CN210474279U - 对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统。该系统包括：研磨装置和旋转多级分离装置，旋转多级分离装置包括：本体，其由上至下依次包括上流柱体、过渡柱体和底流柱体；上流柱体的直径大于底流柱体的直径，过渡柱体的直径沿上流柱体至底流柱体的方向逐渐减小；上流柱体的顶端敞开，且顶端外侧壁设有向上向外延伸的翻边，翻边与上流柱体的顶端外侧壁形成溢流槽；混合浆料进管，其一端与混合浆料出口相连，另一端由上流柱体的顶端伸入上流柱体内；旋转进水管，其设在底流柱体的下部侧壁上，且沿底流柱体侧壁的切线方向延伸；以及上流出口、中段出口和底流出口。该系统可以简便高效地对石墨和金刚石混合物料进行多级分选。

Description

对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体而言，本实用新型涉及对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统。

背景技术

生产人造金刚石一般采用瞬时静态或动态超高压超高温技术，使碳质原料(例如石墨等)从固态或熔融态直接变为转变为金刚石，最终得到微米级的多晶粉末。以石墨为例生产人造金刚石为例，在高压下只有约五分之一的石墨可以转变为金刚石，所以需要将产品中石墨和金刚石有效分离。现有的技术包括：(1)高氯酸或硝酸硫酸等混合酸氧化石墨为气体，从而实现分离，但是大量使用酸对环境不利，且操作难度大；(2)采用摇床，重选等方式来分离，但是成本较高，金刚石损失大；(3)采用气相化学氧化法分离金刚石和石墨，属于高温化学反应，成本高，效率低；(4)采用微波氧化焙烧法工艺过程复杂，设备要求高，分离成本大。

目前现有的分离方法基本上都涉及化学反应过程，多有毒废气，废酸，粉尘污染，工作环境恶劣，后续治污成本较高，分离效率低下。因而，现有的对石墨和金刚石进行分级的手段仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出对石墨和金刚石进行分级的系统。该对石墨和金刚石进行分级的系统可以简便高效地对石墨和金刚石混合物料进行多级分选。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：

研磨装置，所述研磨装置具有混合粉末入口和混合浆料出口；

旋转多级分离装置，所述旋转多级分离装置包括：

本体，所述本体由上至下依次包括上流柱体、过渡柱体和底流柱体，所述上流柱体的直径大于所述底流柱体的直径，所述过渡柱体的直径沿所述上流柱体至所述底流柱体的方向逐渐减小；其中，所述上流柱体的顶端敞开，所述上流柱体的顶端外侧壁设有向上向外延伸的翻边，所述翻边与所述上流柱体的顶端外侧壁形成溢流槽；

混合浆料进管，所述混合浆料进管的一端与所述混合浆料出口相连，另一端由所述上流柱体的顶端伸入所述上流柱体内；

旋转进水管，所述旋转进水管设在所述底流柱体的下部侧壁上，且沿所述底流柱体侧壁的切线方向延伸；

上流出口，所述上流出口设在溢流槽的底部；

中段出口，所述中段出口设在所述上流柱体的中上部侧壁上，且位于所述上流出口的下方；

底流出口，所述底流出口设在所述底流柱体的上部，所述底流出口连通有底流管道，所述底流管道沿所述底流柱体的切线方向延伸。

根据本实用新型实施例的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，首先利用研磨装置对含有石墨和金刚石的混合粉末进行研磨处理，得到混合浆料。待分级的混合浆料通过混合浆料进管供给至旋转多级分离装置中，同时通过旋转进水管向底流柱体内泵入洗水，旋转进水管沿底流柱体侧壁的切线方向延伸的结构设计使得洗水水流沿底流柱体的内壁切线进入并形成向上旋转的涡旋水流，与通入的混合浆料混合。在旋转多级分离装置中，混合浆料中比重较大或粒径较大的金刚石颗粒向下沉积，通过底流出口排出；比重较小或者粒径较小的石墨颗粒则跟随向上旋转的涡流水流向上运动，从上流柱体顶端溢出进入溢流槽，并从上流出口排出；而混合浆料中的部分石墨的比重和粒径处中等，既不会下沉至底流出口处，也不会上浮至上流柱体的顶端溢出，这部分石墨则通过位于上流柱体中上部的中段出口排出。由此，通过利用本实用新型的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，可以实现混合浆料连续进料时，不间断地将混合浆料中石墨和金刚石分离，同时对不同粒径的石墨进行分级，使混合浆料的分离和其中石墨的分级同时完成，从而显著提高了分级效率，并可通过调整工艺参数获得不同粒径的石墨颗粒。

