粉末生产装置及方法与流程

本发明涉及稀散金属粉体材料制备领域，尤其涉及一种粉末生产装置及方法，本装置及方法尤其适用于高纯镉粉的制备。

背景技术：

稀散金属的高纯材料，在诸多领域应用广泛，其中的高纯镉粉，需求量非常大，然而，现有技术仅能实现小规模的生产，不能满足大规模生产的迫切需求。现有技术采用的一种卧式炉体，炉胆的内径比较小，仅为120mm，每次只能投料3kg，产出3-5kg，生产效率非常低，且卧式炉体的产品收集较麻烦，需要依靠人工谨慎操作，对人工的熟练程度依赖性高。盛放产品原料的石墨舟和炉胆不时粘在一起，很难取出来，不便于清理，原料损耗大，同时，石英材质的炉胆需要经常清理，炉胆的损耗也大，生产成本较高。在控制不好的情况下，炉胆内部可能会产生高温高压进而导致炉胆爆裂，有极大的安全隐患。采用上述卧式炉体生产高纯镉粉，工序较多，操作复杂，需要人工多次转移收集，不利于质量控制。

因此，为克服上述的技术缺陷，有必要提出一种全新的高纯粉末的生产装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术问题，提出一种粉末生产装置及方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种粉末生产装置，该粉末生产装置包括依次连接的一熔料釜、一蒸发釜、一冷凝器、一收集器以及一尾气处理器，收集器位于冷凝器的下方，冷凝器包括一冷凝腔体、位于冷凝腔体一侧的一进气口、位于冷凝腔体另一侧的一出气口、位于冷凝腔体顶部的冷却水腔、内置于冷却水腔内的一冷却水管；冷凝腔体底部未封闭，所述冷凝腔体侧壁上开设一保护气体进口；收集器包括若干落料斗、连接于每一落料斗下方的若干落料筒、位于落料筒下方的至少一个送料机、一筛分机、一收料桶，送料机、筛分机、收料桶之间依靠连接管连接。

作为本发明的进一步改进，所述熔料釜和蒸发釜之间通过一连接管连通，熔料釜包括一熔料釜体、熔料釜壁、与熔料釜体相配合的一熔料釜体盖，熔料釜体上、下分为进料区和熔料区，进料区上方开口形成一进料口，熔料釜体盖盖设于进料口上，进料区被第一保温层覆盖，所述熔料区被熔料釜壁包覆，熔料釜壁开设用于清空物料的一熔料清空阀，蒸发釜包括蒸发釜体、自蒸发釜体向上凸伸出的蒸发腔、自蒸发腔倾斜向上凸伸出的一喷射管以及包覆蒸发釜体的蒸发釜壁。

作为本发明的进一步改进，所述熔料釜体呈一长直圆筒状，进料区和熔料区之间通过一隔板隔开，在进料时，隔板打开，进料区和熔料区之间连通；在熔料时，隔板关闭，进料区和熔料区之间相互独立。

作为本发明的进一步改进，所述蒸发腔内包括若干块塔板。

作为本发明的进一步改进，所述塔板均匀的分布于蒸发腔内。

作为本发明的进一步改进，所述塔板均匀的分布于蒸发腔内壁相对的两侧上，所述塔板在竖直方向上两侧交替间隔设置。

作为本发明的进一步改进，所述塔板轴线方向与水平方向存在一定的倾斜角，该倾斜角为1-15°。

作为本发明的进一步改进，所述粉末生产装置还包括一支撑柜，所述支撑柜包括一支撑台及用于支持支撑台的若干支撑脚，所述支撑架全部支撑于支撑台上。

作为本发明的进一步改进，所述落料斗呈自上而下逐渐收窄的结构，所述落料斗连接于冷凝器的底部和落料筒之间。

作为本发明的进一步改进，所述落料筒包括一直筒部以及自直筒部向下延伸的一收窄部。

作为本发明的进一步改进，所述直筒部内置有若干挡板，所述若干挡板水平设置于直筒部内。

作为本发明的进一步改进，所述收集器包括两个送料机-第一送料机和第二送料机，所述第一送料机水平放置，所述第二送料机倾斜放置，所述落料筒收集得到粉末落至第一送料机上，第一送料机和第二送料机之间依靠连接管连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一送料机包括一传送部以及位于传送部上的若干对接口，所述收窄部与对接口一一对接。

粉末生产方法，采用上述的粉末生产装置，其包括如下步骤：

s1、固态物料通过进料口被投入进料区和熔料区，固态物料在熔料区熔化成为液态物料；

s2、液态物料通过连接管进入蒸发釜体，物料气化后以气态物料的形式进入蒸发腔；

s3、温控器控制蒸发腔内的温度，气态物料通过喷射管喷射出；

s4、抽风机通过抽风管给与尾气流动的动力；包含物料的高温气流自进气口进入冷凝腔体，温度下降后，物料逐渐凝固为粉体，在重力的作用下逐渐下降；

s5、经过落料斗，沉积于落料筒内的挡板上，当挡板上的粉体沉积至一定重量，挡板失衡，从而粉体掉落于送料机上，经过送料机的传送进入筛分机；

s6、通过筛分后符合规格的粉末被收料桶收集。

该粉末生产装置，与粉末生产方法相配合，分别通过熔料釜、蒸发釜实现高纯物料的自动进料、熔化、气化、喷射，实现物料多种形态之间的变化；分别通过冷凝器和收集器实现物料的自动化冷凝和收集，无需人工转移收集，有利于质量控制，高纯粉末产能能够提升20倍，降低了劳动强度，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明粉末生产装置的实施例的整体结构示意图。

