CN1221349C - 生产超细球形镁粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产超细球形镁粉的方法，包含将镁锭原料清理杂质、熔化成镁液、将镁液雾化、分离；其特征在于，所述的将镁液雾化是指在雾化罐中采用离心雾化法，包含步骤：a.将镁液恒温加热，并保持恒速；b.将恒温恒速的镁液离心甩成雾滴；c.将雾滴通过惰性气体冷却成粉末，所述惰性气体冷却成粉末来分离是指氩气密闭循环冷却成粉末来分离。本发明的方法有如下优点：1.提高生产质量，降低生产成本，确保安全生产，无污染；2.实现镁熔液恒流速加料，保证了产品均一性；3.镁熔液的恒温输送和加热，使镁熔液凝固堵塞现象得以排除，提高了生产的连续性；4.工艺简单，整体结构合理，收粉安全，动力消耗小。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末制造领域，更具体地说涉及到一种生产超细球形镁粉的方法。
背景技本
金属粉末，尤其是镁粉，在粉末冶金、炼钢、化工、陶瓷、电子和军工等工业领域中被广泛应用，它除制作各种机械部件和有关材料外，还可直接应用于许多地方，例如用作颜料、添加剂、催化剂、油墨、引火物、焊条、涂料、复印载体以及农用等等。尤其是球形超细金属粉末，因其具有较高的松装密度和较高的活性，所以在军火工业中比不规则粉末较以优先采用。如火箭固体推进剂所用的球形超细铝粉和燃烧弹所用的球形铝粉，镁粉等，又如专利号为№4711660的美国专利中贵金属球形超细粉末则在电子工业中广泛用作电接触材料。
而金属粉末的制取方法，从过程的实质来看，可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。机械法是将原料机械地粉碎，而化学成分和物理状态基本不发生变化；物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。粉末的生产方法很多，但从工业规模而言，应用最广泛的是机械粉碎法和雾化法等。
目前我国生产金属镁粉普遍都用机械粉碎法，通过靠车、铣、刨、磨削等设备来实现，用铣床制屑，将镁屑放入高速涡流镁粉机(转速为3800r/min)中，在该机体内发生强烈的涡流效应，镁屑在强烈的涡流效应中不断相互碰撞，磨去棱角而形成粉末。可是这样生产出来的粉末多数为菱形或其它不规则形状，粒度也只有20-150目，活性及松装密度都较低，具体数据可参见国标GB5149-200X，而且在生产中对环境有污染，因此不太安全。
而雾化法又称喷雾法，它是直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。雾化法与机械粉碎法相比，机械粉碎法是借助机械作用破坏固体金属原子间的结合，而雾化法则只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成雾滴，因而雾化过程所需消耗的外力比机械粉碎要小很多，所以从能量消耗来说，雾化法是一种简便且经济的生产金属粉末方法。
雾化法制粉现有技术中的一种比较典型的方法是气流雾化制粉法，其原理是金属熔液经导管流出，在流柱的周围用高压气体产生的高速气流将其雾化成液滴，液滴在环境气氛中飞行，与环境气体进行热交换，冷却固化为粉末，后进行粉末分级和收集，图1是在这种方法中核心装置雾化塔的结构示意图。现有技术中另一种方法，是授权公告号为CN1078928A的中国专利，其介绍了一种自吸式超声速环形射流雾化器。
但是上述这种生产金属粉末的方法用于制造镁粉时，主要存在以下缺陷：
1、熔化的金属镁液在保温炉中无法实现有效的惰性气体保护，故导致金属烧损。
2、雾化塔中的喷嘴常由于金属氧化物产生堵塞，导致生产中途停顿。
3、金属镁液靠近喷嘴管壁处与中心处所受的粘滞阻力不一样，喷嘴管壁处的粘滞阻力较大，使生产的粉末为树枝状，而中心的液滴形状近似为球状，从整体来说球形率不理想。
4、粉末粒度不均匀，分布范围广。原因是金属镁液流受力不一致，所以粉碎效果不同。
5、能耗高，因上述方法必须采用大功率气体压缩机的情况下，才能满足一定的生产率。
技术内容
针对以上不足，本发明提出了一种生产超细球形镁粉的方法，其生产的超细球形镁粉松装密度大、球形率好、活性高，保障生产中绝对安全无污染。
为实现以上目的，本发明的解决方案是：一种生产超细球形镁粉的方法，包含将镁锭原料清理杂质、熔化成镁液、将镁液雾化、分离；其特征在于，所述的将镁液雾化是指在雾化罐中采用离心雾化法，如图2所示，其包含下列步骤：
a.将镁液恒温加热，并保持恒速；
b.将恒温恒速的镁液离心甩成雾滴；
c.将雾滴通过惰性气体冷却成粉末。
其中，所述步骤c中的惰性气体冷却是指用氩气封闭循环冷却。
上述的分离包括一级分离和次级分离，其中一级分离是指较粗的粉末从惰性气体中分离，次级分离是指较细的粉末从惰性气体中分离；而所述的次级分离可以是多级分离，在次级分离时还可设有冷却热交换。
本发明的雾化原理是采用离心式雾化器，通过将恒温恒速的镁液高速旋转离心甩成雾滴后，经过循环气体冷却成粉末。本发明具有如下优点：
1、采用氩气保护密闭循环，排除了氩气泄漏、镁液的氧化烧损和镁粉氧化物的产生；提高了产品质量，降低了生产成本，确保了安全生产，同时达到无污染。
2、实现镁液恒流速加料，保证了产品均一性。
3、镁液的恒温输送和分散盘的加热，使镁液凝固堵塞现象得以排除，提高了生产的连续性。
4、本发明工艺简单，整体结构合理，收粉安全，动力消耗小。
本发明已通过国家部级科学技术成果鉴定，当然，实际使用本发明进行镁液离心雾化的雾化效果，同镁液的温度、雾化装置的结构和旋转速度、镁液加料速率、镁液的物理特性以及循环氩气的流速等因素有关。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明所述现有技术中雾化塔的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图；