任选的，所述中段出口包括多个，多个所述中段出口在所述上流柱体的侧壁上沿纵向分布。

任选的，所述上流柱体与所述底流柱体的直径比为(1.2～2):1。

任选的，所述过渡柱体的侧壁与竖直方向的夹角为25～35°。

任选的，所述混合浆料进管伸入所述上流柱体内4/5～3/4长度处。

任选的，所述对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统进一步包括：补水管；所述补水管穿过所述上流柱体的侧壁伸入所述上流柱体内，并延伸至所述混合浆料进管的出口下方。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的对石墨和金刚石进行分级的系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的对石墨和金刚石进行分级的系统中旋转多级分离装置底流柱体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统。根据本实用新型的实施例，参考图1，该系统包括：研磨装置100和旋转多级分离装置200。其中，研磨装置100具有混合粉末入口(附图中未示出)和混合浆料出口(附图中未示出)。旋转多级分离装置200包括：

本体10，本体10由上至下依次包括上流柱体11、过渡柱体12和底流柱体13，上流柱体11的直径大于底流柱体13的直径，过渡柱体12的直径沿上流柱体11至底流柱体13的方向逐渐减小；其中，上流柱体11的顶端敞开，上流柱体11的顶端外侧壁设有向上向外延伸的翻边41，翻边41与上流柱体11的顶端外侧壁形成溢流槽40；

混合浆料进管20，混合浆料进管20的一端与混合浆料出口相连，另一端由上流柱体11的顶端伸入上流柱体11内；

旋转进水管30，旋转进水管30设在底流柱体13的下部侧壁上，且沿底流柱体13侧壁的切线方向延伸；

上流出口50，上流出口50设在溢流槽40的底部；

中段出口60，中段出口60设在上流柱体11的中上部侧壁上，且位于上流出口50的下方；

底流出口70，底流出口70设在底流柱体13的上部，底流出口70连通有底流管道(附图中未示出)，底流管道沿底流柱体13的切线方向延伸。

根据本实用新型实施例的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，首先利用研磨装置对含有石墨和金刚石的混合粉末进行研磨处理，得到混合浆料。待分级的混合浆料通过混合浆料进管供给至旋转多级分离装置中，同时通过旋转进水管向底流柱体内泵入洗水，旋转进水管沿底流柱体侧壁的切线方向延伸的结构设计使得洗水水流沿底流柱体的内壁切线进入并形成向上旋转的涡旋水流，与通入的混合浆料混合。在旋转多级分离装置中，混合浆料中比重较大或粒径较大的金刚石颗粒向下沉积，通过底流出口排出；比重较小或者粒径较小的石墨颗粒则跟随向上旋转的涡流水流向上运动，从上流柱体顶端溢出进入溢流槽，并从上流出口排出；而混合浆料中的部分石墨的比重和粒径处中等，既不会下沉至底流出口处，也不会上浮至上流柱体的顶端溢出，这部分石墨则通过位于上流柱体中上部的中段出口排出。由此，通过利用本实用新型的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，可以实现混合浆料连续进料时，不间断地将混合浆料中石墨和金刚石分离，同时对不同粒径的石墨进行分级，使混合浆料的分离和其中石墨的分级同时完成，从而显著提高了分级效率，并可通过调整工艺参数获得不同粒径的石墨颗粒。

