TWI471179B - 粉體的分級方法 - Google Patents

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TWI471179B
TWI471179B TW99101517A TW99101517A TWI471179B TW I471179 B TWI471179 B TW I471179B TW 99101517 A TW99101517 A TW 99101517A TW 99101517 A TW99101517 A TW 99101517A TW I471179 B TWI471179 B TW I471179B
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Kazumi Kozawa
Satoshi Akiyama
Kosuke Ando
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Nisshin Eng Inc
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    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B7/00—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents
    • B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
    • B07B7/086—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by the winding course of the gas stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Description

粉體的分級方法
本發明是有關於一種將具有粒度分布的粉體於所需的分級點(粒徑)有效地分級的粉體的分級方法。
於將玻璃質高爐渣(blast furnace slag)等的粉體分級成微粉與粗粉時，已知有預先添加醇(alchol)類等的流體助劑的分級方法(例如參照專利文獻1)。於該分級方法中，將含有極性分子的助劑添加至粉體中而將粉體粒子的極性加以電中和，藉此防止粒子彼此吸附、凝聚而形成粒徑大的凝聚粒子，從而防止分級效率的下降。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭64-85149號公報
然而，目前，積層陶瓷電容器(multi-layer ceramic capacitor)的內部電極例如是使用平均粒徑小於等於1μm的極小的鎳的微粉體。為了獲得高品質的積層陶瓷電容器，而需要更均質的微粉體，即，不僅平均粒徑極小、而且粒度分布的寬度極窄。然而，先前的利用離心分離的分級方法中，原料的粉體會附著於分級機內的各部而將原料的投入口或高壓氣體的噴出口堵塞，因此會導致分級性能惡化，而難以進行長時間運轉。
本發明的課題在於提供一種可高精度地進行粉體的分級的粉體的分級方法。
本發明的粉體的分級方法使用流體分級機，其特徵在於包括：混合步骤，將由鎳所構成的粉體與由著火點大於等於80℃的有機溶劑所構成的助劑加以混合；投入步骤，將上述混合步骤中所混合的上述粉體投入至上述流體分級機內；加熱步骤，對氣體進行加熱；供給步骤，將上述加熱步骤中所加熱的上述氣體供給至上述流體分級機內；以及分級步骤，於上述流體分級機中，根據粒徑來對上述粉體進行分級。
