专利名称：利用工厂余热制备超微细粉体的方法
技术领域：
本发明属于对固体物料进行粉碎以制备粉体的方法，特别涉及一种利用工厂余热
作为动力，制备超微细粉体的方法。
背景技术：
气流粉碎机与其它粉碎机不同，它是在高速气流作用下，物料通过本身颗粒之间 的撞击，气流对物料冲击剪切作用以及物料与其它部件的冲击、摩擦、剪切而使物料粉碎。 因此，经气流粉碎后的物料具有平均粒度细、粒度分布较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规整、 纯度高、活性大、分散性好、可粉碎熔点低的优点，适用于热敏性材料及生物活性制品(因 为气流粉碎机以压縮空气为动力，压縮气体在喷嘴处的绝热膨胀会使系统温度降低)，据统 计，国际上约25%的气流粉碎机是用于药物的超细制备。而且若采用N2、 C02等气体时，可 进行特殊场合下惰性气氛中的粉碎。气流粉碎可在无菌状态下操作，生产过程连续，生产能 力大，自控、自动化程度高。但是，机械冲击式粉碎机、振动磨、搅拌磨等粉碎设备的生产周 期往往较长，从而使生产效率低；物料粉碎时会产生大量的热，致使热敏性物料变质，而且 设备的磨损会污染产品。因此这些机械式粉碎机已不能完全满足人们对超细粉体物料越来 越高的要求，气流粉碎设备在生产超细粉体方面有取代机械式粉碎机的趋势。
但是现有的气流粉碎工艺方法采用压縮空气还存在加热气体需要耗能以及能量 转换过程中能耗大的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有气流粉碎工艺方法能耗大的问题，提供一种利用工厂余 热来加热气体使之成为过热蒸汽以提高能源利用率、减少能源消耗，以制备超微细粉体，以 使所制备的粉体能够满足水泥或混凝土、高分子填料、陶瓷、造纸、药材加工、食品加工等领 域。 本发明的目的通过下述技术方案来实现 利用工厂余热制备超微细粉体的方法，包括如下步骤 a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中； b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互
碰撞以粉碎； c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；
所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm 所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5 100iim的细粉和粒径范围 为5ym以下的超微粉体。 对于粒径大于2mm的物料，还包括在步骤a之前的步骤a0，即将物料预粉碎至粒径 小于2mm。 所述需粉碎的物料是天然矿石或工业固体废弃物或中药材。
所述需粉碎的物料是石灰石或石英矿石或粘土 。 所述需粉碎的物料是粉煤灰或煤渣或矿渣或钢渣或磷渣。 所述工厂余热是水泥厂余热或火电厂余热或钢铁厂余热。 所述步骤c采用调节选粉机的频率来对粉碎的物料进行分级收集。 本发明采用上述方法，充分利用了工厂余热，克服了传统粉磨方式能耗高的缺点；
利用工厂余热的过热蒸汽，再利用喷嘴将其加速到超音速，物料间相互冲击、摩擦、剪切以
达到粉碎目的，通过调节涡轮选粉机的频率可以根据需要制备不同细度的超微细粉体。 工厂余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就
是多余、废弃的能源，它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣
余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行
业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17% 67%，可回收利用的余热资源约为余热总
资源的60%，例如火电厂低品位过热蒸汽、水泥厂余热、钢铁厂余热等。 因此，采用上述方法的本发明，与现有技术相比，具有如下优点 (1)工业余热易得而且价格便宜； (2)以工业余热作动力的超微粉体制备设备减少了中间的能源转换过程，降低了 能量消耗，因而节能效果非常显著，其能量转换形式为燃料一余热的势能和热能一余热的 动能一物料颗粒的微细化；与压縮空气气流磨相比，能量转换少了二个损失较大的过程，即 余热的势能一电能，电能一压縮空气的势能；燃料转化为电能的过程中，能量损失十分严 重，即使是高参数蒸汽动力厂，其实际效率也只有40%左右；而燃料转化为余热势能与热 能的效率通常在76% 87%，以工业余热作动力的微纳粉体制备设备的能耗远远低于空 气气流磨； (3)蒸汽工质的压强可以很高，且其成本并不因为压强的提高而直线上升。因此， 可以采用压强比空气工质压强高得多的过热蒸汽进行气流粉碎； (4)以1. 0MPa的压縮空气为介质的气流磨，其粉碎速度_一喷嘴出口产生的高速 气流只能达到2马赫左右；而以1. 0MPa的过热蒸汽作介质的气流磨，其粉碎速度-一 喷嘴 出口产生的高速气流能达到3马赫左右。可见，蒸汽气流磨的粉碎力远远高于压縮空气；
(5)蒸汽工质因为临界速度高，动能大。过热蒸汽的动能比空气高170%。粉碎同 样的物料，蒸汽工质的气固比较之空气工质的气固比为小。所以粉碎单位重量的物料，过热 蒸汽工质的成本，大约只有空气工质成本的四分之一 ； (6)在同一温度下，过热蒸汽的粘度比空气低得多。高的临界速度又配合有低的粘 度。据有关研究介绍在相同的压力、温度条件下，用小分子量的余热粉碎物料，比用压縮空 气作介质能得到更细的产品。
图1是本发明的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1 :
对低等级的粉煤灰进行超微细粉碎的方法如下 a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中； b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互
碰撞以粉碎； c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；
所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm ; 所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5 100 m的细粉和粒径范围 为5ym以下的超微粉体。 所制备的超细粉煤灰粒径在2. 5 lOym之间，各项性能指标均达到了 I级粉煤 灰标准，与外加剂适应性良好。应用于混凝土中也取得了优良的效果，能有效的改善混凝土 的和易性，等量取代20%水泥，所配制的混凝土具有较高的力学强度。