图2为本发明粉末生产装置的实施例的熔料釜和蒸发釜的结构示意图。

图3为本发明粉末生产装置的实施例的冷凝器、收集器的结构示意图。

图4本发明粉末生产装置的实施例的落料筒的结构示意图。

图5本发明粉末生产装置的实施例的尾气处理器的结构示意图。

图6本发明粉末生产装置的实施例的尾气处理器的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提出一种制备高纯粉末的粉末生产装置100，该粉末生产装置100包括依次连接的一熔料釜150、一蒸发釜160、一冷凝器110、一收集器120以及一尾气处理器140，收集器120位于冷凝器110的下方，冷凝器110包括一冷凝腔体111、位于冷凝腔体111一侧的一进气口112、位于冷凝腔体111另一侧的一出气口113、位于冷凝腔体111顶部的冷却水腔114、内置于冷却水腔114内的一冷却水管115；冷凝腔体111底部未封闭，所述冷凝腔体侧壁上开设一保护气体进口118；收集器120包括若干落料斗121、连接于每一落料斗121下方的若干落料筒122、位于落料筒122下方的至少一个送料机123、一筛分机125、一收料桶126，送料机123、筛分机125、收料桶126之间依靠连接管124连接。

请参阅图2，在本发明的某些实施例中，熔料釜150和蒸发釜160之间通过一连接管170连通，熔料釜150包括一熔料釜体151、熔料釜壁152、与熔料釜体151相配合的一熔料釜体盖153，熔料釜体151上、下分为进料区151a和熔料区151b，进料区151a上方开口形成一进料口151a1，熔料釜体盖153盖设于进料口151a1上，进料区151a被第一保温层154覆盖，所述熔料区151b被熔料釜壁152包覆，熔料釜壁152开设用于清空物料的一熔料清空阀155，蒸发釜160包括蒸发釜体161、自蒸发釜体161向上凸伸出的蒸发腔162、自蒸发腔162倾斜向上凸伸出的一喷射管163以及包覆蒸发釜体161的蒸发釜壁164。

在本发明的某些实施例中，熔料釜体151呈一长直圆筒状，进料区151a和熔料区151b之间通过一隔板151c隔开，在进料时，隔板151c打开，进料区151a和熔料区151b之间连通，在熔料时，隔板151c关闭，进料区151a和熔料区151b之间相互独立。

熔料釜壁152内置有若干第一加热器152a，第一加热器152a能够控制熔料釜体151的温度。

在本发明的某些实施例中，蒸发釜体161内置有若干第二加热器161a，第二加热器161a能够控制蒸发釜体161的温度。

在本发明的某些实施例中，所述蒸发腔162内包括若干块塔板162a。在本发明的某些实施例中，所述蒸发腔162内包括10-20块塔板162a。更具体的，在本实施例中，所述蒸发腔162内包括15块塔板。所述塔板162a均匀的分布于蒸发腔162内。所述塔板162a均匀的分布于蒸发腔162内壁相对的两侧上，所述塔板162a在竖直方向上两侧交替间隔设置。在本发明的某些实施例中，所述塔板162a轴线方向与水平方向存在一定的倾斜角，该倾斜角为1-15°。倾斜塔板162a的作用在于延缓气态物料的上升速率，可以控制气态物料进入喷射管163的速率。

在本发明的某些实施例中，为实现液态物料在熔料釜体151和蒸发釜体161之间的自由流动，连接管170的水平高度接近熔料釜体151和蒸发釜体161的底端。

在本发明的某些实施例中，所述蒸发腔162外包覆有一层第二保温层165。

在本发明的某些实施例中，气态物料可以自喷射管163直接被喷射入冷凝器内冷凝。

在本发明的某些实施例中，所述塔板162a的单面面积为0.2-0.6m²。较大的单面面积能够起到较好的阻挡气态物料的作用。

在本发明的某些实施例中，所述蒸发腔162内设置有一温控器166。温控器166控制蒸发腔162内的气态物料的温度。温控器166包括若干测温控温点。

请参阅图3，冷凝腔体111是冷凝过程的主体空间，物料在冷凝腔体111实现冷凝。物料自进气口112进入冷凝腔体111。出气口113为尾气排气口，出气口113与尾气处理器140相连接。

冷却水管115包括一进水口115a和一出水口115b。依靠冷却水管115，冷凝腔体111能够保持一个低温的环境。

在本发明的某些实施例中，冷凝器110还包括固定连接于冷凝腔体111侧壁上的2n个支撑架116。支撑架116用于支撑冷凝腔体111，2n个支撑架116对称固定于冷凝腔体111侧壁上。在本实施例中，n=1。