另外，本發明的粉體的分級方法使用流體分級機，其特徵在於包括：混合步骤，將由鎳所構成的粉體與由水所構成的助劑加以混合；投入步骤，將上述混合步骤中所混合的上述粉體投入至上述流體分級機內；加熱步骤，對氣體進行加熱；供給步骤，將上述加熱步骤中所加熱的上述氣體供給至上述流體分級機內；以及分級步骤，於上述流體分級機中，根據粒徑來對上述粉體進行分級。
[發明的效果]
根據本發明的粉體的分級方法，可使用水或者著火點高的有機溶劑作為助劑來高精度地進行粉體的分級。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，參照圖式來對本發明的第1實施形態的粉體的分級方法加以說明。圖1是表示根據本實施形態的粉體的分級方法而使用的流體分級機的構成的概略構成圖。
如圖1所示，分級裝置2具備：分級機(流體分級機)4，藉由內部所產生的渦旋氣流來對作為原料而投入的粉體進行分級；進料器(feeder)6，將粉體投入至分級機4內；鼓風機(blower)8，對分級機4供給高壓氣體；以及第1加熱器10，將所供給的高壓氣體加熱至特定的溫度。另外，分級裝置2具有：吸入鼓風機12，將已分離至所需的分級點以下的微粉與分級機4內的氣體一併吸入而加以回收；第2加熱器14，對藉由分級機4內所產生的負壓而被吸入的大氣(常壓氣體)進行加熱；以及回收容器16，將經離心分離的粒徑大的粗粉加以回收。
具有大致圓錐形狀的分級機4是以圓錐的頂點朝向下方的方式而設置，於分級機4內的上部，形成有後文將詳細描述的離心分離室20(參照圖2)。於該離心分離室20內，供給有存在於分級機4外部的作為常壓氣體的大氣與來自鼓風機8的高壓氣體，以及自進料器6而投入有作為分級對象的粉體。
進料器6於內部具有圖中未示出的螺桿(screw)，藉由使該螺桿旋轉，可將內部所收容的粉體定量地送出。所送出的粉體是自設置於分級機4的上表面的投入口26(參照圖2)而投入至分級機4內。再者，進料器6內所收容的粉體是與後文將詳細描述的助劑預先混合。
鼓風機8將大氣加以壓縮而生成高壓氣體，並經由第1加熱器10而將該高壓氣體供給至分級機4內。第1加熱器10於內部具有高壓氣體通過的配管，於該配管內設置有由燈絲(filament)或散熱片(areo fin)等所構成的加熱機構。該加熱機構將於該配管內通過的高壓氣體加熱至特定溫度，並且將高壓氣體所含有的水分去除。再者，於鼓風機8與分級機4之間，亦可另外設置將高壓氣體所含有的水分去除的其他脫水機構，或者亦可適當設置去除灰塵等的過濾器(filter)。
吸入鼓風機12將藉由分級機4而分離出的微粉自分級機4的上表面中央所設置的吸入口32(參照圖2)與存在於分級機4內的氣體一併吸入，由此加以回收。再者，亦可於吸入口32與吸入鼓風機12之間適當設置過濾袋(bag filter)等的過濾器。此處，若吸入鼓風機12將氣體吸入，則分級機4內會產生負壓，故存在於分級機4外部的作為常壓氣體的大氣被吸入至分級機4內。藉由如此般將常壓氣體吸入，而於分級機4的離心分離室20內形成高速渦旋的渦旋氣流。再者，本實施形態的分級裝置2具備對所吸入的常壓氣體進行加熱的第2加熱器14，故可將離心分離室20內的渦旋氣流的溫度加熱至特定溫度。該第2加熱器14與第1加熱器10相同，於內部具有常壓氣體通過的配管，於該配管內設置有燈絲或散熱片等的加熱機構。
回收容器16是設置於分級機4的最下部，而將於離心分離室20內經離心分離之後，沿著分級機4的圓錐形狀部的斜面下降的粗粉加以回收。
其次，參照圖2以及圖3，對本實施形態的分級機4加以說明。再者，圖2是包含分級機4的中心軸的面的縱剖面圖，圖3是垂直於該中心軸的平面的離心分離室20的位置的橫剖面圖。再者，為了明確與其他構成要素(特別是後文將述的噴嘴30以及導流葉片(guide vane)40)的相對位置關係，分別以虛線以及點劃線來表示原本於圖3中並未示出的投入口26以及噴嘴30。另外，為了進行說明，圖中示出僅2個噴嘴30。
