28-回料管、29-储水装置、30-供水总管。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。 “大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、 “下”、 “前”、 “后”、 “左”、 “右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、 “连接”、 “固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明官能钙生产用研磨静置连续生产线及生产工艺作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

官能钙生产用研磨静置连续生产线，包括研磨装置、冷却器以及静置装置16。本实施例中，研磨装置采用湿法研磨，因为干法研磨成品的粒径最小只能到8μm，无法达到官能钙的技术规格。

所述的研磨装置包括研磨装置壳体1，研磨装置壳体1内腔的底面为圆弧面，内腔底面中心设有下料孔101。研磨装置壳体1内部同轴转动设有垂直布置的主轴4。主轴4上端穿设至研磨装置壳体1顶面外部，并与驱动装置3的输出轴连接。驱动装置3带动主轴4旋转，驱动装置3可以采用电机，其输出轴与主轴4直连。

主轴4下端设有若干组研磨器，若干组研磨器围绕主轴4的轴线呈环形阵列分布。每组研磨器包括至少三个研磨块402，每个研磨块402通过连接杆401与主轴4固定连接。

研磨块402底面为弧形，每组研磨器包含的研磨块402底面与研磨装置壳体1内腔底面之间间隔的间隙高度由外到内逐渐减小，即最靠近下料孔101的研磨块402与研磨装置壳体1内腔底面之间的间隙高度最小，离下料孔101最远的研磨块402与研磨装置壳体1内腔底面之间的间隙高度最大。且最靠近下料孔101的研磨块402与研磨装置壳体1内腔底面之间的间隙高度与研磨后成品的粒径相同。

研磨装置壳体1外部设有与其内腔贯通连接的第一进料管2以及第一加水管5，需要研磨的物料通过第一进料管2加入到研磨装置壳体1的内腔中。

为了实现湿法研磨，在向研磨装置壳体1内腔添加研磨物料的同时，通过第一加水管5向里面注入清水。因为研磨时，物料需要流入到研磨块402的底部，这样旋转的研磨块402采用实现研磨。因此，在研磨装置壳体1的内壁上固定有U型的导流板103，导流板103垂直布置，罩设在第一进料管2的贯通连接口处，两个侧壁与研磨装置壳体1内壁固定连接，导流板103的底部呈弧线状，并向研磨装置壳体1的内壁延展，使得导流板103下方的出口与研磨装置壳体1内壁之间的间隙小于导流板103上端的开口。

第一加水管5末端穿设至导流板103内部，并设有雾化喷头，雾化喷头位于第一进料管2的贯通连接口上方。这样从第一进料管2排出的物料撞击到导流板103上，与雾化喷头喷出的水混合，沿导流板103下移，最终通过导流板103下端呈弧状的出口导流，流入到研磨装置壳体1的内壁上，在沿着弧形的内壁下移，流入到研磨区，进行研磨。

流下来的物料从外到内依次被研磨块402进行研磨，由于各个研磨块402底部的间隙不同，因此物料被逐渐研磨到最终的粒径。

在湿法研磨过程中，通过第一加水管5加入清水，可以起到以下几个作用：

一、润湿和分散作用：加入适量的水可以有效地润湿颗粒表面，从而降低颗粒之间的摩擦力，有利于颗粒的分散和均匀悬浮在水中。这有助于提高研磨效率，避免颗粒结块和团聚。

二、降低磨损和热量：加水可以降低研磨过程中的磨损，减少材料的热损伤，同时也有助于降低研磨设备的温升，提高设备的使用寿命。

三、冷却作用：水在研磨过程中具有冷却作用，可以吸收部分研磨时产生的热量，降低研磨系统的温度，减少热损伤和热引起的不良影响。

四、减少粉尘：加水能够固定颗粒表面的微细颗粒，减少研磨过程中的粉尘产生，提高工作环境的清洁度。

五、调节粘度和流动性：适量加入水能够改变研磨体系的黏度和流动性，有助于控制颗粒的分散状态，进一步提高颗粒的研磨均匀性。

研磨装置底部下料孔101的下方通过第二进料管601贯通连接有螺杆输料装置6，螺杆输料装置6包括圆筒、圆筒内部的输料螺杆以及驱动螺杆旋转的电机，为现有技术。螺杆输料装置6圆周面上设有朝下布置的开口，开口内部设有第一过滤装置604，开口下方贯通连接有第一排料管602，螺杆输料装置6末端贯通连接有第二排料管603，第二排料管603末端与研磨装置的进料端贯通连接。

