CN1569621A - 高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺及系统，属于石墨粉加工技术领域。所述工艺以高纯鳞片石墨为原料，通过控制螺杆输送器转速频率，将物料送入粉碎室；粉碎后的物料被0.6MPa－0.9MPa的净化空气气流带动，进入分级机的内腔，控制分级机的转动频率，使石墨颗粒在向心力的作用下，通过控制引风机的风门，由系统负压送入捕集器，捕集器中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中进行成品包装。本工艺利用喷嘴产生的超音速气流，使粉碎室的物料流态化，通过颗粒间的相互冲击、撞碰实现较好的粉碎效果，这样不仅使产品的粒度分布窄，而且整个工艺过程不会增加铁、铬等影响无汞碱锰电池性能的有害杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺及系统，属于石墨粉加工技术领域。
背景技术
高纯细粉鳞片石墨是制备“绿色”无汞碱锰电池的优质导电材料。随着无汞碱锰电池的迅猛发展，对高纯细粉鳞片石墨的用量也越来越大。我国石墨工业总体讲在国际上处于中等水平，目前，仍以原料生产及初加工鳞片石墨为主。国内细粉石墨的生产和开发主要集中在含碳量不高、粒度分布较宽、用于石墨电极和石墨润滑剂上的中碳石墨和高碳石墨，以及粒径在几个微米的各种石墨乳上。对于无汞碱锰电池用高纯细粉鳞片石墨的开发生产，国内水平参差不齐，很难满足电池厂家的需要。传统的粉碎工艺及装置有以下不足之处：
1.传统的粉碎工艺及装置难以满足对目前产品粒度的要求，特别是对石墨这种轻质片状物料的粉碎，产品的粒度分布较宽，颗粒粗细分布不均匀。
2.传统的粉碎装置及分级装置常采用耐磨合金钢材料，在粉碎过程中易使物料增加铁、铬等有害杂质，降低产品的品质，因为铁、铬等有害杂质的增加，将直接影响无汞碱锰电池的产品的性能。
3.石墨被粉碎分级后，传统的收集方法是使用旋风器和袋式捕集器来收集产品。作为成品的物料从旋风器收集，而较细的石墨颗粒从袋式捕集器被收集。由于粉碎装置的缺点，石墨粒度分布较宽，致使袋式捕集器所收较细的石墨粉占相当大的比例，一般达到粉碎后产品总量的10％-25％，而想再利用又需投入大量的人力、物力，造成资源浪费，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉碎工艺简单，成本底、分级精度高，无铁、铬等影响无汞碱锰电池性能的有害杂质的高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺及系统。
本发明提出的高纯细粉鳞片石墨粉加工系统，其特征在于：该系统主要含有料仓1、螺杆输送器2、分级机叶片3、涡轮式分级机4、粉碎室5、粉碎喷嘴6、滤筒7、滤筒式捕集器8，所述螺杆输送器2位于料仓1的下部，将物料从粉碎室5的底部送入，通过粉碎室内设置的与外接气源相连接的粉碎喷嘴6产生超音速射流，在压差作用下，流态化的物料，在多喷嘴的交汇点汇合，产生剧烈的冲击、碰撞而被粉碎；粉碎后的物料被送到设于粉碎室5顶部的涡轮式分级机4，在分级机叶轮高速旋转的作用下，符合细度要求的石墨颗粒，进入分级机内腔，由系统负压经管道送到滤筒式捕集器8中，未达到细度要求的，则在离心力的作用下，回到粉碎室被进一步粉碎；在捕集器8中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中，一些极少量较细的颗粒随气流上升，吸附到滤筒7的滤芯上，实现气固分离，净化后的空气由引风管道排出；当细粉在滤筒7的滤芯上积累到一定厚度时，由设于滤芯上部的脉冲气将其吹落进入产品，捕集器8锥体外部装有振击器，不断地给予敲击，防止锥体底部细粉搭桥，合格产品通过包装秤进行成品包装。
