一种旋转流化床研磨粉碎装置及方法与流程

本发明涉及及非金属物料的干法粉碎技术领域，特别是一种旋转流化床研磨粉碎装置及方法。

背景技术：

非金属物料涉及到生活及工业生产中的方方面面，在非金属矿、化工、冶金、食品、医药、饲料、涂料、塑料、橡胶等行业得到广泛的应用，对于非金属物料的超细粉碎是其加工利用的重要环节。干法粉碎技术特别是气流磨技术在物料的超细粉碎作业中占据着重要的地位。然而目前气流磨技术为保证喷出物料的超音速，对于喷嘴的设计及材质，引风（或鼓风）装置的性能都具有较高的要求，导致附属设备较多，主体结构较为复杂，生产工艺较为繁琐，在保障物料粉碎效果的同时难以实现设备的大型化及节能化。

技术实现要素：

本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种装置简单、操作方便、可用于非金属物料的旋转流化床研磨粉碎装置及方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种旋转流化床研磨粉碎装置，包括研磨粉碎装置和分级装置，所述研磨粉碎装置包括研磨筒体，研磨筒体顶部设有排料口，所述研磨筒体内固定有将研磨筒体内部空间由上至下分割为研磨腔室和空气室的气体分布板，研磨腔室的一侧壁设有原料进料口，空气室一侧壁设有进风管，进风管连接到第一风机的出风口，所述进风管内设有第一电磁蝶阀，位于气体分布板上方的研磨腔室内侧壁周向固定有研磨壁，研磨腔室内设有研磨球，贯穿气体分布板上方的研磨腔室和研磨壁均布有若干根呈螺旋分布的切向进风管，切向进风管的端部与设置在研磨筒体外的环形风管相连通，所述环形风管两侧分别连接有进气管，进气管的端部连接到第二风机的的出风口，所述进气管内设有第二电磁蝶阀；

所述分级装置包括一级分级旋流器和二级分级旋流器，一级分级旋流器的进料口与研磨腔室顶部的排料口连通，一级分级旋流器的底流口通过管道连接到研磨腔室的侧壁与研磨腔室内部连通，一级分级旋流器的底流口内设有第三电磁蝶阀；所述一级分级旋流器的溢流口通过管道连接二级分级旋流器的进料口，二级分级旋流器的底流口内设有第四电磁蝶阀。

进一步，所述研磨壁为环形分布在研磨腔室内侧壁的碳化硅涂层，研磨壁呈外凸状，所述研磨壁高度为100mm。

进一步，所述进风管内的第一电磁蝶阀用于调节向空气室内的进气风速，第一电磁蝶阀调节进气风速包括两个阶段：第一阶段调节进气风速为5-10m/s，第二阶段调节进气风速为15-20m/s；所述进气管内的第二电磁蝶阀用于调节向研磨腔室内的进气风速，其调节进气风速为10-15m/s。

进一步，所述气体分布板上均匀布有开孔率为10%-20%的圆孔。

进一步，所述研磨筒体下部呈圆柱状，直径为1000mm，高为2000mm；上部为锥形，锥角为120°。

进一步，所述研磨球为中空的碳化硅球体，数量为1个，所述研磨球的直径为50mm。

优选地，所述切向进风管设置为六根。

优选地，所述原料进料口内设有第一逆止阀，一级分级旋流器的底流口通过管道与研磨腔室的侧壁连接处设有第二逆止阀。

另外，本发明还提供了一种旋转流化床研磨粉碎方法，使用上述旋转流化床研磨粉碎装置进行研磨粉碎，具体步骤如下：

步骤一、开启第一风机，通过调节第一电磁蝶阀使进风管的气流速度调至5-10m/s范围内，并通过气体布风板在研磨腔室内成上升气流；开启第二风机，通过调节两个第二电磁蝶阀使进气管的气流速度调至10-15m/s范围内，通过切向进风管在研磨腔室内成旋转气流促使研磨球沿研磨壁做离心旋转运动；

步骤二、将原料经原料进料口给入到研磨腔室内部，进入气体分布板上；原料在上升气流作用下呈分散状态，并在旋转气流作用下作离心旋转运动，物料相互碰撞、摩擦粉粹，同时经研磨球与研磨壁间的相互研磨粉碎至适当粒级；