第一过滤装置604的滤孔直径与官能钙的粒径相同，也就是说通过研磨装置研磨后的物料达到最终产品的粒径，就可以通过第一过滤装置604排出，第一过滤装置604可以采用弧形的滤板，其顶面与螺杆输料装置6的圆筒内壁平齐。这样，研磨后的物料流入到螺杆输料装置6内部，被旋转的输料螺杆驱动前移，当移动至第一过滤装置604上方时，研磨成型的物料与水一同通过第一过滤装置604混成呈浆料的形式排出。而大于第一过滤装置604滤孔的物料继续前移，最终通过第二排料管603排出。

为了对第二排料管603排出的物料进行重新研磨，所述的第二排料管603的末端贯通连接有过滤回收装置24，所述的过滤回收装置24内部设有第二过滤装置2401，第二排料管603排出的物料通过第二过滤装置2401过滤后流入到过滤回收装置24的存储腔内部。

本实施例中，第二过滤装置2401同样采用滤板，第二过滤装置2401滤孔孔径大于第一过滤装置604的滤孔孔径，第二过滤装置2401的滤孔孔径大于研磨装置内部填充的原材料的粒径。

本工艺所需的原材料主要是方解石粉，第二过滤装置2401的目的是为了过滤掉一些杂质，例如设备杂质，磨料的杂质、或是方解石粉内部携带的一些杂质。这些杂质对产品的生产无益，因此直接在过滤回收装置24内部过滤。

因为从第二排料管603排出的物料含水量不大，因此不太容易通过第二过滤装置2401。因此，在过滤回收装置24外部设有与其贯通连接的第二加水管25，第二加水管25可以对第二过滤装置2401上的物料进行冲洗，使其通过第二过滤装置2401。

过滤回收装置24外部设有第二物料泵27，第二物料泵27的入口通过抽料管26与过滤回收装置24的存储腔贯通连接，第二物料泵27的出口通过回料管28与研磨装置的进料端贯通连接。

本实施例中，研磨装置壳体1侧壁上设有回料孔102，回料管28末端与回料孔102贯通连接，在回料孔102外部同样罩设有一个导流板103。

第一排料管602下方贯通连接有缓冲罐7，缓冲罐7的出料端依次通过管路贯通连接有冷却器以及静置装置16。

缓冲罐7的底部为漏斗状，所述的缓冲罐7底部贯通连接有第三排料管8，第三排料管8上设有第一截止阀9。第三排料管8与第一物料泵10的入口连接，第一物料泵10的出口通过第一输出管11与冷却器连接。

所述的冷却器包括螺旋盘管12，第一输出管11与螺旋盘管12顶部端口贯通连接，螺旋盘管12底部端口通过第二输出管14与静置装置16连接。所述的螺旋盘管12为圆台状，螺旋盘管12外部罩设有上下两端均敞口布置的冷却器壳体13，冷却器壳体13为圆台装置。

因为是通过湿法研磨的方式进行研磨，因此研磨后的物料浆液温度不是很高，不需要强制冷却。本实施例中，整个冷却器壳体13的形状为下粗上窄的圆台状，形成一个烟筒效应，下方的空气与螺旋盘管12接触，对其进行降温，空气被加热后继续上移。由于物料从螺旋盘管12的上方向下移动，因此冷却器壳体13内部的温度场为上方温度大于下方温度。同时，冷却器壳体13的上端出口尺寸小于下端空气进口尺寸，因此热空气在冷却器壳体13上端出口的流速大于下方的流速，其内部产生抽力，更加便于将低温空气从下方进口吸入。