如圖2所示，於分級機4內的上部，具有扁平圓盤形狀的上部圓盤狀構件22，與內部空心的具有圓盤形狀的下部圓盤狀構件24是保持特定的間隔而配置著，於兩圓盤狀構件間形成有圓柱形狀的離心分離室20。於該離心分離室20的上方，形成有自上述進料器6所投入的粉體通過的投入口26。另外，如圖3所示，於離心分離室20的外周，等間隔地配置有多個導流葉片40，於離心分離室20的下方，沿著下部圓盤狀構件24的外周壁，而形成有將經離心分離後自離心分離室20下降的粉體，再次噴回至離心分離室20內的再分級區28。
於再分級區28的外周壁的上端部附近，將由上述鼓風機8所供給的高壓氣體噴出的噴嘴30，是以噴出方向與該外周壁的切線方向大致相同的方式而配置著。該噴嘴30噴出高壓氣體而使自投入口26所投入的粉體分散，並且對離心分離室20內補充供給氣體。另外，將存在於再分級區28內的微粉噴回至離心分離室20內。再者，本實施形態中，於再分級區28的外周壁上配置著6個噴嘴30，但其為一例，噴嘴30的配置位置及個數具有自由度。
於離心分離室20的上部中央，設置有將藉由離心分離而與粗粉分離的微粉加以吸入回收的吸入口32。再者，經離心分離的粗粉是自再分級區28沿著分級機4的圓錐形狀部的斜面而下降，自設置於分級機4的最下部的排出口34排出而收容於上述回收容器16內。
如圖3所示，於離心分離室20的外周部配置有導流葉片40，該導流葉片40可於上述離心分離室20內形成渦旋氣流，並且對該渦旋氣流的渦旋速度進行調整。再者，於本實施形態中，作為一例而配置著16片的導流葉片40。該導流葉片40是以如下方式而構成：藉由轉動軸40a而於上部圓盤狀構件22與下部圓盤狀構件24之間可轉動地受到支撐，並且藉由銷40b而卡止於圖中未示出的轉動板(轉動機構)，可藉由使該轉動板轉動而使所有的導流葉片40同時轉動特定角度。藉由如此般使導流葉片40轉動特定角度而調整各導流葉片40的間隔，可使於圖2中所示的中空箭頭的方向上通過該間隔的常壓氣體的流速變化，進而使離心分離室20內的渦旋氣流的流速變化。藉由如此般使渦旋氣流的流速變化，可改變本實施形態的分級機4的分級性能(具體而言是分級點)。再者，如上所述，通過各導流葉片40的間隔的常壓氣體是藉由第2加熱器14預先加熱至特定溫度的常壓氣體。
其次，使用圖4的流程圖，對本實施形態的粉體的分級方法加以說明。首先進行分級對象的粉體與作為液體的助劑的混合(步驟S10)。此處，所使用的助劑的種類只要根據作為分級對象的粉體的種類來適當選擇即可，如本實施形態的粉體的分級方法般，當分級對象為鎳的粉體時，助劑較好的是使用水或者作為二醇(glycol)類的一例的二乙二醇(diethylene glycol，著火點為124℃)等的著火點大於等於80℃的有機溶劑。另外，助劑的添加量或混合方法亦是只要根據粉體的種類來適當選擇即可，於本實施形態的粉體的分級方法中，對於分級對象的粉體而添加特定比率的助劑之後使用混合機來進行混合。再者，添加至粉體中的助劑的一部分會在與粉體的混合過程中以及混合之後蒸發，因此於分級裝置2的進料器6中投入混合粉體時混合粉體所含的助劑量，與混合開始時所添加的助劑量相比有所減少。
另外，混合機是使用Hi-X(日清Engineering股份有限公司製造)。
