CN220835891U - 一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置 - Google Patents
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Abstract
一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，属于钐钴永磁球磨设备技术领域，解决现有球磨设备粉末破碎效果差、磁体取向度低，且反应气体无法得到循环利用，导致资源浪费、成本过高的技术问题，解决方案为：一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，包括氢化反应球磨系统、加热辅助系统、氢气循环系统，其中：所述氢化反应球磨系统包括筒体、筒盖、驱动电机、搅拌杆、真空泵和若干金属磨球；所述筒体包括设在筒体内腔上部的吸氢球磨区和设在筒体内腔下部的脱氢区；所述加热辅助系统包括微波加热器和微波控制系统；所述氢气循环系统包括抽气泵、氢气净化器、氢气压缩机和储氢罐。本实用新型具有经济、高效、便捷，同时有利于保障产品质量稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于钐钴永磁球磨设备技术领域，具体涉及的是一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置。
背景技术
钐钴永磁材料是一种重要的基础功能材料。在高档新能源汽车、特种工业机器人、电子信息、航空航天、国防军工及高端装备制造等产业中发挥着不可或缺的作用。
钐钴永磁体的制备工艺比较复杂，现在比较成熟的制备工艺流程主要包括：合金熔炼、机械破碎、球磨或气流磨制粉、磁场取向成型、冷等静压、烧结固溶处理、时效处理。各环节工艺变化都对最终磁体磁性能有着显著影响。氢破作为稀土永磁材料的高效制粉方法已广泛应用于烧结Nd-Fe-B永磁材料的制备，通过氢破处理，钕铁硼合金锭与氢发生反应生成氢化物，从而在局部产生体积膨胀和较大应力，使合金发生沿晶断裂或晶间断裂，形成单晶颗粒，有效提高了磁体取向，改善了磁体综合磁性能。然而2:17型烧结钐钴合金发生吸氢反应需要较高的压力和时长，并且形成的SmHx+2（0≤x≤1）化合物不易分解脱氢，需要较高的脱氢温度，因此，氢破工艺在烧结钐钴磁体工业化生产过程中一直未能得到应用。
目前钐钴球磨设备都无法使钐钴合金在球磨过程中实现高效吸放氢反应，从而使钐钴磁粉更有效破碎。开发新型球磨设备，使2:17型烧结钐钴磁体更容易吸氢反应破碎，并且容易脱氢，将有效改善钐钴磁体取向度，提高磁体磁性能，对钐钴产业发展有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决现有球磨设备粉末破碎效果差、磁体取向度低，且反应气体无法得到循环利用，导致资源浪费、成本过高的技术问题。
本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，包括氢化反应球磨系统、加热辅助系统、氢气循环系统，其中：
所述氢化反应球磨系统包括筒体、筒盖、驱动电机、搅拌杆、真空泵和若干金属磨球；所述筒体包括设在筒体内腔上部的吸氢球磨区和设在筒体内腔下部的脱氢区，所述吸氢球磨区底部设有漏斗形下料口，所述吸氢球磨区通过漏斗形下料口与脱氢区连通，若干金属磨球设在吸氢球磨区内腔中；吸氢球磨区内腔下部靠近漏斗形下料口处设有震动分选筛，漏斗形下料口处安装有下料控制阀门；所述吸氢球磨区和脱氢区内壁均设有耐磨内胆层，筒体外壁与耐磨内胆层之间设有保温层；