下面参考图1和2进一步对根据本实用新型实施例的对石墨和金刚石进行分级的系统进行详细描述。

根据本实用新型的实施例，本体10由上至下分别为上流柱体11、过渡柱体12和底流柱体13，底流柱体13的直径小于上流柱体11的直径，过渡柱体12直径逐渐缩小以便连接上流柱体11的底端与底流柱体13的顶端。通过在底端设置直径较小的底流柱体13可以显著提高洗水进入后水流的涡旋效果，进而能够将石墨和金刚石混合浆料完全打散，使得固体颗粒尽可能的分散，提高分级效果。

根据本实用新型的实施例，上流柱体11的具体尺寸规格并不受特别限制。在一些实施例中，上流柱体11的长径比为(5～25):1。由此可以提供足够长的水流路径，保证金刚石和石墨固体颗粒能够得到有效的分散并上浮、下沉后进行分级。根据本实用新型的优选实施例，上流柱体11的长径比优选为10:1，由此可以显著提高分析效果。发明人发现，若上流柱体11的长径比过大，则设备过细，设备中洗水流速会加大，进而会将重颗粒带出溢流；而上流柱体11的长径比过小，则设备短粗，水流上升速度降低，轻颗粒会下降底流。因此，长径比不宜过大或者过小，控制为10:1最佳，从而可以进一步提高金刚石和石墨混合浆料的分离效果。

根据本实用新型的实施例，中段出口60可以包括多个，多个中段出口60在上流柱体11的侧壁上沿纵向分布。通过设置多个中段出口60，可以同时分离出不同粒径的石墨颗粒，进而满足获得不同粒径石墨微粉的需求。

根据本实用新型的实施例，上流柱体11与底流柱体13的直径比可以为(1.2～2):1。

根据本实用新型的实施例，过渡柱体12的侧壁与竖直方向的夹角可以为25～35°，优选为30°。具体的，过渡柱体12的侧壁与竖直方向的夹角如图1中α所示，由此，过渡柱体12的侧壁具有适当的倾斜角度，可以使上升水流能够顺利地过渡至上流柱体11，并且不会过渡地损失水流速度，从而可以进一步提高石墨和金刚石混合浆料的分级效率。

根据本实用新型的具体实施例，如图1所示，上流柱体11可以由多节子柱体通过法兰14连接组成，法兰14之间用胶垫螺栓夹紧密封。由此，可以通过增加或者减少子柱体的个数来调节上流柱体11的高度，进而可以灵活满足不同固体物质的分级需要，例如比重或者粒径相差不明显的固体颗粒。同时，还可以通过加长上流柱体11的高度提高金刚石和石墨混合浆料的分级效果。

根据本实用新型的具体实施例，过渡柱体12与上流柱体11的底端和底流柱体13的顶端通过焊接相连。

根据本实用新型的实施例，混合浆料进管20由顶部伸入上流柱体11内，进而将金刚石和石墨混合浆料通入旋转多级分离装置本体内。具体地，混合浆料进管20可以通过在外部设置固定支架将其伸入上流柱体11内。发明人发现，混合浆料进管20具体可以伸入上流柱体11内的长度(即如图1中L所示长度)对混合浆料的分级效果存在显著影响。若混合浆料进管20伸入上流柱体11的长度过长(即混合浆料进管20出口端的位置过低)，会导致混合浆料中颗粒的沉降距离较短，轻颗粒有可能会混入底流中被带走；混合浆料进管20伸入上流柱体11的长度过短(即混合浆料进管20出口端的位置过高)，会导致重颗粒距离溢流口太近，使少量重颗粒跟随轻颗粒溢流出去，轻颗粒产品变差。发明人通过深入研究发现，混合浆料进管20伸入所述上流柱体内4/5～3/4长度处最为适宜，由此可以进一步提高金刚石和石墨混合浆料的分离效果。

根据本实用新型的实施例，旋转进水管30设置在底流柱体13下部的侧壁上，且沿底流柱体13侧壁的切线方向延伸，以使由旋转进水管30通入的水流沿底流柱体13的内壁切线进入，如图2所示。并且在设备运行过程中，需要不断地向旋转进水管30内泵入洗水，而沿内壁切线方向进入则可以使得水流在进入底流柱体13后具有向上涡旋运动的动力，进而可以有效带动金刚石和石墨混合浆料中固体颗粒运动并分散，实现分级。

根据本实用新型的实施例，上流柱体11的顶端敞开，上流柱体11的顶端外侧壁上形成有向外向上延伸的翻边41，翻边41与上流柱体11的侧壁形成溢流槽40，溢流槽40的底部设有上流出口50。由此底部由旋转进水管30不断地泵入水，水流在本体内不断地涡旋上升，并由上流柱体11的顶端不断地溢出。而比重较小或者粒径较小的颗粒则随着水流向上运动并最终由顶端溢出进入溢流槽40进行收集。

根据本实用新型的具体实施例，翻边41的顶端高出上流柱体11的顶端。由此可以避免液体由翻边41的顶部溢出。

根据本实用新型的实施例，上流出口50设置在溢流槽40的底部，上流出口50适于分离出比重和粒径较小的石墨颗粒。

根据本实用新型的实施例，中段出口60设置在上流柱体11的中上部，且位于上流出口50的下方。通过设置中段出口60，可以有效排出比重和粒径处于中等的石墨颗粒。

根据本实用新型的实施例，底流出口70设在底流柱体13的上部，底流出口70连通有底流管道(附图中未示出)，底流管道沿底流柱体13的切线方向延伸。由此通过底流出口70可以有效排出混合浆料中不断沉积下来的比重和粒径较大的金刚石颗粒。

根据本实用新型的具体实施例，底流出口70设置在旋转进水管30的上方，二者的具体设置可以如图2所示，由此可以有效地排出底流颗粒。

根据本实用新型的实施例，如图1所示，上述对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统还可以进一步包括：补水管80。补水管80穿过上流柱体11的侧壁伸入上流柱体11内，并延伸至混合浆料进管20的出口下方，且出口朝下。当混合浆料中两种颗粒比重差异较小时，可以开启补水管，用以抵消轻颗粒下沉速度使其上升，重颗粒保持下降。

根据本实用新型的实施例，如图1所示，上述对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统还可以进一步包括：支撑架90。支撑架90设置在本体10的外壁上，适于对旋转多级分离装置200进行支撑固定。

根据本实用新型的具体实施例，上述本体的材质可以为普碳钢、不锈钢或者有机玻璃。

根据本实用新型上述实施例的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，具体地，可以通过调整金刚石和石墨混合浆料进管20的进料速度和旋转进水管30的洗水流速，调整由上流出口50分离出的小粒径的石墨颗粒粒径大小、由中段出口60分离出中粒径的石墨颗粒的粒径大小和由底流出口70排出的金刚石颗粒粒径大小。

为了方便理解，下面对采用本实用新型上述实施例的对石墨和金刚石进行分级的系统对石墨和金刚石进行分级的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该方法包括：将含有石墨和金刚石的混合粉末供给至研磨装置中进行研磨处理，以便得到混合浆料；将所述混合浆料通过混合浆料进管供给至旋转多级分离装置中，利用旋转进水管向所述旋转多级分离装置供给洗水，利用所述洗水向上的旋流水流对所述混合浆料进行分级处理，以便分别获得不同粒径的石墨和金刚石颗粒。

根据本实用新型实施例的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的方法，首先利用研磨装置对含有石墨和金刚石的混合粉末进行研磨处理，得到混合浆料。待分级的混合浆料通过混合浆料进管供给至旋转多级分离装置中，同时通过旋转进水管向底流柱体内泵入洗水，旋转进水管沿底流柱体侧壁的切线方向延伸的结构设计使得洗水水流沿底流柱体的内壁切线进入并形成向上旋转的涡旋水流，与通入的混合浆料混合。在旋转多级分离装置中，混合浆料中比重较大或粒径较大的金刚石颗粒向下沉积，通过底流出口排出；比重较小或者粒径较小的石墨颗粒则跟随向上旋转的涡流水流向上运动，从上流柱体顶端溢出进入溢流槽，并从上流出口排出；而混合浆料中的部分石墨的比重和粒径处中等，既不会下沉至底流出口处，也不会上浮至上流柱体的顶端溢出，这部分石墨则通过位于上流柱体中上部的中段出口排出。由此，通过利用本实用新型的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，可以实现混合浆料连续进料时，不间断地将混合浆料中石墨和金刚石分离，同时对不同粒径的石墨进行分级，使混合浆料的分离和其中石墨的分级同时完成，从而显著提高了分级效率，并可通过调整工艺参数获得不同粒径的石墨颗粒。

