一种特种超细粉体的制备装置的制作方法

本发明涉及微纳米粉体技术和军民融合技术领域，具体涉及一种特种超细粉体的制备装置。

背景技术：

超细粉体，如军民领域特种高分子超细粉体、生物活性材料与保健品超细粉体等，已经在强军巩固国防、促进高端新材料发展、提高人民群众健康水平等方面发挥越来越重要的作用，这也对超细粉体的品质提出了更高的要求。对这些材料进行超细化粉碎，需施加很强的强剪切粉碎力场。然而，当前能产生强剪切粉碎力场的设备，如一种高分子材料粉体的制备装置(专利申请号：201810881474.x)或磨盘粉碎机，虽然能对聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)等耐热和具有脆性的高分子材料进行超细化粉碎，但不能满足低熔点或低玻璃化转变温度(如尼龙)、高弹性或高强度(如超高分子量聚乙烯)等高分子材料超细化粉碎的要求，也不能满足油性材料(芝麻、葵花籽等)、糖性材料(枸杞等)等物料超细化粉碎的要求。这是因为，这些粉碎设备在提供强剪切粉碎力场的同时，也产生了大量的热量，使粉碎过程温度急剧上升至80℃甚至100℃以上，导致物料发粘、结块、活性成分丧失等后果，进而无法进行有效超细化处理；或者物料本身就具有粘性，需预冻处理后才能进行超细化粉碎。

低温冷冻粉碎设备可以对低熔点或低玻璃化转变温度的高分子材料、油性材料、糖性材料等进行粉碎，但存在产物粒度分布不均匀、成本较高、粉碎后产品易吸湿、后处理复杂等问题，也不能满足这些材料高品质精加工的要求。因此，迫切需要研制出一种特种超细粉体的制备装置，不仅能够对物料进行预冷脆化，还能确保粉碎过程温度始终小于50℃(或者30℃)，进而实现低熔点或低玻璃化转变温度的高分子材料、油性材料、糖性材料等特殊物料的高品质超细化精加工处理，还能兼顾普通高分子材料，含油、糖量较少的食品及中草药等材料的超细化粉碎。

技术实现要素：

本发明的目的是针对低熔点或低玻璃化转变温度的高分子材料、油性材料、糖性材料等超细化制备难题，提供一种特种超细粉体的制备装置。

本发明提供的一种特种超细粉体的制备装置，包括：

一进料仓，与进料仓固连的为螺旋输送器；

所述的进料仓将粉碎物料通过螺旋输送器输送到与螺旋输送器相连的预冷仓；

该预冷仓用于通过液氮预冷脆化物料；

另设有一连通预冷仓的螺旋进料器将经预冷脆化物料输入粉碎室；预冷仓的侧壁连接有液氮储罐；

所述的粉碎室内部设有固定齿盘与活动齿盘；粉碎室内还设置有粗分级叶轮；

所述的粉碎室的一侧通过管道与送风系统连接；

所述的粉碎室的上端通过管道与分级仓连接；

该分级仓下端通过管道与预冷仓的顶部连接，分级仓上端通过管道连接旋风分离器的气流入口；所述的分级仓内设置精分级叶轮；

旋风分离器的物料出口连接有收集仓，旋风分离器的气流出口与除尘器的气流入口通过管道连接；除尘器的气流出口通过管道与引风机连接；

粉碎室始终送风系统所提供的冷风中，确保粉碎室在低温下进行工作。

进一步的，粉碎室3内固定齿盘的材质为不锈钢或耐磨合金钢，活动齿盘的材质可为高强度合金刚，活动齿盘高速旋转线速度在30～180m/s；粉碎室3内还设置了温度传感器，实时监测粉碎过程温度。

进一步的，粗分级叶轮2的叶片间隙为10～30mm。

进一步的，送风系统1所提供的气体可以为空气，也可以为氮气或其他惰性气体，实现物料的防爆、防氧化粉碎；送风系统1的进风端还可与引风机13的出风端连接，实现惰性气体循环利用。

进一步的，送风系统1的出风端(后端)、引风机13的进风端(前端)还可设置气体流量计，实时监测粉碎过程气体流量。

进一步的，分级仓9外壁设置了气锤，可定时对分级仓9进行锤动，防止物料粘壁。

进一步的，精分级叶轮10的叶片间隙为1～15mm。

进一步的，预冷仓5内设置了温度传感器，可对物料温度进行实时监测；还设置了可视窗口，方便观察物料情况。

进一步的，旋风分离器11可为1级、2级或多级串联模式，在旋风分离器11外壁安装气锤，定时对旋风分离器11进行锤动，防止物料粘壁。

进一步的，除尘器13可以为布袋除尘器或水膜除尘器，并且可以为1级、2级或多级串联模式，其内部设置了气体反吹装置或液体反冲装置，防止物料堵塞微孔且便于清洗。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明能够实现低熔点或低玻璃化转变温度的高分子材料、油性材料、糖性材料等超细化制备。2、本发明的粉碎室始终在冷风“浸泡”中进行，粉碎过程温度较低，能够实现物料活性保持，并且适用于热敏性材料的超细化粉碎。3、本发明的装置设置了粗、精两级分级叶轮，既能够避免物料过度粉碎、节约能耗、降低粉碎温度，又能够精确控制产品粒度，提升产品的品质。4、本发明的装置适用范围广，可用于中草药、食品、化工、制药等行业的物料粉碎，生产过程连续化、自动化进行，装置易于放大，能够实现工业化生产且易于推广应用。