所述筒体侧壁上部设有与吸氢球磨区相连通的抽真空口和上抽气口，筒体侧壁下部设有与脱氢区相连通的下抽气口，筒体底部设有出料口，所述抽真空口与真空泵连接；所述筒盖设在筒体顶部，所述筒盖上设有进料口和进气口，筒盖中部设有搅拌杆过孔；所述搅拌杆竖直设在筒体的吸氢球磨区内腔中，搅拌杆一端穿过搅拌杆过孔与设在筒盖上方的驱动电机连接；
所述加热辅助系统包括微波加热器和微波控制系统，所述微波加热器分别设在吸氢球磨区和脱氢区外侧、筒体外壁内侧的圆周方向，所述微波控制系统设在筒体外侧壁；
所述氢气循环系统包括抽气泵、氢气净化器、氢气压缩机和储氢罐；所述上抽气口和下抽气口分别通过连接管道与抽气泵、氢气净化器、氢气压缩机和储氢罐进气口连接，储氢罐出气口通过连接管道与进气口连接；
所述进料口、进气口、抽真空口、上抽气口、下抽气口和出料口处均安装有阀门。
进一步，所述吸氢球磨区和脱氢区内侧壁均安装有压力传感器和温度传感器。
进一步，所述搅拌杆过孔处安装有气密轴承。
进一步，所述耐磨内胆层采用耐磨陶瓷衬板，保温层采用耐温石绵。
进一步，所述筒盖与筒体通过锁扣连接，筒盖和筒体之间还设有密封结构。
进一步，所述筒体底部安装有支座，所述脱氢区内腔底面为向中间出料口倾斜的防粘连斜面。
本实用新型的有益效果在于：
一、罐体采用分区设计，分为吸氢球磨区和脱氢区，保证脱氢区进行保温脱氢筛选时，吸氢球磨区可以进行下一批物料的抽真空后通氢球磨，提高氢化反应球磨生产效率；
二、所述氢气循环系统使反应气体得以循环利用。所述吸氢球磨区和脱氢区均通过管道与抽气泵、氢气净化器、氢气压缩机，储氢罐依次连接；储氢罐与吸氢球磨区连接。将吸氢球磨区吸氢反应后剩余的氢气和脱氢区脱氢出的氢气，一同过滤净化后压缩充入储氢罐，后通入吸氢球磨区，实现了氢气的循环利用，可以有效减少资源浪费，降低生产成本；
三、微波能够通过材料中的分子振动快速产生热量，并且在物质内部迅速传递。因此，本实用新型采用微波加热，能够实现材料的均匀加热，避免了传统加热方式中不均匀加热导致的温度梯度问题；并且微波加热具有精确的温度控制能力，可以实现球磨罐内稀土合金粉末吸放氢温度的精确控制；
四、本实用新型设计吸氢球磨区，使钐钴合金在一定氢压下进行球磨，球磨过程中钐钴合金粉末的制备和氢化反应同时进行，大大提升了破碎效果，缩短了球磨破碎时间，降低了制备成本；
五、保温层介于微波加热器与物料粉体材料之间，兼顾了粉体热处理过程中的保温节能需求和热能高效利用的需要。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，包括氢化反应球磨系统、加热辅助系统、氢气循环系统，其中：
所述氢化反应球磨系统包括筒体1、筒盖2、驱动电机3、搅拌杆4、真空泵5和若干金属磨球6；所述筒体1包括设在筒体1内腔上部的吸氢球磨区7和设在筒体1内腔下部的脱氢区8，通过分区域设置，使钐钴合金在吸氢球磨后再在另一区域脱氢，实现了粉末的连续生产，有效提高了氢化反应球磨生产效率。
所述吸氢球磨区7底部设有漏斗形下料口9，所述吸氢球磨区7通过漏斗形下料口9与脱氢区8连通，若干金属磨球6设在吸氢球磨区7内腔中；吸氢球磨区7内腔下部靠近漏斗形下料口9处设有震动分选筛10，漏斗形下料口9处安装有下料控制阀门11；所述吸氢球磨区7和脱氢区8内壁均设有耐磨内胆层12，筒体1外壁与耐磨内胆层12之间设有保温层13；所述耐磨内胆层12采用耐磨陶瓷衬板；保温层13采用耐温石绵。
