碳化硅微粉的分级处理工艺的制作方法

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种碳化硅微粉的分级处理工艺。

背景技术：

相关技术中，通过石英砂和石油焦还原制备碳化硅磨料的主要工艺路线为：原料制备——破碎——磁选——水选——超声波筛分等。其中关于不同粒径范围的碳化硅分级，依次采用了水选和超声波筛分技术。其中水选法的基本原理是利用不同直径的碳化硅颗粒在水中的沉降速度不同而进行粒度分选，该法生产周期长，产量低；超声波振动筛是在筛网上附加超声波振动仪，使超细微粉接受巨大超声加速度后实现筛分功能。由于超声波振动筛只能干筛，所以水选后还需增加干燥和研磨工序，流程较长且复杂。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种碳化硅微粉的分级处理工艺，所述碳化硅微粉的分级处理工艺易于操作且成本低廉。

根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺，包括：步骤s1：破碎研磨碳化硅磨料以获得碳化硅微粉，并向碳化硅微粉加入溶剂形成碳化硅溶液；步骤s2：采用超重力分级装置将碳化硅溶液中不同粒径范围的碳化硅微粉分级。

根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺，将碳化硅溶液注入超重力分级装置中，可以实现不同粒径的碳化硅的高效分离，且易于操作。

另外，根据本发明上述实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，平均粒径在第一预定尺寸范围内的所述碳化硅微粉由所述超重力分级装置溢流排出，所述第一预定尺寸范围满足：平均粒径小于10μm。

进一步地，平均粒径在第二预定尺寸范围内的所述碳化硅微粉附着在所述超重力分级装置的筒体内壁上。

进一步地，所述第二预定尺寸范围与所述第一预定尺寸范围部分重叠。

可选地，所述第二预定尺寸范围与所述第一预定尺寸范围错开。

可选地，附着在所述超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉颗粒的平均粒径大于10μm，收集附着在所述超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉并过滤烘干。

可选地，将过滤烘干后的碳化硅微粉返回破碎研磨，重复步骤s1至步骤s2，直至附着在所述超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉颗粒的平均粒径大于10μm的含量高于97％时，不需返回。

根据本发明的一些实施例，向碳化硅微粉中加入的溶剂为水。

根据本发明的一些实施例，所述超重力分级装置包括：固定支架；筒体，所述筒体设在所述固定支架上，所述筒体具有连通其内腔的料浆出口；转鼓，所述转鼓安装在所述筒体内；转鼓电机，所述转鼓电机设在所述筒体的外底部并与所述转鼓相连用于驱动所述转鼓旋转；进出料管道，所述进出料管道的下端适于伸入所述转鼓内；升降装置，所述升降装置设在所述筒体的外顶部并与所述进出料管道相连，所述升降装置连接有升降电机以驱动所述进出料管道上升和下降。

进一步地，所述转鼓电机为变频电机，所述转鼓的转速为50rpm-200rpm，所述碳化硅溶液在所述转鼓内处理的时间为10min-30min。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺的流程图；

图2是根据本发明实施例的超重力分级装置的一个示意图。

附图标记：

超重力分级装置100，筒体1，料浆出口11，挡环12，转鼓2，转鼓电机3，进出料管道4，主管路41，支管路42，升降装置5，升降电机6，固定支架7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

相关技术中，有方案采用气流分级技术对碳化硅微粉进行分级。提出采用气流粉碎加分级系统生产磨料，然而，上述方案存在一定的不足：工艺设备较为复杂，对收尘系统要求较高，分级时对运行参数的调控难度大等。

本发明提供了一种采用超重力法对碳化硅微粉进行连续化分级的方法。

下面结合附图描述根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺。

具体而言，如图1-图2所示，根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺，包括：步骤s1：破碎研磨碳化硅磨料以获得碳化硅微粉，并向碳化硅微粉加入溶剂形成碳化硅溶液；步骤s2：采用超重力分级装置将碳化硅溶液中不同粒径范围的碳化硅微粉分级。

也就是说，通过将碳化硅磨料破碎研磨形成碳化硅微粉，并加入溶剂形成碳化硅溶液，再将碳化硅溶液注入超重力分级装置中，从而将碳化硅溶液中不同粒径范围的碳化硅微粉分级，实现不同粒径的碳化硅高效分离，易于操作，还有利于缩短处理周期，提高效率。根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺，将碳化硅溶液注入超重力分级装置中，可以实现不同粒径的碳化硅的高效分离，且易于操作。