本发明提出的高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺，其特征在于：该工艺利用喷嘴产生的超音速气流，使粉碎室的物料流态化，通过颗粒间的相互冲击、撞碰，实现物料较好的粉碎，所述工艺包括原料选择、进料、粉碎、分级、收集、检测、成品包装，具体工艺步骤为：
(1)原料选择：以含碳量为99.9％以上、粒径小于32目的高纯鳞片石墨为原料；
(2)进料：将上述高纯鳞片石墨通过星形阀送入料仓1，控制螺杆输送器2转速频率为5Hz-30Hz，将物料送入粉碎室5；
(3)粉碎：空气压缩机工作产生的空气经过滤器的除尘、除油，冷干机的冷却、干燥，形成工作压力在0.6MPa-0.9MPa的净化空气；通过粉碎室内置的粉碎喷嘴产生超音速射流，将物料粉碎。
(4)分级：粉碎后的物料被气流带动，进入分级机4的内腔，控制分级机的转动频率为20Hz-45Hz，使粒径为8.5μm-15.5μm的石墨颗粒，在向心力的作用下，通过控制引风机的风门为4/8-8/8，由系统负压送入捕集器8，捕集器8中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中进行成品包装。
本发明的工艺及系统具有如下优点：
本发明的工艺及系统不仅可以使石墨的碳含量达到99.9％，微量元素可以控制在极低范围内(如：Fe＜50ppm、Cr＜10ppm、Ni＜10ppm、Ca＜100ppm)，而且粒度(D50)可控制在10μm-15μm之间，粒度较窄，比表面积大，松装密度小、满足国内无汞碱锰电池生产所需要的细粉鳞片石墨的要求。
本发明工艺及系统改变传统气流磨的线、面冲击粉碎方式为空间立体冲击粉碎方式，利用喷嘴产生的超音速气流，使粉碎室的物料流态化，通过颗粒间的相互冲击、撞碰，来达到较好的粉碎效果，提高了粉碎效率，而且产品的松装密度小，大大增加了无汞碱锰电池的储电性能。
由于本发明的粉碎方式为空间立体冲击粉碎方式，主要是颗粒间的冲击、撞碰，避免了对器壁的磨损。分级装置为涡轮式分级机，分级叶片采用比重小、高强度、耐磨损的陶瓷无机材料。与传统分级装置相比，增加了分级片数，提高了分级精度。不仅产品的粒度分布窄，而且整个设备都不会使产品增加铁、铬等影响无汞碱锰电池性能的有害杂质。
由于粉碎后的石墨颗粒均匀，粒度分布窄，物料收集采用集旋风和捕集为一体的改进型捕集器，使物料全部被收集，在不影响产品性能的条件下，提高了产量，降低了成本。
附图说明
图1为本发明高纯细粉石墨加工系统结构示意图。
图2为本发明加工系统中分级轮的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的工艺及系统做进一步说明：
以含碳量为99.9％的、一定粒径的高纯鳞片石墨为生产原料。物料通过星形阀送入料仓1，螺杆输送器2将物料送入粉碎室5，料仓和粉碎室都有可视窗能及时地观察到里面的情况，且二者间有连接管可使料仓与粉碎室的气压保持平衡。此时，由气源系统产生、净化形成一定压强的压缩空气，通过粉碎室内一特殊型面设计的粉碎喷嘴6，产生超音速射流，而在压差作用下，流态化的物料，在多喷嘴的交汇点汇合，产生剧烈的冲击、碰撞而被粉碎。粉碎后的物料运动到顶部的涡轮式分级机4处，该分级机叶片3由分级精度高，耐磨损的陶瓷无机材料制成。控制分级机的转速，在分级机叶轮高速旋转的作用下，符合细度要求的石墨颗粒，进入分级机内腔，由系统负压经管道送到滤筒式捕集器8中。未达到细度要求的，则在离心力的作用下，回到粉碎室被进一步粉碎。在捕集器中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中，一些极少量较细的颗粒随气流上升，吸附到滤芯7上，实现气固分离，净化后的空气由引风管道排出。当细粉在滤芯上积累到一定厚度时，由滤芯上部的脉冲气将其吹落进入产品，捕集器锥体外部装有振击器，不断地给予敲击，防止锥体底部细粉搭桥，导致下料不畅，合格产品通过包装秤进行成品包装。
