[发明专利]超小直径旋流器及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用于分选超细微粒的超小直径旋流器及其制作方法，以氧化锆、氧化钕和氧化铝为原料，以铝酸酯偶联剂为改性剂，混合均匀后，采用干压成型后高温烧成的加工工艺制备了具有耐磨、增韧及表面光滑的超小直径旋流器，所制备的旋流器下腔大端面直径为4.9mm~9.9mm，并在进料口处设置稳流道，有效避免了短路流，该旋流器用于对粒度范围d₅₀为0.1μm~1μm的超细微粒进行分选工作，分选率高。

技术领域

本发明涉及一种分选设备，具体涉及一种用于分选超细微粒的超小直径旋流器及其制作方法。

背景技术

旋流器是一种广泛应用于选矿、澄清、固液分离等行业的分离分级设备，其采用离心沉降的原理，工作时用泵将混合液以一定的压力从上端的进料管打入旋流器中，依靠轻重两相的密度差异或粗细颗粒之间的重量差异所受到离心力的不同，在旋流器中形成内外两漩涡，重相被甩向器壁沿器壁向下滑，由底流口排出，轻相经内漩涡由上部的溢流口流出，实现重相和轻相的分离。

随着纳米技术的发展，市场上迫切需要一种能够分离超细微粒的旋流器。现有旋流器存在无法对d₅₀小于0.5μm的超细微粒进行分选的问题。专利号为201621403043.5的实用新型专利公开了一种用于分选精细颗粒的旋流器，其分选粒度d₅₀为1.0μm至2.0μm，远不够实际生产的应用。当进一步减小旋流器上腔最大端面的直径后，可以降低旋流器的分选粒度，但直径越小，旋流体腔内的重力场越大，制作工艺越困难，对材料的要求就越高。因此，旋流器材料本身的机械性能不高是限制旋流器分离超细微粒的主要因素之一。除此之外，顶盖下端进浆口短路乱流是现有旋流器存在的另一个问题，由于短路及乱流导致未经分离的物料直接进入了溢流口，从而降低了分离精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种用于分选超细微粒的超小直径旋流器及其制作方法。

一种超小直径旋流器的制作方法包括以下步骤：

步骤一：按照质量百分比称取90~95%的氧化锆粉末、2~4%的氧化钕粉末、2~3%的氧化铝粉末和1~3%的铝酸酯偶联剂；

步骤二：将称取的原料投入湿式球磨机中进行球磨混料，球磨时间为4 ~8小时；

步骤三：球磨后的混合料放入真空干燥箱中干燥，温度设定在200~400℃，6-8小时后从干燥箱中取出，测量含水率，待含水率小于0.5%，关闭干燥箱，待混合料在干燥箱中冷却至室温后取出；

步骤四：将干燥后结块的混合料打散，置入干式球磨机中球磨，球磨时间为2~6小时，得到混合均匀的混料粉末；

步骤五：将混合均匀的混料粉末分别置于超小直径旋流器的旋流体模具和端盖模具中，采用干压成型的加工工艺，在压力为100~500吨的条件下，保压30-50s，脱模后得到旋流体的坯体和端盖的坯体。

步骤六：分别将旋流体坯体和端盖坯体在常温下放入窑炉中烧制，匀速升温，待温度升至1200~1600℃，保持炉温加热6-20小时后，开始降温，待炉温降至常温后取出旋流体和端盖，即得到超小直径旋流器的旋流体和端盖。

进一步的，氧化锆、氧化钕和氧化铝的d₅₀为300~800nm。

进一步的，一种超小直径旋流器，它包括旋流体和装置在旋流体顶部的端盖；所述旋流体顶部开设有顶口，底部开设有底流口，所述顶口直径大于底流口的直径，旋流体的内腔由圆柱状的上腔和圆锥状的下腔组成，所述下腔的大端面与上腔连接，二者直径相等，所述下腔的小端面与底流口等径；所述旋流体上部开设有径向的进料口；所述端盖轴向上设置有溢流口，所述溢流口为圆锥状通孔，溢流口与旋流体内腔相通，其特征在于：所述下腔的大端面直径为4.9~9.9mm；所述进料口设置有横截面为长方形的稳流道，稳流道的长度为10.5~12.5mm，横截面的长与宽的比值为2.5~4.5。