图3是本发明实施例的工艺流程图。
具体实现方式
如图3所示，首先将整个系统初始化，即先将整个系统抽成保证一定真空度(如20Pa)的真空，并立即向系统内充一定压强(如0.015Mpa)的氩气，同时保证氧气含量不超过0.1％，这样可大大减少镁液的氧化烧损和镁粉氧化物的产生。于是开始下列步骤：
第一，将镁锭原料清理杂质，即将镁锭表面的杂质彻底清理干净。当然，本步骤也可在系统初始化前完成。
第二，熔化成镁液，即将镁锭加入下料器31内，通过下料器31后进入熔镁炉32，然后到达雾化罐33。
第三，将镁液雾化。在雾化罐33中采用离心雾化法，包含下列步骤：
a.将镁液恒温加热，并保持恒速；通过用电加热下料管34和中频加热器35加热雾化罐33中的雾化器，使其保持在800℃左右的恒温；通过在熔镁炉32出口设置阀门和在下料管34上设置变径的节流嘴，使镁液保持一定的流速流向雾化罐33中的雾化器。
b.将恒温恒速的镁液离心甩成雾滴；保持一定流速的镁液进入高速旋转的雾化器中的分散盘离心甩成雾滴。
c.将雾滴通过惰性气体冷却成粉末；高温的雾滴遇到氩气冷却后凝固成粉末来分离，所述的通过惰性气体冷却成粉末来分离是指通过氩气密闭循环冷却成粉末来分离。
第四，分离。制好的镁粉粉末随同循环氩气通过雾化罐下边带有水夹套的若干根镁粉落料管36进入储粉仓37，在此分离部分较粗的粉末进入收粉罐38，即一级分离；下面是次级分离，大部分较细的粉末随同循环氩气从储料仓顶部出来进入旋风分离器39，以便将细粉分离出来，然后循环氩气经过水冷器310进入布袋收粉器311，在此可将平均粒度0.6微米左右的粉末收集出来，从布袋收粉器311出来的循环氩气进入在缓冲罐312内的循环风机，循环风机将氩气增压在缓冲罐312内缓冲后，经冷却器313在进入雾化罐33，这样整个生产系统都在氩气的保护中进行，而且氩气是循环使用的。不同粒度的镁粉进入各自的收粉罐，在生产过程中，收粉罐的粉末满后即可更换空罐，这样可保障放粉的安全。
上述的储粉仓37顶部出来的循环氩气，也可先经水冷器310再入旋风分离器39，而且水冷器310可改用氨冷、氟冷等不同方式来冷却。
另外次级分离也可根据设计要求，采用多次分离；同时次级分离器也可采用其它结构进行分离，如带分级转子的离心分级机等。
惰性气体冷却循环系统所使用的保护气体可以使用氦气、甲烷气等，生产效果也不错。
通过本发明生产的金属镁粉，球形率不小于95％；粒度分布在25～75μM的占70％以上；镁粉活性高，在98％以上；松装密度在0.90～098g/cm3；镁粉流动性好。
Claims (4)
1.一种生产超细球形镁粉的方法，包含将镁锭原料清理杂质、熔化成镁液、将镁液雾化、分离；其特征在于，所述的将镁液雾化是指在雾化罐中采用离心雾化法，其包含下列步骤：
a.将镁液恒温加热，并保持恒速；
b.将恒温恒速的镁液离心甩成雾滴；
c.将雾滴通过惰性气体冷却成粉末来分离，所述的通过惰性气体冷却成粉末来分离是指通过氩气密闭循环冷却成粉末来分离。
2.如权利要求1所述的一种生产超细球形镁粉的方法，其特征在于，所述的分离包括一级分离和次级分离，其中一级分离是指较粗的粉末从惰性气体中分离，次级分离是指较细的粉末从惰性气体中分离。
3.如权利要求2所述的一种生产超细球形镁粉的方法，其特征在于，所述的次级分离是多级分离。
4.如权利要求2所述的一种生产超细球形镁粉的方法，其特征在于，所述的次级分离时还设有冷却热交换。
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TANGSHAN WEIHAO MAGNESIUM POWDER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: LIU JINMING Effective date: 20090109 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for producing ultrafine spherical magnesium powder Effective date of registration: 20121218 Granted publication date: 20051005 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Tangshan branch Pledgor: TANGSHAN WEIHAO MAGNESIUM POWDER Co.,Ltd. Registration number: 2012990000814 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20180403 Granted publication date: 20051005 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Tangshan branch Pledgor: TANGSHAN WEIHAO MAGNESIUM POWDER Co.,Ltd. Registration number: 2012990000814 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20051005 |
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| CX01 | Expiry of patent term |