实施例2 : a0.将矿渣先经球磨机预粉碎磨至粒径在2mm以下； a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中； b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互
碰撞以粉碎； c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集； 所制备的矿渣微粉比表面积达450m7kg，具有较高活性，作为掺合料掺入混凝土 中，大幅度提高混凝土的致密度，同时能使混凝土的一系列性能得到显著改善，并能有效降 低成本。经测试，其各项性能指标均达到S75级矿渣粉标准。
实施例3 : 对磷渣进行超微细粉体加工的方法如下 a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中； b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互
碰撞以粉碎； c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；
所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm ; 所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5 100 m的细粉和粒径范围 为5ym以下的超微粉体。 对磷渣进行上述超微细粉碎加工后，比表面积达到500m7kg以上，其对混凝土具 有很大的缓凝作用，可以降低施工强度，保证混凝土结合完好；掺该磷渣微粉的混凝土抗裂 性在长龄期时优于掺粉煤灰混凝土，而该混凝土性价比优越，具有很好的技术性、社会性和 经济性效应。利用用10% _25%的超细磷渣微粉替代水泥配制出C20 C40系列高性能商 品混凝土，坍落度大于20cm， 28d强度为20MPa 50MPa。
实施例4: 利用水泥窑尾余热对水泥原材料进行超微细粉体加工的方法如下
a.将水泥窑尾余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中；
b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互 碰撞以粉碎；
c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；
所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm ; 所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5 100 m的细粉和粒径范围 为5ym以下的超微粉体。 采用上述方法将生料粉磨至比表面积300m7kg，可以有效提高其在预分解窑内的 分解效率。对比用球磨机进行粉碎，节能达20%以上。
实施例5 : a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中； b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互
碰撞以粉碎； c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；
所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm ; 所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5 100 m的细粉和粒径范围 为5ym以下的超微粉体。 采用上述方法可以将物料粉碎至亚微米级。如将粉煤灰粉磨至D(0.5)= 1. 59 m，并经过表面改性处理后，有28. 07 %的颗粒粒径小于1 y m，可以在橡胶、塑料制 品、油漆等高分子材料中得到很好的应用，并且还能起到一定的功能性作用。
权利要求
利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，包括如下步骤a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中；b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互碰撞以粉碎；c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm；所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5～100μm的细粉或粒径范围为5μm以下的超微粉体。
2. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，对于粒径大于2mm的物料，还包括在步骤a之前的步骤a0，即将物料预粉碎至粒径小于2mm。
3. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是天然矿石或工业固体废弃物或中药材。
4. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是石灰石或石英矿石或粘土 。
5. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是粉煤灰或煤渣或矿渣或钢渣或磷渣。
6. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，所述工厂余热是水泥厂余热或火电厂余热或钢铁厂余热。
7. 如权利要求1所述利用工厂余热制备超微细粉体的方法，其特征在于，所述步骤c采用调节选粉机的频率来对粉碎的物料进行分级收集。
全文摘要
本发明公开了利用工厂余热制备超微细粉体的方法，属于对固体物料进行粉碎以制备粉体的方法，特别涉及一种利用工厂余热作为动力，制备超微细粉体的方法，目的是解决现有气流粉碎工艺方法能耗大的问题，包括如下步骤a.将工厂余热的过热蒸汽和需粉碎物料加入到超微细粉体制备装置中；b.过热蒸汽通过伸入超微细粉体制备装置的喷嘴，形成超音速气流带动物料相互碰撞以粉碎；c.对物料粉碎后形成的超微细粉体进行分级并收集；所述步骤a中，需粉碎的物料粒径小于2mm；所述步骤c中，形成的超微细粉体包括粒径范围为5～100μm的细粉或粒径范围为5μm以下的超微粉体。
文档编号B02C19/06GK101716547SQ20081004625
公开日2010年6月2日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者严云, 卢忠远, 徐迅, 齐砚勇 申请人:卢忠远