步骤三、通过调节第一电磁蝶阀使进风管的气流速度调至15-20m/s范围内，此时研磨粉碎后的物料在上升气流作用下呈扬析状态，上升至研磨腔室顶部，经排料口进入一级分级旋流器，细颗粒则经一级分级旋流器溢流口进入二级分级旋流器，此时合格粒级物料将经二级分级旋流器底流口成为成品排出；其中粗颗粒经一级分级旋流器底流口重新进入研磨腔室内部参与下次研磨粉碎过程；

步骤四、当二级分级旋流器底流口无成品出现时，循环步骤一-步骤三，直至二级分级旋流器底流口再无成品出现时，完成整个研磨粉碎过程。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本装置设计合理，装置简单，操作方便，为非金属物料的研磨粉碎提供了一种新的途径。

2）本装置首次采用上升气流与旋转气流相结合的方式，有效提高了物料的分散度，避免了物料在研磨过程中出现的压实及聚团现象，增加了物料与研磨球及研磨壁之间的接触率，有利于物料的有效研磨粉粹。

3）本装置中研磨球并非采用传统的动力旋转装置进行驱动，其动力来源于切向进气管给入的旋转气流。由于研磨球采用中空设计，在旋转气流的推动下可实现沿研磨壁做离心旋转运动，从而对两者中间的物料进行碾压。

4）本装置改变了传统气流磨单一的物料自身碰撞粉碎模式，采用旋转气流促使物料高速旋转，在发生自身摩擦、碰撞粉碎的同时，由于自身离心力的作用与研磨壁之间发生摩擦粉碎，且在由旋转气流驱动的旋转研磨球的碾压作用以及旋转研磨球与研磨壁间的摩擦作用下，其物料粉碎过程得以进一步强化，三种粉碎方式的结合有效提高了物料的研磨粉碎率。

5）本装置摒弃了传统分级轮的分级方式，采用二级分级旋流器装置，能够实现非金属物料的超细化制备，广泛应用于能源、化工、材料等其他领域。

6）本方法中物料的研磨粉碎与运输过程采用分阶段进行的方式，通过调节上升气流风速，促使物料的状态发生变化，由研磨粉碎时的分散状态改变为运输时的杨析状态，简化了相关流程，更利于各过程的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主体装置结构剖视图。

图中附图标记：1、二级分级旋流器；2、二级分级旋流器的溢流口；3、二级分级旋流器的底流口；3a、第四电磁蝶阀；4、一级分级旋流器；5、一级分级旋流器的底流口；5a、第三电磁蝶阀；6、研磨筒体；61、研磨腔室；7、排料口；8a、第一逆止阀；8b、第二逆止阀；9、原料进料口；10、进气管；10a、第二电磁蝶阀；11、研磨壁；12、研磨球；13、气体分布板；14、空气室；15、进气管；15a、第一电磁蝶阀；16、第二风机；17、第一风机；18、环形风管；19、切向进气管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

如图1、图2所示，本实施例的一种旋转流化床研磨粉碎装置，包括研磨粉碎装置和分级装置，所述研磨粉碎装置包括研磨筒体6，本实施例中，研磨筒体6下部呈圆柱状，直径为1000mm，高为2000mm；上部为锥形，锥角为120°；研磨筒体6顶部设有排料口7，所述研磨筒体6内固定有将研磨筒体6内部空间由上至下分割为研磨腔室61和空气室14的气体分布板13，气体分布板13上均匀布有开孔率为10%-20%的圆孔，研磨腔室61的一侧壁设有原料进料口9，空气室14一侧壁设有进风管15，进风管15连接到第一风机17的出风口，所述进风管15内设有第一电磁蝶阀15a，进风管15内的第一电磁蝶阀15a用于调节向空气室14内的进气风速，第一电磁蝶阀15a调节进气风速包括两个阶段：第一阶段调节进气风速为5-10m/s，该阶段主要作用是使原料在上升气流作用下呈分散状态；第二阶段调节进气风速为15-20m/s，该阶段主要作用是使研磨粉碎后的物料在上升气流作用下呈扬析状态；位于气体分布板13上方的研磨腔室61内侧壁周向固定有研磨壁11，研磨壁11为环形分布在研磨腔室61内侧壁的碳化硅涂层，研磨壁11呈外凸状，所述研磨壁11高度为100mm；研磨腔室61内设有一个研磨球12，该研磨球12为中空的碳化硅球体，研磨球12的直径为50mm；贯穿气体分布板13上方的研磨腔室61和研磨壁11均布有六根呈螺旋分布的切向进风管19，六根切向进风管19位于同一个圆周上，切向进风管19的端部与设置在研磨筒体6外的环形风管18相连通用于向研磨腔室61内形成旋转气流；所述环形风管18两侧分别连接有进气管10，进气管10的端部连接到第二风机的16的出风口，所述进气管10内设有第二电磁蝶阀10a，进气管10内的第二电磁蝶阀10a用于调节向研磨腔室61内的进气风速，其调节进气风速为10-15m/s，旋转气流用于使进入研磨腔室61内的物料与研磨球12沿研磨壁11做离心旋转运动，同时将物料经研磨球12与研磨壁11间的相互研磨粉碎；