所述筒体1侧壁上部设有与吸氢球磨区7相连通的抽真空口14和上抽气口15，筒体1侧壁下部设有与脱氢区8相连通的下抽气口16，筒体1底部设有出料口17，所述抽真空口14与真空泵5连接；所述筒盖2设在筒体1顶部，所述筒盖2与筒体1通过锁扣连接，筒盖2和筒体1之间还设有密封结构，筒盖2与筒体1共同构成生产所需的密闭空间。所述筒盖2上设有进料口18和进气口19，筒盖2中部设有搅拌杆过孔20；所述搅拌杆4竖直设在筒体1的吸氢球磨区7内腔中，搅拌杆4一端穿过搅拌杆过孔20与设在筒盖2上方的驱动电机3连接；所述搅拌杆过孔20处安装有气密轴承。搅拌杆4由一根竖直的主轴支撑，通过电机旋转；主轴上固定有螺旋式叶片，用于将物料从底部向顶部推动，实现混合与搅拌，叶片共6片分布在轴上不同位置，角度保持45°，以最大限度地覆盖物料。搅拌杆4与筒盖2通过气密轴承连接，在搅拌杆旋转的过程中保障系统的气密性。
所述加热辅助系统包括微波加热器21和微波控制系统22，所述微波加热器21分别设在吸氢球磨区7和脱氢区8外侧、筒体1外壁内侧的圆周方向，所述微波控制系统22设在筒体1外侧壁；微波加热器21由微波发生器、微波传输系统、加热装置组成。微波发生器：提供微波能量的源头，通常采用微波发生器产生高频微波信号；微波传输系统：将微波能量从发生器传输到球磨罐内，包括微波导波管、耦合器、传输线等组件，用于将微波能量引导到目标位置；加热装置：位于球磨罐内部，用于将微波能量转化为热能，实现物料的加热，常见的加热装置包括微波吸收材料、加热器等。微波控制系统22用于控制微波发生器的功率输出和加热装置的工作状态，以实现对球磨罐内温度的精确控制；控制系统通常包括温度控制器、计时器、反馈回路等。
所述氢气循环系统包括抽气泵23、氢气净化器24、氢气压缩机25和储氢罐26；所述上抽气口15和下抽气口16分别通过连接管道与抽气泵23、氢气净化器24、氢气压缩机25和储氢罐26进气口连接，储氢罐26出气口通过连接管道与进气口19连接；吸氢球磨区7吸氢反应后剩余的氢气和脱氢区8脱氢出的氢气，由抽气泵23吸入氢气循环系统，通过氢气净化器24净化后，由氢气压缩机25压入储氢罐26中，后续通入吸氢球磨区7完成氢气循环。
所述进料口18、进气口19、抽真空口14、上抽气口15、下抽气口16和出料口17处均安装有阀门。
所述吸氢球磨区7和脱氢区8内侧壁均安装有压力传感器和温度传感器，能够对其中的温度和压力进行实时监控。所述筒体底部安装有支座，所述脱氢区8内腔底面为向中间出料口17倾斜的防粘连斜面。
本实用新型的钐钴永磁材料氢化反应球磨设备的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：将钐钴永磁材料与若干磨球预先置于筒体1内，可以直接打开筒盖2直接放入筒体1或通过进料口18添加入筒体1。真空泵5抽真空至内部气压为10－3Pa以上后，由储氢罐26向吸氢球磨区7充入氢气，达到所需氢气压力后关闭阀门。在搅拌杆4的转动下若干金属磨球6使材料在筒体1内得到研磨，同时微波加热器21产生微波加热材料。最终材料在吸氢球磨过程中充分破碎。
步骤二：经步骤一球磨至合适尺寸的材料通过振动分选筛10进入脱氢区8，得到合适粒度的钐钴永磁粉末，再由微波加热器21及温度传感器控制，维持在50~100℃下加热保温0.2~1h。后由抽气泵23抽真空至10-3Pa以上完成脱氢，制得最终所需钐钴粉末。
吸氢球磨区7吸氢反应后剩余的氢气和脱氢区8脱氢出的氢气，经由阀门控制，由抽气泵23吸入氢气循环系统，通过氢气净化器24净化后，由氢气压缩机25压入储氢罐26中，后续通入吸氢球磨区7与物料进行吸氢破碎研磨，实现氢气循环利用。