附图说明

图1为本发明所述的粉碎装置结构示意图。

图2为实施例粉碎后upe的sem图。

图中：1、送风系统；2、粗分级叶轮；3、粉碎室；4、螺旋进料器；5、预冷仓；6、液氮储罐；7、螺旋输送器；8、进料仓；9、分级仓；10、精分级叶轮；11、旋风分离器；12、收集仓；13、除尘器；14、引风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案:包含粉碎室3，粉碎室3内设置有固定齿盘和活动齿盘，固定齿盘和活动齿盘之间的间隙为0.5～15mm、活动齿盘的直径在200～2000mm；粉碎室3内还设置有粗分级叶轮2，粗分级叶轮2的转速为2000～4000rpm；粉碎室3的一侧通过管道与送风系统1连接、另一侧通过螺旋进料器4与预冷仓5的下端连接，粉碎室3的上端通过管道与分级仓9连接；送风系统1所提供的冷风温度在-5℃～20℃；预冷仓5的侧壁连接有液氮储罐6，预冷仓5通过螺旋输送器7与进料仓8连接；分级仓9内设置精分级叶轮10，精分级叶轮10的转速为3000～7000rpm；分级仓9下端通过管道与预冷仓5的顶部连接，分级仓9上端通过管道连接旋风分离器11的气流入口；旋风分离器11的物料出口连接有收集仓12，旋风分离器11的气流出口与除尘器13的气流入口通过管道连接；除尘器13的气流出口通过管道与引风机14连接；所有管道连接均采用快装式结构。

本发明的基本原理：首先将待粉碎物料自动输送至预冷仓中，经液氮冷冻脆化；然后将脆化物料自动输入粉碎室内，对其施加强剪切粉碎力场，使其迅速被超细化；粉碎室“浸泡”在送风系统所提供的冷风中，产生的热量被快速带走，始终确保粉碎过程在较低温度下进行；被粉碎后物料经粗分级叶轮分级后离开粉碎室，进一步被精分级叶轮分级，未达到粉碎要求的物料经管道重新进入预冷仓中，再次被冷冻脆化后进入粉碎室。达到粉碎要求的物料进入后续分离系统和收集系统，实现气固分离并被收集。

进一步的，粉碎室3内固定齿盘的材质为不锈钢或耐磨合金钢，活动齿盘的材质可为高强度合金刚，活动齿盘高速旋转线速度在30～180m/s；粉碎室3内还设置了温度传感器，实时监测粉碎过程温度。

进一步的，粗分级叶轮2的叶片间隙为10～30mm。

进一步的，送风系统1所提供的气体可以为空气，也可以为氮气或其他惰性气体，实现物料的防爆、防氧化粉碎；送风系统1的进风端还可与引风机13的出风端连接，实现惰性气体循环利用。

进一步的，送风系统1的出风端(后端)、引风机13的进风端(前端)还可设置气体流量计，实时监测粉碎过程气体流量。

进一步的，分级仓9外壁设置了气锤，可定时对分级仓9进行锤动，防止物料粘壁。

进一步的，精分级叶轮10的叶片间隙为1～15mm。

进一步的，预冷仓5内设置了温度传感器，可对物料温度进行实时监测；还设置了可视窗口，方便观察物料情况。

进一步的，旋风分离器11可为1级、2级或多级串联模式，在旋风分离器11外壁安装气锤，定时对旋风分离器11进行锤动，防止物料粘壁。

进一步的，除尘器13可以为布袋除尘器或水膜除尘器，并且可以为1级、2级或多级串联模式，其内部设置了气体反吹装置或液体反冲装置，防止物料堵塞微孔且便于清洗。

实施例

1.将10kg超高分子量聚乙烯加入进料仓，启动螺旋输送器将其输送到预冷仓，向预冷仓中通入液氮使超高分子量聚乙烯的温度降至-150℃；

2.设置粉碎室内固定齿盘和活动齿盘的间隙为3mm，活动齿盘的直径为500mm；

3.启动送风系统和引风机，控制冷风温度在8～10℃；启动粉碎主机，使活动齿盘作高速旋转运动，旋转线速度为80m/s；

4.设置粗分级叶轮的叶片间隔为20mm，转速为3000rpm；精分级叶轮的叶片间隔为10mm，转速为5000rpm；启动分级叶轮；

5.启动螺旋进料器，将冷冻脆化后的超高分子量聚乙烯输送至粉碎室，控制进料速度，使粉碎过程温度始终小于50℃；

6.被粉碎后的物料经粗分级叶轮初步分级后快速逸出粉碎室到达精分级叶轮，进一步被精分级叶轮精确分级，未达到粉碎要求的物料经管道重新进入预冷仓，冷冻脆化后再次进入粉碎室。

7.达到粉碎要求的物料进入后续1级旋风分离器中完成气固分离后被收集；采用1级布袋除尘器对气体进行除尘净化；

8.取粉碎后样品进行扫描电子显微镜观察，如图2所示，结果表明：颗粒尺寸小于50μm、大小分布比较均匀。