[发明专利]粉体颗粒整形的方法和装置

说明书

技术领域

本发明披露一种物料处理、特别是粉体颗粒的粉碎、形貌调控的设备和方法。

背景技术

物料粉碎和研磨是粉体工程的重要内容，它广泛应用于国民经济的各个领域，而物料改性加工能够优化材料性能或实现特定功能。物料颗粒的形貌调控是对颗粒的外形表面进行有预期目的的加工处理，以实现颗粒单体或整体的特殊功能，是提高某些产品最终性能的中间环节，它是粉体工程的内容之一。相对球形化可提高粉体的振实密度、填充密度和流动性等，如水泥粉颗粒的球形化可提高水泥性能，金属油墨颗粒球形化可增加反光度，提高印刷质量，球形化的铜粉、石墨、锡粉在其特定的应用领域显示了优越性。

物料粉碎和研磨是粉体工程的重要内容，它广泛应用于国民经济的各个领域，而物料改性加工能够优化材料性能或实现特定功能。物料颗粒的形貌调控是对颗粒的外形表面进行有预期目的的加工处理，以实现颗粒单体或整体的特殊功能，是提高某些产品最终性能的中间环节，它是粉体工程的内容之一。相对球形化可提高粉体的振实密度、填充密度和流动性等，如水泥粉颗粒的球形化可提高水泥性能，金属油墨颗粒球形化可增加反光度，提高印刷质量，球形化的铜粉、石墨、锡粉在其特定的应用领域显示了优越性。

物料粉碎、粉体表面整形或形貌调控有多种途径，机械的传统整形方法通常采用碾压、辊轧、球磨、振磨(即振动研磨)的方式。碾压是将粉体置入一环形槽内，由受驱动的圆形压辊围绕中心轴转动对堆积粉体进行碾压，辊辗与其相似，只是物料由高处下落于两辊之间，并承受双辊及压力。辊轧是使粉体团块落入相互平行并具有一定间隙的轧辊间粉碎和整形。球磨是将粉体与硬度大且耐磨的研磨球按一定比例混合后放入滚桶中，滚桶沿轴旋转，滚桶内的研磨球在桶体旋转过程中被举高然后落下，从而使粉体受到冲击并使颗粒之间相互受力和摩擦。振磨方式与球磨方式相似，区别在振动桶体是沿单一方向以一定频率往复运动，从而使研磨球对物料进行冲击与研磨。近来也有清华大学专利，描述了一种采用高速击打、剪切的方式对粉体进行球形化或形貌调控的方法和设备。

不论是碾压、辊轧还是振磨、球磨，它们的局限在于：被加工粉体或与研磨介质的混合体在有效的被加工阶段存在与空气接触的部分，即存在“开放”或“部分开放”的情况，在物料受作用期间，压力或冲击力会得到释放或部分释放。对于相对“较软”或“较硬”的物料，如具有韧性的金属颗粒，由于加工处理的绝对力度以及可控性有限，难以达到预期效果和期望的效率。此外，非循环式球磨与振动研磨都存在研磨球与被加工粉体的分离问题，并且随着研磨球的不断消耗，加工强度将发生变化，这给加工工艺带来不确定性，此外，也有利用离心力来增加加工力度的研磨，但这样同样存在付出代价和最后效果比例的局限性。而且，噪声问题、带动设备机体与研磨球运动的能耗浪费问题都是难以克服的。这些缺陷中，最主要的是加工可控性和能耗。

已公开的粉体颗粒整形设备和方法存在实际应用时对设备腔体密封上的高要求和随着加工的进程不能及时排除影响加工效果和效率的因素。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种加工力度可控性强、加工强度稳定、高效，特别是加工的同时可排料和进料的粉体颗粒整形设备和方法。

本发明的原理是：假设粉体颗粒包裹于一尽量没有空气的封闭的理想弹性腔体内(图1)，初始状态，粉体颗粒将受到因包裹力而产生的挤压力。对该腔体上下施加相等压力，该弹性腔体将产生横向水平变形(甚至膨胀)，外力撤除，该腔体恢复到原来形状，在这一循环过程中，腔体内不同部位的粉体颗粒将受到多方位的挤压；与此同时，由于腔体变形(或体积也有变化)，或将发生位于其中的相邻粉体颗粒间因相对移动产生的摩擦，尽管挤压与磨擦程度可能因处于腔体不同位置的差异而有不同(如A、B、C三点)。

粉体颗粒的处理效果取决于外层弹性包裹力以及外部压力导致的变形幅度、速度等，而这些都可以加以控制。

以下是利用这种原理，并解决了以下问题，可付诸实用的形式

1)模拟腔体的变形

2)能调节性腔体弹性力

3)设置进出料口，提高效率

4)使腔体内粉体颗粒受到均匀的处理

5)相对于被加工物料，选择具有经济性、耐用性的腔体材料