若使分級裝置2運轉，則藉由吸入鼓風機12而開始吸入氣體(步驟S12)。離心分離室20內的氣體是自設置於離心分離室20的上部中央的吸入口32而被吸入，因此離心分離室20的中央部的氣壓相對變低。藉由如此般於離心分離室20內產生的負壓，而將常壓氣體的大氣自沿著離心分離室20的外周而配置的各導流葉片40之間吸入，並供給至離心分離室20內(步驟S16)。再者，被吸入至離心分離室20內的常壓氣體，於第2加熱器14內所設置的配管內通過，由此被預先加熱至特定溫度(步驟S14)。藉由如此般將常壓氣體自導流葉片40之間吸入，而形成具有對應於導流葉片40的轉動角度而規定的流速的渦旋氣流。再者，於本實施形態的粉體的分級方法中，以離心分離室20內的渦旋氣流的溫度達到110℃左右的方式來對所吸入的常壓氣體進行加熱。
其次，使用鼓風機8朝向分級機4的離心分離室20內開始供給高壓氣體。自鼓風機8噴射出的高壓氣體是藉由第1加熱器10而被加熱至特定溫度(步驟S18)。再者，第1加熱器10與第2加熱器14相同，是以離心分離室20內的渦旋氣流的溫度達到110℃左右的方式來對該高壓氣體進行加熱。被加熱至特定溫度的高壓氣體是自設置於離心分離室20的外周壁的多個噴嘴30而噴出，並被供給至離心分離室20內(步驟S20)。
如上述般，被加熱至110℃的高速渦旋氣流於離心分離室20內形成恆定地渦旋的狀態，將由進料器6定量送出的混合粉體自投入口26而投入至離心分離室20內(步驟S22)。如圖2所示，投入口26是設置於離心分離室20的外周部的上方，因此自投入口26所投入的混合粉體，於離心分離室20的外周部與高速渦旋的渦旋氣流碰撞而急劇地分散。此時，混入在粉體的微粒子間的助劑急速氣化，由此促進粉體的分散。如此般以微粒子單位而分散的粉體不會附著於構成離心分離室20的上部圓盤狀構件22或下部圓盤狀構件24等的表面，而是於離心分離室20內不停地渦旋，並根據粉體的粒徑而被分級(步驟S24)。
離心分離室20的離心分離作用的結果為，具有所需的分級點以下的粒徑的微粉於離心分離室20的中央部彙集，藉由設置於上部圓盤狀構件22以及下部圓盤狀構件24各自的中央部的環(ring)狀凸部的效果，而與藉由吸入鼓風機12而吸入的氣體一併自吸入口32被回收(步驟S26)。再者，具有超過分級點的粒徑的粗粉是藉由離心分離室20的離心分離作用而於離心分離室20的外周部彙集之後，自再分級區28沿著分級機4的圓錐形狀部而下降，自排出口34排出而收容於回收容器16中。
如上所述，藉由在離心分離室20內渦旋的高溫渦旋氣流與助劑的效果而有效地分散的粉體，不會附著於構成離心分離室20的零件等的表面，而是於離心分離室20內渦旋，而被效率佳地分級為所需的分級點以下的微粉與剩餘的粗粉。再者，所添加的助劑全部氣化，因此不會含有在所回收的粉體中。
另外，於本實施形態中，以分級機4內的渦旋氣流達到110℃左右的方式來對所供給的氣體進行加熱，但分級機4內的渦旋氣流的溫度不限於110℃左右，只要是於離心分離室20內使助劑氣化的溫度即可。
另外，於本實施形態中，對助劑使用水或者二醇類來進行說明，但助劑亦可使用酮(ketone)類。
其次，參照圖式來對本發明的第2實施形態的粉體的分級方法加以說明。再者，該第2實施形態的粉體的分級方法的構成，是將第1實施形態的粉體的分級方法的混合步骤以一方面進行加熱一方面進行混合的方式加以變更所得。因此，對與上述分級裝置2相同的構成省略詳細說明，而僅對不同部分進行詳細說明。另外，對與上述分級裝置2的構成相同的構成標註相同符號來進行說明。
圖5是說明第2實施形態的粉體的分級方法的流程圖。首先，對分級對象的粉體與助劑一方面進行加熱一方面進行混合(步驟S30)。此處，所使用的助劑的種類只要根據作為分級對象的粉體的種類來適當選擇即可，如本實施形態的粉體的分級方法般，當分級對象為鎳的粉體時，助劑較好的是使用水或者作為二醇類的二乙二醇(著火點為124℃)等的著火點大於等於80℃的有機溶劑。此時，於本實施形態中是加熱至75℃左右，但加熱溫度只要根據粉體與助劑的組合而適當選擇即可。其次，進行步驟S32～步驟S40所示的處理，該些處理由於與圖4的流程圖的步驟S12～步驟S20所示的處理分別相同，因此省略說明。繼而，將由進料器6定量送出的混合粉體自投入口26而投入至離心分離室20內(步驟S42)。此時，因於步驟S30中進行了加熱，故混合粉體是以特定溫度而投入至離心分離室20內。然後進行步驟S44以及S46所示的處理，該些處理由於與圖4的流程圖的步驟S24以及步驟S26所示的處理分別相同，因此省略說明。