在本发明的某些实施例中，冷凝腔体111侧壁上开设一观察窗117。观察窗117便于观察冷凝腔体111内的物料运转情况。

保护气体进口118用于向冷凝腔体111通入保护气体，所使用的保护气体为5n及以上的高纯氮气或者高纯惰性气体。在保护气体的保护下，物料不会被氧化。

在本发明的某些实施例中，粉末生产装置100还包括一支撑柜130，支撑柜130包括一支撑台131及用于支持支撑台131的若干支撑脚132，支撑架116全部支撑于支撑台131上。

在本发明的某些实施例中，落料斗121呈自上而下逐渐收窄的结构，落料斗121连接于冷凝器110的底部和落料筒122之间。

在本发明的某些实施例中，收集器120包括两个送料机123，送料机均为螺旋送料机。在本实施例中，两个送料机123分别为第一送料机123a和第二送料机123b，第一送料机123a水平放置，第二送料机123b倾斜放置，落料筒122收集得到粉末落至第一送料机123a上，第一送料机123a和第二送料机123b之间依靠连接管124连接。

在本发明的某些实施例中，请参阅图4，落料筒122包括一直筒部122a以及自直筒部122a向下延伸的一收窄部122b，直筒部122a内置有若干挡板122c，挡板122c用于阻挡气流进入直筒部122a，同时，挡板122c呈水平状态，可以沉积粉末，当粉末的重量超过一定值时，挡板122c失衡使得粉末落至收窄部122b并落至第一送料机123a上。这些挡板122c不会同时失衡打开，从而保证了直筒部122a底部的空气不会进入冷凝器中，也就不会导致产品被氧化，保证了产品的纯度。

根据不同的客户要求，通过若干个水平并列的落料筒122，粒度不同的产品因重量的差异将分别落入不同的落料筒122中，可以分别收集到不同粒度的产品。

在本发明的某些实施例中，第一送料机123a包括一传送部123a1以及位于传送部123a1上的若干对接口123a2。收窄部122b与对接口123a2一一对接。

请参阅图5-6，尾气处理器140包括一尾气进气管141、一抽风罩143、一尾气处理仓142、一抽风管144、一抽风机145，尾气进气管141为一三叉管，尾气进气管141的三个接头分别连接出气口113、抽风罩143、尾气处理仓142，抽风管144连接于尾气处理仓142和抽风机145之间。

在本发明的某些实施例中，抽风机145通过抽风管144给与尾气流动的动力。

在本发明的某些实施例中，抽风罩143罩住筛分机125和收料桶126，对于逸出筛分机125和收料桶126的粉尘，也将被吸至尾气处理仓142进行处理。

在本发明的某些实施例中，尾气进气管141为一三叉管，尾气进气管141的三个接头分别连接出气口113、抽风罩143、尾气处理仓142，将两个方向的尾气均吸入尾气处理仓142进行处理。

在本发明的某些实施例中，尾气处理仓142包括自上而下连接的一集尘腔142a、一集尘斗142b、一卸尘阀142c、一进气过渡管142d以及一出气过渡管142e，卸尘阀142c控制集尘斗142b的出料口142b1，集尘腔142a内设有一除尘器142a1，除尘器142a1能够将尾气中的粉尘吸附并收集，收集到的粉尘通过集尘斗142b和卸尘阀142c进行回收利用，既符合环保的要求，又能够回收原料实现循环利用。

在本发明的某些实施例中，除尘器142a1、出料口142b1位于同一竖直线上，除尘器142a1位于出料口142b1的上方。

本发明同时提出一种粉末生产方法，其包括如下步骤：

s1、固态物料通过进料口151a1被投入进料区151a和熔料区151b，固态物料在熔料区151b熔化成为液态物料；

s2、液态物料通过连接管170进入蒸发釜体161，物料气化后以气态物料的形式进入蒸发腔162；

s3、温控器165控制蒸发腔162内的温度，气态物料通过喷射管163喷射出；

s4、抽风机145通过抽风管144给与尾气流动的动力；包含物料的高温气流自进气口112进入冷凝腔体111，温度下降后，物料逐渐凝固为粉体，在重力的作用下逐渐下降；

s5、经过落料斗121，沉积于落料筒122内的挡板122c上，当挡板122c上的粉体沉积至一定重量，挡板122c失衡，从而粉体掉落于送料机123上，经过送料机123的传送进入筛分机125；

s6、通过筛分后符合规格的粉末被收料桶126收集。

该粉末生产装置100，与粉末生产方法相配合，分别通过熔料釜150、蒸发釜160实现高纯物料的自动进料、熔化、气化、喷射，实现物料多种形态之间的变化；分别通过冷凝器110和收集器120实现物料的自动化冷凝和收集，无需人工转移收集，有利于质量控制，高纯粉末产能能够提升20倍，降低了劳动强度，降低了生产成本。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。