[发明专利]粉体微细化方法和设备

说明书

技术领域

本发明关于一种粉体微细化方法和设备，尤其是指一种可将粒径D50＜20μm脆硬粉体快速微细化至粒径D50＜2.0μm以下，且具有干式、低温、省电、低耗材、高效能的特点的粉体微细化方法和设备。

背景技术

将粉体微细化最常见的技术是令粉体处于静态，并将两物施加压力于粉体，以通过压力将粉体微细化，一般称为研磨。

此研磨手段仅能将粉体微细化至一定细度；研磨时，当磨具表面的凹凸状态大于粉体粒径，该磨具将无法再进行粉体的研磨动作，且粉体间相互磨擦以抵消磨具动能同时产生高温，因此，在目前所知的物理微细化粉体这一工艺技术限制了粉体细化的极限。例如：球磨机将一般水泥粉体磨至比表面积3500左右，粒径D50＜20μm，若再继续研磨将会出现不符经济效益的耗能现象；或会出现团聚结块现象无法继续研磨。此外，若欲研磨至比表面积11000粒径，D50＜2.0μm，则粒径相差十分之一，体积比却相差千分之一，即粉体需微细化1000倍，现有任何研磨机都难以在短时间内进一步将粉体微细化至上述细微程度。

目前使用于粉体的微细化方法包括湿式和干式两大类，其中水泥粉体受制于粉体具有的水合特性，故其微细化方式应以干式方法为主，即利用转动的球磨或滚轴来产生动能，使粉体达到粉碎的效果；粉碎的粉体再经气流输送至筛分机，控制粉碎的粉体粒径。然而，传统的粉体粉碎方式不易获得粒径D50＜20微米(μm)以下的水泥粉体，因此有使用多次高压碾碎的设备结构被开发，如专利JP8243427、JP1284342、JP8164345、CN1593771等，均是利用多数个旋转的滚轴以及调整滚轴间距来达到对粉体进一步微细化的效果。而使用高压气体形成流体带动粉体相互碰撞，为另一种干式微细化粉体的方法，如专利CN1483516、JP2002079133等，其主要使用喷射气流或特殊喷嘴结构来达到高速传送粉体，同时使粉体产生碰撞而微细化；但由于此种微细化方式以高压气流使粉体对撞产生细化，而粉体质量极小对撞效率较低，且因高压气流致使粉体快速离开舱体，故消耗电能极高产能却颇低。另外，结合滚轴与喷射流体结构以进一步提高粉体粉碎效果，如专利US5839670。微细化的粉体可经由多级的锥状结构或特定气流分布的回流管结构来获得分级效果，如专利JP2005205266、JP2005177704、JP2002346411、US5354002等，是将分级结构连接于粉碎结构后形成具有分级效果的粉体微细化设备。而就前述的湿式研磨(Attriting mill)方式，主要是当粉体研磨至极小后，容易产生团聚现象，因此，需通过添加介质(助磨剂)避免微分子团聚并达到降温效果；然而此情形不仅增加介质的成本，且由于回收介质困难，造成研磨过程的不便。

以粉体彼此间高压撞击或粉体与固定结构体相互挤压作为粉体微细化的方法，随能量大小可以产生不同程度的粉碎效果，粉碎的粉体再经气流差异结构产生分级，此为上述已有专利的重要方向。然而，其微化细度和产能均有限，即已知的微细化方式，其粉体制造成本极高(含化学合成法)，尚无法完全符合市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可将粉体细微化的方法，尤其是可将粒径D50＜20μm的脆硬粉体快速微细化至粒径D50＜2.0μm以下的粉体细微化方法，其具有干式、低温、省电、低耗材以及高效能的特点。该方法使用具有扁平面的撞击件，并以加速机带动粉体撞击高速旋转的撞击件的扁平面，同时设定且维持舱体内部呈稳定低压或超低压，使粉体有足够时间进行瞬间多次碰撞，由于反作用力和低密度空气阻力使粉体产生更高的飞行速度，粉体与撞击件间具有更高的相对碰撞动能和碰撞次数，大幅提高单位时间粉碎效果；高速旋转的撞击件的扁平面同时可提供旋转同向的气流，使粉碎后的微细粉体受反向气流作用而上升，经舱体上方的出气口送出，只有粗的粉体具有足够动能可以继续撞击撞击件的扁平面。本发明利用多数个高速旋转的扁平面撞击件，产生高效率的粉碎和分级效果，此种微细化结构装置兼具有粉碎和分级功能是已有专利所未见的。

本发明提供了一种粉体微细化方法，其将动态粉体送入内部设有具扁平面的撞击件并呈稳定低压的舱体中，使之与舱体中高速转动的一个或一个以上的撞击件的扁平面碰撞细化，再利用高速旋转的撞击件的扁平面提供的旋转同向的气流和微弱力场，来区隔粗细粉处于撞击或非撞击区，使粉碎细化后的粉体受力场区隔且在反向气流作用下上升排出舱体外，而粗粉体因具有足够动能得以穿越力场与撞击件的扁平面继续碰撞，产生更多超细粉体，以达到粉体在舱体内高效率的粉碎和分级效果。