再者，關於離心分離機20內的渦旋氣流的溫度設定，例如，於步驟S34中以渦旋氣流的溫度達到110℃左右的方式而利用第2加熱器14對所吸入的常壓氣體進行加熱，且於步驟S40中亦同樣地以渦旋氣流的溫度達到110℃左右的方式而利用第1加熱器10對高壓氣體進行加熱。
實例
其次，使用實例來對本實施形態的粉體的分級方法進行更具體的說明。於本實例中，使用安裝有隔熱設備的分級機，將利用圖1所示的吸入鼓風機12吸入的氣體量設定為0.5M3 /min，將鼓風機8所生成的高壓氣體的壓力設定為0.5MPa。另外，於該實例中，分級對象的粉體是使用由鎳(中值粒徑為0.73μm，粒徑小於等於1μm的粉末的比例為79.5vol%(體積百分比)，最大粒徑為3.3μm)的微粉末所構成的粉體、以及於鎳的微粉末中添加作為助劑的水或者有機溶劑並進行混合所得的粉體。再者，對分級機的粉體的投入是設定為500g/hr。另外，將分級機內的溫度設定為110℃。再者，分級機內的溫度是藉由對分級裝置的吸入鼓風機自分級機內的吸入口剛吸入之後的氣體的溫度進行測定而求出。另外，如上所述，添加至粉體中的助劑的一部分會在與粉體的混合過程中以及混合之後蒸發。因此，於本實施形態中，將與粉體混合時所添加的助劑的量表示為「添加量」，將於分級裝置2的進料器6中投入混合粉體時混合粉體中所含的助劑的量表示為「吸附量」。
(實例1)
於實例1中，使用水作為助劑，相對於鎳粉體以3%～5%的重量比來添加水。另外，於20℃以及75℃下進行鎳粉體與水的混合。表2中表示混合粉體中的水的添加量(重量比)與製品產率、製品品質的關係。再者，製品品質是關於圖4的流程圖的步驟S26以及圖5的流程圖的步驟S46所示的自吸入口32所回收的鎳的資料(data)。另外，作為比較例，亦不進行對鎳粉體添加助劑的前處理而進行實驗。
獲知，如表1所示，於使用水作為助劑來進行鎳粉體的分級的情形時，與不添加助劑的情形(比較例1以及比較例2)相比，製品產率較高。另外獲知，若於混合時進行加熱，則與比較例1以及比較例2相比製品品質亦得到改善。再者，於不進行前處理而分級時，雖於離心分離室20內添加水蒸氣來進行實驗，但未見製品產率的增加以及製品品質的改善。
因此，藉由使用水作為助劑可提高鎳的製品產率，另外，藉由對鎳粉體與水一方面進行加熱一方面進行混合，可進一步使製品品質提高。
(實例2)
於實例2中，助劑是使用作為著火點大於80℃的有機溶劑的例子即二乙二醇，且相對於鎳粉體以4%～5%的重量比來添加二乙二醇。另外，於20℃以及75℃下進行鎳粉體與二乙二醇的混合。表2中表示混合粉體中的二乙二醇的添加量(重量比)與製品產率、製品品質的關係。再者，製品品質是關於圖4的流程圖的步驟S26以及圖5的流程圖的步驟S46所示的自吸入口32所回收的鎳的資料。另外，亦示出與實例1同樣地不實施前處理而進行實驗的比較例。
如表2所示，獲知於使用二乙二醇(著火點為124℃)作為助劑來進行鎳粉體的分級的情形時，與不添加助劑的情形(比較例1以及比較例2)相比，製品產率較高。另外獲知，若於混合時進行加熱，則與比較例1以及比較例2相比製品品質亦得到改善。
因此，藉由使用二乙二醇作為助劑，可提高鎳的製品產率，另外，藉由對鎳粉體與二乙二醇一方面進行加熱一方面進行混合，可進一步使製品品質提高。