冷却后的物流泵入至静置装置16内部进行静置，静置有以下几个目的：

一、沉淀分散：研磨过程中会产生大量的悬浮颗粒和细小的固体颗粒。静置可以让这些颗粒沉淀下来，使得上清液和沉淀分离，便于后续的固液分离操作。

二、均匀分布：静置可以让颗粒在浆料中均匀分布，使得颗粒之间的相互作用得到平衡，有利于后续工艺步骤的进行。

三、去除气泡：在研磨过程中，浆料中可能会产生气泡，静置可以让气泡逐渐脱离浆料表面并消失，有利于降低气泡对后续工艺步骤的干扰。

四、溶解平衡：静置过程中，浆料中的各种物质的溶解平衡会得到恢复，有助于调整浆料中各种成分的浓度，使得后续工艺步骤更加稳定。

因为静置需要一定时间，为了增加工艺的连续性，本实施例中，所述的静置装置16内部设有至少两个上下布置的隔板1601，隔板1601将静置装置16分隔成上下若干个独立的腔室，每个腔室通过一根输出支管1401与第二输出管14贯通连接，输出支管1401上设有第二截止阀15。

每个腔室贯通连接有一个第四排料管17第四排料管17末端共同贯通连接有一根浆液总管21。

以内部具有三个腔室的静置装置16为例，其中一个腔室静置、一个腔室进料、一个腔室排料，排料完成后，静置的腔室也完成静置，可以排料。这样就能保证浆液总管21内部可以一直保证排料。

静置后，物料在腔室内部实现分成，包括下端的浓稠浆料以及上端的清水。因此在第四排料管17上依次串联有物料检测装置18以及三通阀19，两者电性连接。三通阀19的两个出口分别贯通连接有浆液排出管20以及清水排出管22，所有的浆液排出管20均与同一根浆液总管21贯通连接，所有的清水排出管22均与同一根清水总管23贯通连接。

第四排料管17开始排料后，通过物料检测装置18判断第四排料管17内部流动的是浆料还是清水，然后控制三通阀19改变联通路径。物料检测装置18可以采用对射光电传感器，通过第四排料管17内部流动物料的透明度来判断清水还是浆料。

在整个研磨静置连续生产线中，研磨装置以及过滤回收装置24内部需要添加清水，在静置装置16后需要排出清水。为了节约资源，提高清水的利用效率，清水总管23末端贯通连接有储水装置29，储水装置29通过水泵连接有供水总管30，供水总管30通过截止阀与第一加水管5以及第二加水管25贯通连接。

这样静置分离的清水通过清水总管23排入到储水装置29内部，通过过滤器进行过滤或是静置的方式分离其内部携带的杂质，然后再次利用。

因此清水中携带的也是一些研磨后的物料，因此就算没有过滤，只是增大储水装置29的体积，通过简单的沉淀，也可以再次利用。

一种官能钙生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、混料：将方解石粉、分散剂、水以及偶联剂放入到混料机内部进行混料，混合均匀形成生产原料后移出混料机进行储存。

除了以上组分，还可以添加硬脂酸。在碳酸钙粉末中加入硬脂酸和偶联剂的作用可以有以下几个方面：

一、分散作用：硬脂酸可以作为乳化稳定剂，帮助将碳酸钙粉末均匀地分散在其他成分中，防止其团聚和沉积。

二、加工性能改善：硬脂酸可以作为润滑剂，降低碳酸钙粉末在加工过程中的摩擦阻力，提高加工效率，并减少能耗和设备磨损。

三、强化作用：偶联剂可以在碳酸钙粉末与聚合物之间形成化学键，增强它们之间的粘附力，从而提高复合材料的力学性能，如强度、刚度和耐磨性。

四、防老化作用：偶联剂可以改善碳酸钙粉末与聚合物之间的界面相容性，减少界面的老化和退化，延长复合材料的使用寿命。

五、增加填充物含量：硬脂酸和偶联剂的使用可以有效提高碳酸钙粉末与聚合物的相容性，使得填充物的加载量增加，从而降低材料成本。

同时，加入偶联剂后，可以形成有机官能团，最终得到的碳酸钙粉末，具有有机与无机两种特性，形成官能钙钙粉。

步骤二、研磨：将生产原料添加到研磨装置内部进行研磨，研磨装置采用湿法研磨，在研磨的过程中向研磨装置内部添加清水，通过湿法研磨，将生产原料的粒径研磨到0.4-1μm；

步骤三、对步骤二形成的物料进行过滤、冷却后，进行静置；

步骤四、静置后通过热风对物料进行烘干，然后脉冲收集，并通过打散机对收集到的物料进行打散。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.官能钙生产用研磨静置连续生产线，其特征在于：

包括研磨装置、冷却器以及静置装置（16），

研磨装置底部下料孔（101）的下方贯通连接有螺杆输料装置（6），螺杆输料装置（6）圆周面上设有朝下布置的开口，开口内部设有第一过滤装置（604），开口下方贯通连接有第一排料管（602），螺杆输料装置（6）末端贯通连接有第二排料管（603），第二排料管（603）末端与研磨装置的进料端贯通连接，

第一排料管（602）下方贯通连接有缓冲罐（7），缓冲罐（7）的出料端依次通过管路贯通连接有冷却器以及静置装置（16），

所述的第二排料管（603）的末端贯通连接有过滤回收装置（24），所述的过滤回收装置（24）内部设有第二过滤装置（2401），第二排料管（603）排出的物料通过第二过滤装置（2401）过滤后流入到过滤回收装置（24）的存储腔内部，

过滤回收装置（24）外部设有第二物料泵（27），第二物料泵（27）的入口通过抽料管（26）与过滤回收装置（24）的存储腔贯通连接，第二物料泵（27）的出口通过回料管（28）与研磨装置的进料端贯通连接，

第二过滤装置（2401）滤孔孔径大于第一过滤装置（604）的滤孔孔径，第二过滤装置（2401）的滤孔孔径大于研磨装置内部填充的原材料的粒径，

所述的过滤回收装置（24）外部设有与其贯通连接的第二加水管（25），

所述的静置装置（16）内部设有至少两个上下布置的隔板（1601），隔板（1601）将静置装置（16）分隔成上下若干个独立的腔室，每个腔室通过一根输出支管（1401）与第二输出管（14）贯通连接，输出支管（1401）上设有第二截止阀（15），

每个腔室贯通连接有一个第四排料管（17），第四排料管（17）末端共同贯通连接有一根浆液总管（21），

在第四排料管（17）上依次串联有物料检测装置（18）以及三通阀（19），两者电性连接，三通阀（19）的两个出口分别贯通连接有浆液排出管（20）以及清水排出管（22），所有的浆液排出管（20）均与同一根浆液总管（21）贯通连接，所有的清水排出管（22）均与同一根清水总管（23）贯通连接，

清水总管（23）末端贯通连接有储水装置（29），储水装置（29）通过水泵连接有供水总管（30），供水总管（30）通过截止阀与第一加水管（5）以及第二加水管（25）贯通连接。

2.根据权利要求1所述的官能钙生产用研磨静置连续生产线，其特征在于：

所述的缓冲罐（7）底部贯通连接有第三排料管（8），第三排料管（8）与第一物料泵（10）的入口连接，第一物料泵（10）的出口通过第一输出管（11）与冷却器连接。

3.根据权利要求2所述的官能钙生产用研磨静置连续生产线，其特征在于：

所述的冷却器包括螺旋盘管（12），第一输出管（11）与螺旋盘管（12）顶部端口贯通连接，螺旋盘管（12）底部端口通过第二输出管（14）与静置装置（16）连接。

4.根据权利要求3所述的官能钙生产用研磨静置连续生产线，其特征在于：

所述的螺旋盘管（12）为圆台状，螺旋盘管（12）外部罩设有上下两端均敞口布置的冷却器壳体（13），冷却器壳体（13）为圆台装置。

5.一种官能钙生产工艺，基于权利要求4所述的官能钙生产用研磨静置连续生产线，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、混料：将方解石粉、分散剂、水以及偶联剂放入到混料机内部进行混料，混合均匀形成生产原料后移出混料机进行储存；

步骤二、研磨：将生产原料添加到研磨装置内部进行研磨，研磨装置采用湿法研磨，在研磨的过程中向研磨装置内部添加清水，通过湿法研磨，将生产原料的粒径研磨到0.4-1μm；

步骤三、对步骤二形成的物料进行过滤、冷却后，进行静置；

步骤四、静置后对物料进行烘干、收集形成最终产品。

6.根据权利要求5所述的一种官能钙生产工艺，其特征在于：

步骤四中，通过热风对物料进行烘干，然后脉冲收集，并通过打散机对收集到的物料进行打散。