根据本发明的一些实施例，平均粒径在第一预定尺寸范围内的碳化硅微粉由超重力分级装置溢流排出，第一预定尺寸范围满足：平均粒径小于10μm。在采用超重力分级装置将不同粒径范围内的碳化硅微粉进行分级时，平均粒径小于10μm的碳化硅微粉主要由超重力分级装置溢流排出。

这里，可以理解的是，部分平均粒径小于10μm的碳化硅微粉也可能附着在超重力分级装置的筒体内壁上。

进一步地，平均粒径在第二预定尺寸范围内的碳化硅微粉附着在超重力分级装置的筒体内壁上。便于碳化硅微粉的进一步收集处理。

例如，图1中示出的大粒径(第二预定尺寸范围)指的是分级出的碳化硅微粉中平均粒径相对较大，小粒径(第一预定尺寸范围)指的是分级出的碳化硅微粉中平均粒径相对较小，这里的大小是相对而言的。

可选地，第二预定尺寸范围与第一预定尺寸范围错开。例如，第二预定尺寸范围的最小值大于第一预定尺寸范围的最大值。

具体地，参照图1，附着在所述超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉颗粒的平均粒径大于10μm，收集附着在超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉并过滤烘干。

在一些实施例中，第二预定尺寸范围与第一预定尺寸范围也可以部分重叠。例如，大多数附着在超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉的平均粒径大于10μm，也有部分平均粒径小于10μm。

可选地，将过滤烘干后的碳化硅微粉返回破碎研磨，重复步骤s1至步骤s2，直至附着在超重力分级装置的筒体内壁上的碳化硅微粉的平均粒径大于10μm的含量高于97％时，不需返回。如此，能够更好地将不同粒径范围的碳化硅微粉进行分级，且易于操作。

此外，根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺，可以连续循环的分离，有利于提高分离效率。

根据本发明的一些实施例，向碳化硅微粉中加入的溶剂为水。水属于无毒的试剂，因此污染小，水可以循环使用，基本实现零排放。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，根据本发明实施例的超重力分级装置100，包括：固定支架7、筒体1、转鼓2、转鼓电机3、进出料管道4以及升降装置5。

具体而言，筒体1设在固定支架7上(例如焊接等)，筒体1具有连通其内腔的料浆出口11，通过料浆出口11能够将筒体1内的料浆进一步排出。

转鼓2安装在筒体1内。筒体1的材料可以为不锈钢、钛等，筒体1不仅可以保护转鼓2，还能防止溢流料浆飞溅。

例如，转鼓2可以设在筒体1内的底部，并且转鼓2与筒体1的相对位置固定，转鼓2的顶部可以敞开，或转鼓2上形成有连通筒体1的内腔的进出料口。

转鼓电机3设在筒体1外，并且转鼓电机3与转鼓2相连以驱动转鼓2旋转。转鼓2可以由不锈钢或钛等制成，转鼓电机3可以设在转鼓2的下方，通过转鼓电机3可以驱动转鼓2高速旋转产生超重力，有利于料浆的分离。

这里的超重力指的是转鼓2高速旋转产生的离心力，转鼓2转动的加速度大于重力加速度。

进出料管道4的下端适于伸入转鼓2内。通过将进出料管道4伸入转鼓2内，便于向转鼓2内添加料浆，或从转鼓2中将料浆抽出，易于操作。

升降装置5设在筒体1外，并且升降装置5与进出料管道4相连，升降装置5连接有升降电机6以驱动进出料管道4上升和下降。通过升降装置5及升降电机6，能够自动提升或下降进出料管道4，操作方便。

其中，料浆可以经由进出料管道4注入转鼓2内，通过转鼓电机3驱动转鼓2高速旋转产生超重力，可以将不同比重的料浆分层，从而有利于料浆的分离，易于操作且分离效率高。

根据本发明实施例的超重力分级装置100，料浆可以由进出料管道4注入转鼓2内，通过转鼓电机3驱动转鼓2高速旋转产生超重力，可以将不同比重的料浆(例如不同粒径范围的碳化硅粉等)分层，从而有利于料浆的分离，易于操作且分离效率高。

参照图1和图2，根据本发明的一些实施例，转鼓电机3设在筒体1外的底部，转鼓电机3与转鼓2传动连接(例如齿轮传动、带传动等)，通过转鼓电机3能够驱动转鼓2高速旋转，有利于料浆的进一步分离。

升降装置5设在筒体1外的顶部。便于升降装置5的安装，且有利于提高超重力分级装置100的自动化程度，提高效率。

根据本发明的一些实施例，转鼓2上形成有向下延伸并与转鼓电机3的输出轴相对的轴部，转鼓2通过联轴器与转鼓电机3相连。换言之，转鼓2上形成有轴部，轴部可以向下延伸，并且轴部可以与转鼓电机3的输出轴相对，由此，便于通过联轴器实现转鼓2与转鼓电机3之间的可靠连接。