在生产的过程中，新的物料，甚至金属磨球可以通过筒盖2上的进料口18进行补充，无需开盖或暂停球磨，可以实现不间断连续生产，比现有的间歇式、分批次的生产方式更加经济、高效、便捷，同时有利于保障产品质量稳定。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，包括氢化反应球磨系统、加热辅助系统、氢气循环系统，其特征在于：
所述氢化反应球磨系统包括筒体（1）、筒盖（2）、驱动电机（3）、搅拌杆（4）、真空泵（5）和若干金属磨球（6）；所述筒体（1）包括设在筒体（1）内腔上部的吸氢球磨区（7）和设在筒体（1）内腔下部的脱氢区（8），所述吸氢球磨区（7）底部设有漏斗形下料口（9），所述吸氢球磨区（7）通过漏斗形下料口（9）与脱氢区（8）连通，若干金属磨球（6）设在吸氢球磨区（7）内腔中；吸氢球磨区（7）内腔下部靠近漏斗形下料口（9）处设有震动分选筛（10），漏斗形下料口（9）处安装有下料控制阀门（11）；所述吸氢球磨区（7）和脱氢区（8）内壁均设有耐磨内胆层（12），筒体（1）外壁与耐磨内胆层（12）之间设有保温层（13）；
所述筒体（1）侧壁上部设有与吸氢球磨区（7）相连通的抽真空口（14）和上抽气口（15），筒体（1）侧壁下部设有与脱氢区（8）相连通的下抽气口（16），筒体（1）底部设有出料口（17），所述抽真空口（14）与真空泵（5）连接；所述筒盖（2）设在筒体（1）顶部，所述筒盖（2）上设有进料口（18）和进气口（19），筒盖（2）中部设有搅拌杆过孔（20）；所述搅拌杆（4）竖直设在筒体（1）的吸氢球磨区（7）内腔中，搅拌杆（4）一端穿过搅拌杆过孔（20）与设在筒盖（2）上方的驱动电机（3）连接；
所述加热辅助系统包括微波加热器（21）和微波控制系统（22），所述微波加热器（21）分别设在吸氢球磨区（7）和脱氢区（8）外侧、筒体（1）外壁内侧的圆周方向，所述微波控制系统（22）设在筒体（1）外侧壁；
所述氢气循环系统包括抽气泵（23）、氢气净化器（24）、氢气压缩机（25）和储氢罐（26）；所述上抽气口（15）和下抽气口（16）分别通过连接管道与抽气泵（23）、氢气净化器（24）、氢气压缩机（25）和储氢罐（26）进气口连接，储氢罐（26）出气口通过连接管道与进气口（19）连接；
所述进料口（18）、进气口（19）、抽真空口（14）、上抽气口（15）、下抽气口（16）和出料口（17）处均安装有阀门。
2.根据权利要求1所述的一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，其特征在于：所述吸氢球磨区（7）和脱氢区（8）内侧壁均安装有压力传感器和温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，其特征在于：所述搅拌杆过孔（20）处安装有气密轴承。
4.根据权利要求1所述的一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，其特征在于：所述耐磨内胆层（12）采用耐磨陶瓷衬板，保温层（13）采用耐温石绵。
5.根据权利要求1所述的一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，其特征在于：所述筒盖（2）与筒体（1）通过锁扣连接，筒盖（2）和筒体（1）之间还设有密封结构。
6.根据权利要求1所述的一种钐钴永磁材料氢化反应球磨装置，其特征在于：所述筒体（1）底部安装有支座，所述脱氢区（8）内腔底面为向中间出料口（17）倾斜的防粘连斜面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |