CN216828647U - 一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统，包括：反应系统，包括依次连接的原料仓、送料装置、磁旋转弧等离子体炬发生装置、球化室；淬冷气循环系统，包括依次循环连接的球化室、旋风分离器、过滤除尘装置、换热器、气体缓冲罐、风机；旋风分离器的固体物料出口与第一成品料仓连接；过滤除尘装置的固体物料出口与第二成品料仓连接。本实用新型的磁旋转弧等离子体球化工艺系统具有以下特点：1、可分级收获成品；2、可实现淬冷气的循环利用；3、对工况突发变化的适应能力强。

Description

一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统

技术领域

本实用新型涉及等离子球化领域，具体涉及一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统。

背景技术

目前利用等离子体进行球形粉体的制备已有多种文献及专利报道，例如：

CN103084579B公开采用旋转电极制造球形粉末的设备及工艺，等离子旋转电极雾化采用等离子轰击高速旋转的棒材，熔融的液滴在离心力的作用下形成小液滴，冷凝球化成分，适用于多种球形粉体的制造，但球形粉体的粒度分布主要受限于转速，细粉(小于100μm)收率较低，难以满足3D打印的需求，同时等离子体旋转电极雾化法对制备的材料有导电性的要求，难以满足诸如氧化铝等绝缘材料的微球制备。

US005707419A公开了一种等离子体雾化生产球形粉末的方法，其将金属丝材送入3支对称分布的等离子炬所释放的等离子体火焰的交汇点，利用高速等离子体火焰熔融丝材并雾化破碎成小液滴进行制粉，但火焰交汇点已远离电弧，能量利用较低，主要用于制备钛及钛合金球形粉体。

“朱海龙，叶高英，程昌明，杨发展，童洪辉.射频热等离子体球化氧化铝粉末的实验，稀有金属材料与工程，2014，43(11)：2810-2813”采用射频等离子体实现氧化铝粉末的球化处理。

目前加拿大TEKNA公司的射频等离子体球化系统已经能够实现钨、钼、铌、铜等金属粉末及二氧化硅、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷粉末的球化处理。然而射频系统昂贵、电热转化效率低、大功率(MW级)射频等离子体设备研究罕见，限制了其大规模工业化应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的等离子球化效果不佳、难以放大等问题，本实用新型提供了一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统。采取本实用新型能够有效强化粉末的球化效果，能够实现不同种类的球型粉体的大规模工业化生产。

本实用新型的磁旋转弧等离子体球化工艺系统具有以下特点：

1、可分级收获成品；

2、可实现淬冷气的循环利用；

3、对工况突发变化的适应能力强。

具体技术方案如下：

一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统，包括：

反应系统，包括依次连接的原料仓、送料装置、磁旋转弧等离子体炬发生装置、球化室；

淬冷气循环系统，包括依次循环连接的球化室、旋风分离器、过滤除尘装置、换热器、气体缓冲罐、风机；

旋风分离器的固体物料出口与第一成品料仓连接；

过滤除尘装置的固体物料出口与第二成品料仓连接。

上述磁旋转弧等离子体球化工艺系统在使用时，原料仓的原料进入送料装置，送料装置将原料送到磁旋转弧等离子体炬发生装置，在磁旋转弧等离子体炬的高温作用下熔融形成液滴后进入球化室，在球化室内通过淬冷气快速冷却、凝固形成球形粉体。球形粉体在气流带动下进入旋风分离器，气固分离后，固体进入第一成品料仓，气体进入过滤除尘装置进行进一步气固分离，过滤除尘装置中分离的固体进入第二成品料仓，气体进入换热器，在换热器内进行降温后进入气体缓冲罐，气体缓冲罐也可外接气源，可以调节气体缓冲罐内气压，从而可以更好地应对工况突发变化，起到缓冲效果。在风机的作用下，气体缓冲罐内的气体作为淬冷气回用到球化室。经过换热器降温的气体一方面不会对后续的风机造成高温损坏，另一方面可以在球化室有效起到淬冷效果。

在一优选例中，所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，送料装置与磁旋转弧等离子体炬发生装置的顶部连接，磁旋转弧等离子体炬发生装置的顶部还设有载气入口。载气携带原料自上而下通过磁旋转弧等离子体炬，可充分受热。

在一优选例中，所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，送料装置采用螺杆送料。

在一优选例中，所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，风机为罗茨风机。

在一优选例中，所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，风机与球化室的淬冷气喷嘴连接。

在一优选例中，所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，磁旋转弧等离子体炬发生装置的阳极外侧设有励磁线圈。电弧能在励磁线圈产生的磁场作用下高速旋转，形成均匀的等离子体。

本实用新型的等离子炬采用的是磁旋转弧等离子炬，待处理的物料粉末在输送气体携带下从高速旋转电弧的上方通入，利用高速旋转的电弧进行加热，能够将物料直接穿过电弧进行加热，保证物料充分加热。加热后的粉末进入球化室，在极高的温度梯度下冷却固化，获得球型粉体。采用本实用新型能够提高物料粉末的球化效率及球化质量，降低能耗，适用于大规模工业化生产球型粉体。

本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：

1)物料从电弧上方穿过高速旋转的电弧进行加热，能够使物料得到重复加热，提高球化质量及球化率，同时降低能耗。

2)系统设有过滤除尘和罗茨风机，能够将淬冷气循环使用，降低了原料气的使用，节约资源，降低成本。

3)球化系统生产过程连续、能耗低，能够实现工业化连续生产。

附图说明

图1为实施例的磁旋转弧等离子体球化工艺系统连接示意图；

图中：

1-原料仓 2-送料装置 3-磁旋转弧等离子体炬发生装置

4-球化室 5-旋风分离器 6-第一成品料仓

7-过滤除尘装置 8-第二成品料仓 9-换热器

10-气体缓冲罐 11-风机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件。

如图1所示，本实施例的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，包括反应系统和淬冷气循环系统。

反应系统包括依次连接的原料仓1、送料装置2、磁旋转弧等离子体炬发生装置3、球化室4。

送料装置2采用螺杆送料，其出口与磁旋转弧等离子体炬发生装置3 的顶部连接，磁旋转弧等离子体炬发生装置3的顶部还设有载气入口。磁旋转弧等离子体炬发生装置3的阳极外侧设有励磁线圈。电弧能在励磁线圈产生的磁场作用下高速旋转，形成均匀的等离子体。载气携带原料自上而下通过磁旋转弧等离子体炬，可充分受热。

淬冷气循环系统包括依次循环连接的球化室4、旋风分离器5、过滤除尘装置7、换热器9、气体缓冲罐10、风机11(具体为罗茨风机)。风机11与球化室4的淬冷气喷嘴连接。

旋风分离器5的固体物料出口与第一成品料仓6连接。

过滤除尘装置7的固体物料出口与第二成品料仓8连接。

本实施例的磁旋转弧等离子体球化工艺系统在使用时，原料仓1的原料进入送料装置2，送料装置2将原料在载气的携带下送到磁旋转弧等离子体炬发生装置3，在磁旋转弧等离子体炬的高温作用下熔融形成液滴后进入球化室4，在球化室4内通过淬冷气快速冷却、凝固形成球形粉体。球形粉体在气流带动下进入旋风分离器5，气固分离后，固体进入第一成品料仓6，气体进入过滤除尘装置7(具体可以为布袋除尘器等)进行进一步气固分离，过滤除尘装置7中分离的固体进入第二成品料仓8，气体进入换热器9，在换热器9内进行降温后进入气体缓冲罐10，气体缓冲罐 10也可外接气源，可以调节气体缓冲罐10内气压，从而可以更好地应对工况突发变化，起到缓冲效果。在风机11的作用下，气体缓冲罐10内的气体作为淬冷气回用到球化室4，通过气体循环可降低气体使用量的90％以上。经过换热器9降温的气体一方面不会对后续的风机11造成高温损坏，另一方面可以在球化室4有效起到淬冷效果。

原料仓1内的原料可选择不规则的金属、合金或者陶瓷材料的粉体。

磁旋转弧等离子炬功率依据处理量及工艺需求可设计为200～2000 kW。

此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，包括：

反应系统，包括依次连接的原料仓(1)、送料装置(2)、磁旋转弧等离子体炬发生装置(3)、球化室(4)；

淬冷气循环系统，包括依次循环连接的球化室(4)、旋风分离器(5)、过滤除尘装置(7)、换热器(9)、气体缓冲罐(10)、风机(11)；

旋风分离器(5)的固体物料出口与第一成品料仓(6)连接；

过滤除尘装置(7)的固体物料出口与第二成品料仓(8)连接。

2.根据权利要求1所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，送料装置(2)与磁旋转弧等离子体炬发生装置(3)的顶部连接，磁旋转弧等离子体炬发生装置(3)的顶部还设有载气入口。

3.根据权利要求1所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，送料装置(2)采用螺杆送料。

4.根据权利要求1所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，风机(11)为罗茨风机。

5.根据权利要求1所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，风机(11)与球化室(4)的淬冷气喷嘴连接。

6.根据权利要求1所述的磁旋转弧等离子体球化工艺系统，其特征在于，磁旋转弧等离子体炬发生装置(3)的阳极外侧设有励磁线圈。

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