如图2所示，根据本发明的一些实施例，进出料管道4包括：主管路41和支管路42，主管路41沿上下方向(参照图2中所示的上下方向)延伸；支管路42设在主管路41的下端，并且支管路42与主管路41连通，支管路42可以包括一个或沿周向间隔布置的多个。由此，在向进出料管道4内注入料浆的过程中，料浆可以先经由主管路41，再流经支管路42注入转鼓2内，有利于料浆在转鼓2内均匀分布。

另外，进出料管道4可以使料浆进入转鼓2内、进出料管道4也可以由转鼓2内向外排料、还可以通过进出料管道4向转鼓2内注入冲洗水。

参照图2，根据本发明的一些实施例，筒体1的底部呈由上至下向内收缩的锥形。转鼓2在高速旋转的过程中溢出的料浆易于经由筒体1向下滑落聚积，便于料浆的进一步导出。

进一步地，结合图2，料浆出口11可以形成于筒体1的底壁上。使得聚积到筒体1底部的料浆可以经由料浆出口11排出。

进一步地，参照图2，筒体1的内底面形成有向上延伸并与转鼓2的外底壁间隔开的挡环12。也就是说，筒体1的内底面形成有挡环12，挡环12可以向上延伸，并且挡环12与转鼓2的外底壁可以间隔开。通过设置挡环12，能够防止料浆流入转鼓电机3以及转鼓电机3与转鼓2的连接处，有利于降低故障率，保证超重力分级装置100的使用可靠性。

更进一步地，结合图1，挡环12与料浆出口11在上下方向上错开，料浆出口11可以位于挡环12外侧。优选地，挡环12与转鼓电机3共轴。由此，使得超重力分级装置100的结构紧凑合理。

根据本发明的一些实施例，转鼓电机3为变频电机，转鼓电机3的频率为0-50hz。由此，转鼓电机3连接变频器后可以实现无极调速功能，控制转鼓转速，更好地驱动转鼓2旋转，实现料浆的分离。

根据本发明实施例的超重力分级装置100，利用转鼓电机3驱动转鼓2高速旋转产生超重力，使得料浆中不同粒度或比重的物料在超重力分级装置100中分层，并且连续导出细颗粒溢流，粗颗粒定期抽走，细颗粒有价物质中杂质含量极低，粗颗粒体积量极少。

进一步地，转鼓电机3为变频电机，且转鼓2的转速为50rpm-200rpm。由此，通过转鼓电机3能够更好地驱动转鼓2高速旋转产生超重力，从而将不同比重的料浆分层，易于料浆的分离。

其中，转鼓2的转速可以为50rpm、80rpm、100rpm、120rpm、140rpm、180rpm或200rpm等。

可选地，碳化硅在转鼓内处理的时间为10min-30min。由此，有利于使不同粒径范围的碳化硅微粉充分分离，从而能够提高分离效果。

其中，碳化硅溶液在转鼓内处理的时间可以为10min、20min或30min等。

下面描述根据本发明碳化硅微粉的分级处理工艺的一个具体实施例。

经过破碎研磨后的碳化硅颗粒，采用超重力分级装置对其进行分级。通过高速旋转产生超重力可将混合溶液中不同粒径的碳化硅高效分离。将破碎研磨后的碳化硅浆料以一定的流速连续注入超重力分离装备中，并通过料浆出口收集溢流出的小粒径碳化硅溶液，处理时间为10～20分钟，转速100～200转/分钟。分离结束后冲洗收集筒壁上沉积的大粒径的碳化硅颗粒，过滤烘干回收。

根据本发明碳化硅微粉的分级处理工艺，与现有技术相比所具有的有益效果在于：

其一，本发明的工艺流程简单，工艺参数稳定，用超重力分离设备分离，分离操作时间短，耗能低，可实现半连续操作。

其二，本发明依据碳化硅颗粒粒度(体积、质量)差异来实现分离，使小颗粒充分悬浮而不易在超重力场中沉积至筒壁，从而使二者分离。

其三，本发明所用到的主要分离介质是水属于无毒的试剂，因此污染小，水可以循环使用，基本实现零排放。

其四，本发明设备构造简单，占地面积小，分离效率高，能耗低。

该发明所提供的碳化硅分级技术可以实现连续高效分级，设备简单易操作，投资低，湿法分离，没有粉尘污染。

根据本发明实施例的碳化硅微粉的分级处理工艺的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。