实施例1
取80目高纯鳞片石墨为生产原料，在0.75Mpa的空气压力下，控制螺杆加料器转速频率为20Hz，在粉碎室进行粉碎，控制分级机转速频率为26Hz，引风机风门为4/8，经检测产品的粒径D50：15.57μm；松装密度：0.10g/cc；比表面积：4.8m2/g；Fe：20ppm；Cr：1.0ppm；Ni：1.5ppm；Ca：46ppm。
实施例2
取150目高纯鳞片石墨为生产原料，在0.80Mpa的空气压力下，控制螺杆加料器转速频率为25Hz，在粉碎室进行粉碎，控制分级机转速频率为28Hz，引风机风门为6/8，经检测产品的粒径D50：14.65μm；松装密度：0.11g/cc；比表面积：5.0m2/g；Fe：15ppm；Cr：1.5ppm；Ni：0.5ppm；Ca：36ppm。
实施例3
取150目高纯鳞片石墨为生产原料，在0.9Mpa的空气压力下，控制螺杆加料器转速频率为30Hz，在粉碎室进行粉碎，控制分级机转速频率为40Hz，引风机风门为8/8，经检测产品的粒径D50：11.35μm；松装密度：0.08g/cc；比表面积：6.5m2/g；Fe：16ppm；Cr：0.8ppm；Ni：0.6ppm；Ca：30ppm。
上述实施例进一步说明，本发明的工艺及系统设计合理，操作简单，设备噪音低，对环境污染小，产量高，产品品质高、质量稳定，完全满足无汞碱锰电池厂家的需要。
Claims (2)
1、高纯细粉鳞片石墨粉加工系统，其特征在于：该系统主要含有料仓[1]、螺杆输送器[2]、分级机叶片[3]、涡轮式分级机[4]、粉碎室[5]、粉碎喷嘴[6]、滤筒[7]、滤筒式捕集器[8]，所述螺杆输送器[2]位于料仓[1]的下部，将物料从粉碎室[5]的底部送入，通过粉碎室内设置的与外接气源相连接的粉碎喷嘴[6]产生超音速射流，在压差作用下，流态化的物料，在多喷嘴的交汇点汇合，产生剧烈的冲击、碰撞而被粉碎；粉碎后的物料被送到设于粉碎室[5]顶部的涡轮式分级机[4]，在分级机叶轮高速旋转的作用下，符合细度要求的石墨颗粒，进入分级机内腔，由系统负压经管道送到滤筒式捕集器[8]中，未达到细度要求的，则在离心力的作用下，回到粉碎室被进一步粉碎；在捕集器[8]中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中，一些极少量较细的颗粒随气流上升，吸附到滤筒[7]的滤芯上，实现气固分离，净化后的空气由引风管道排出；当细粉在滤筒[7]的滤芯上积累到一定厚度时，由设于滤芯上部的脉冲气将其吹落进入产品，捕集器[8]锥体外部装有振击器，不断地给予敲击，防止锥体底部细粉搭桥，合格产品通过包装秤进行成品包装。
2、按照权利要求1所述的高纯细粉鳞片石墨粉加工工艺，其特征在于：该工艺利用喷嘴产生的超音速气流，使粉碎室的物料流态化，通过颗粒间的相互冲击、撞碰，实现物料较好的粉碎，所述工艺包括原料选择、进料、粉碎、分级、收集、检测、成品包装，具体工艺步骤为：
(1)原料选择：以含碳量为99.9％以上、粒径小于32目的高纯鳞片石墨为原料；
(2)进料：将上述高纯鳞片石墨通过星形阀送入料仓[1]，控制螺杆输送器[2]转速频率为5Hz-30Hz，将物料送入粉碎室[5]；
(3)粉碎：空气压缩机工作产生的空气经过滤器的除尘、除油，冷干机的冷却、干燥，形成工作压力在0.6MPa-0.9MPa的净化空气；通过粉碎室内置的粉碎喷嘴产生超音速射流，将物料粉碎；
(4)分级：粉碎后的物料被气流带动，进入分级机[4]的内腔，控制分级机的转动频率为20Hz-45Hz，使粒径为8.5μm-15.5μm的石墨颗粒，在向心力的作用下，通过控制引风机的风门为4/8-8/8，由系统负压送入捕集器[8]，捕集器[8]中的大部分石墨细粉沿器壁的锥体切线旋入底部，由星形阀送入包装秤中进行成品包装。
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