由實例1以及實例2的結果獲知，於將水及二乙二醇作為助劑來與鎳的微粉末進行混合的情形時，鎳微粉的製品產率提高，分級效率提高。另外，於對鎳的微粉末與助劑一方面進行加熱一方面進行混合的情形時，製品品質進一步提高。再者，於上述實例1以及實例2的任一情形時均持續進行30分鐘的離心分離，但並未因堵塞而停止運轉。
如以上所說明，根據上述各實施形態的粉體的分級方法，將作為分級對象的由鎳所構成的粉體，與由水或者著火點大於等於80℃的有機溶劑所構成的助劑混合之後投入至流體分級機內的離心分離室內，並且藉由經加熱的氣體而於該離心分離室內形成高溫的高速渦旋氣流，因此可效率佳地進行粒徑小於等於1μm的粉體的分級。另外，於將作為分級對象的由鎳所構成的粉體一方面進行加熱一方面與由水或者著火點大於等於80℃的有機溶劑所構成的助劑進行混合時，藉由加熱而助劑的黏度變低，粉體與助劑更均勻地分散，製品品質進一步提高。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。
2‧‧‧分級裝置
4‧‧‧分級機
6‧‧‧進料器
8‧‧‧鼓風機
10‧‧‧第1加熱器
12‧‧‧吸入鼓風機
14‧‧‧第2加熱器
16‧‧‧回收容器
20‧‧‧離心分離室
22‧‧‧上部圓盤狀構件
24‧‧‧下部圓盤狀構件
26‧‧‧投入口
28‧‧‧再分級區
30‧‧‧噴嘴
32‧‧‧吸入口
34‧‧‧排出口
40‧‧‧導流葉片
40a‧‧‧轉動軸
40b‧‧‧銷
S10~S26、S30~S46‧‧‧步驟
圖1繪示第1實施形態的分級裝置的構成的概略構成圖。
圖2繪示第1實施形態的分級機的內部構成的縱剖面圖。
圖3繪示第1實施形態的分級機的內部構成的橫剖面圖。
圖4是說明第1實施形態的粉體的分級方法的流程圖。
圖5是說明第2實施形態的粉體的分級方法的流程圖。
2．．．分級裝置
4．．．分級機
6．．．進料器
8．．．鼓風機
10．．．第1加熱器
12．．．吸入鼓風機
14．．．第2加熱器
16．．．回收容器

Claims (5)

  1. 一種粉體的分級方法，其使用流體分級機，此粉體的分級方法的特徵在於包括：混合步骤，將由鎳所構成的粉體與由著火點大於80℃的有機溶劑所構成的助劑加以混合；投入步骤，將上述混合步骤中所混合的上述粉體投入至上述流體分級機內；加熱步骤，對氣體進行加熱；供給步骤，將上述加熱步骤中所加熱的上述氣體供給至上述流體分級機內；以及分級步骤，於上述流體分級機中，氣化與上述粉體混合的上述助劑，並根據粒徑來對上述粉體進行分級。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之粉體的分級方法，其中上述助劑為二醇類。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之粉體的分級方法，其中上述助劑為酮類。
  4. 一種粉體的分級方法，其使用流體分級機，此粉體的分級方法的特徵在於包括：混合步骤，將由鎳所構成的粉體與由水所構成的助劑加以混合；投入步骤，將上述混合步骤中所混合的上述粉體投入至上述流體分級機內；加熱步骤，對氣體進行加熱；供給步骤，將上述加熱步骤中所加熱的上述氣體供給 至上述流體分級機內；以及分級步骤，於上述流體分級機中，氣化與上述粉體混合的上述助劑，並根據粒徑來對上述粉體進行分級。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之粉體的分級方法，其特徵為於上述混合步骤中對上述由鎳所構成的粉體與上述助劑一方面進行加熱一方面進行混合。
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