根据本实用新型的实施例，可以通过调整混合浆料的进料速度和向所述旋转进水管内通入洗水的流速，调整分离得到的石墨和金刚石颗粒的粒径。根据本实用新型的一个具体实施例，经过研磨处理后得到的金刚石和石墨混合浆料中石墨颗粒的粒径范围为10.0～50.0μm，金刚石颗粒粒径为大于40.0～300.0μm。

根据本实用新型的一些实施例，金刚石和石墨混合浆料的进料速度为350mL/min，向旋转进水管内通入洗水的流速为260mL/min，由上流出口分离出的小粒径的石墨颗粒平均粒径为22.0μm；由中段出口分离出中粒径的石墨颗粒的平均粒径为47.0μm；由底流出口分离出大粒径的金刚石颗粒的粒径为大于45.0μm。

根据本实用新型的一些实施例，金刚石和石墨混合浆料的进料速度为450～500mL/min，向所述旋转进水管内通入洗水的流速为200～220mL/min，由上流出口分离出的小粒径的石墨颗粒粒径为10.0～15.0μm；由所述中段出口分离出中粒径的石墨颗粒的粒径为15.0～30.0μm；由底流出口分离出大粒径的金刚石颗粒的粒径为大于30.0μm。

根据本实用新型的一些实施例，优选地，控制金刚石和石墨混合浆料的进料速度为480mL/min，向旋转进水管内通入洗水的流速为210mL/min，由上流出口分离出的小粒径的石墨颗粒的平均粒径为11.0μm。由中段出口分离出中粒径的石墨颗粒的粒径为21.0μm；由底流出口分离出大粒径的金刚石颗粒的平均粒径为大于30.0μm。

综上可知，本实用新型上述实施例的对石墨和金刚石混合粉末进行分级的方法，通过采用旋转多级分离装置，并通过对金刚石和石墨混合浆料的进料速度和洗水的流速进行优化，可以同时分离获得不同粒径的石墨颗粒和金刚石颗粒，实现了两种物质的分离及多级分化同时完成，显著提高金刚石和石墨混合粉末的分级效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种对石墨和金刚石混合粉末进行分级的系统，其特征在于，包括：

研磨装置，所述研磨装置具有混合粉末入口和混合浆料出口；

旋转多级分离装置，所述旋转多级分离装置包括：

本体，所述本体由上至下依次包括上流柱体、过渡柱体和底流柱体，所述上流柱体的直径大于所述底流柱体的直径，所述过渡柱体的直径沿所述上流柱体至所述底流柱体的方向逐渐减小；其中，所述上流柱体的顶端敞开，所述上流柱体的顶端外侧壁设有向上向外延伸的翻边，所述翻边与所述上流柱体的顶端外侧壁形成溢流槽；

混合浆料进管，所述混合浆料进管的一端与所述混合浆料出口相连，另一端由所述上流柱体的顶端伸入所述上流柱体内；

旋转进水管，所述旋转进水管设在所述底流柱体的下部侧壁上，且沿所述底流柱体侧壁的切线方向延伸；

上流出口，所述上流出口设在溢流槽的底部；

中段出口，所述中段出口设在所述上流柱体的中上部侧壁上，且位于所述上流出口的下方；

底流出口，所述底流出口设在所述底流柱体的上部，所述底流出口连通有底流管道，所述底流管道沿所述底流柱体的切线方向延伸。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中段出口包括多个，多个所述中段出口在所述上流柱体的侧壁上沿纵向分布。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上流柱体与所述底流柱体的直径比为(1.2～2):1。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过渡柱体的侧壁与竖直方向的夹角为25～35°。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合浆料进管伸入所述上流柱体内4/5～3/4长度处。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：补水管；所述补水管穿过所述上流柱体的侧壁伸入所述上流柱体内，并延伸至所述混合浆料进管的出口下方。

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