所述分级装置包括一级分级旋流器4和二级分级旋流器1，一级分级旋流器4的进料口与研磨腔室61顶部的排料口7连通，一级分级旋流器4的底流口5通过管道连接到研磨腔室61的侧壁与研磨腔室61内部连通，一级分级旋流器4的底流口5内设有第三电磁蝶阀5a；所述一级分级旋流器4的溢流口2通过管道连接二级分级旋流器1的进料口，二级分级旋流器1的底流口3内设有第四电磁蝶阀3a。

需要说明的是，本实施例中的所有电磁蝶阀都可以直接在市面上购买来安装使用，其具体的安装结构为本领域的常识，因此，本实施例不再赘述。

另外，本实施例中的第一电磁蝶阀15a、第二电磁蝶阀10a、第三电磁蝶阀5a、第四电磁蝶阀3a可以采用单独的控制器来进行控制，其控制调节方法为本领域的常规操作本实施例不再赘述。

本实施例的旋转流化床研磨粉碎装置，通过研磨腔室61下部切向进风管19产生的旋转气流以及底部气体分布板13产生的上升气流的结合，促使物料在研磨腔室61内呈分散状态，并在自身的摩擦、碰撞作用下发生粉碎；而部分物料又在旋转气流的作用下产生高速旋转，从而在自身离心力的作用下与研磨壁11之间发生摩擦粉碎；同时在由旋转气流驱动的旋转的研磨球12的碾压作用以及研磨球12与研磨壁11间的摩擦作用下，物料的粉碎过程得以进一步强化。然后当研磨粉碎过程完成后通过第一电磁蝶阀15a调节上升气流速度，使粉碎后的物料由分散状态变为杨析状态，由研磨腔室61顶部出料口7依次进入一级分级旋流器4和二级分级旋流器1进行分级。

在实际使用过程中，为了防止原料在研磨腔室61内被研磨粉碎后的颗粒从原料进料口9和一级分级旋流器4的底流口5溢出，所述原料进料口9内设有第一逆止阀8a，一级分级旋流器4的底流口5通过管道与研磨腔室61的侧壁连接处设有第二逆止阀8b。第一逆止阀8a和第二逆止阀8b可以直接在市面上购买了安装使用，其具体的安装结构为本领域的常识，因此，本实施例不再赘述。

使用本实施例的旋转流化床研磨粉碎装置可以对非金属物料（本实施例以饲料为例）进行研磨粉碎，其具体步骤如下：

步骤一、开启第一风机17，通过调节第一电磁蝶阀15a使进风管15的气流速度调至5-10m/s范围内，并通过气体布风板13在研磨腔室6内成上升气流；开启第二风机16，通过调节两个第二电磁蝶阀10a使进气管10的气流速度调至10-15m/s范围内，通过切向进风管19在研磨腔室61内成旋转气流促使研磨球12沿研磨壁11做离心旋转运动；

步骤二、将原料经原料进料口9给入到研磨腔室61内部，进入气体分布板13上；原料在上升气流作用下呈分散状态，并在旋转气流作用下作离心旋转运动，物料相互碰撞、摩擦粉粹，同时经研磨球12与研磨壁11间的相互研磨粉碎至适当粒级；

步骤三、通过调节第一电磁蝶阀15a使进风管15的气流速度调至15-20m/s范围内，此时研磨粉碎后的物料在上升气流作用下呈扬析状态，上升至研磨腔室61顶部，经排料口7进入一级分级旋流器4，细颗粒则经一级分级旋流器4溢流口进入二级分级旋流器1，此时合格粒级物料将经二级分级旋流器的底流口3成为成品排出；其中粗颗粒经一级分级旋流器的底流口5重新进入研磨腔室61内部参与下次研磨粉碎过程；

步骤四、当二级分级旋流器的底流口3无成品出现时，循环步骤一-步骤三，直至二级分级旋流器1底流口3再无成品出现时，完成整个研磨粉碎过程。

综述，本发明采用上升气流结合旋转气流的方式在较低风速下实现了物料的分散及碰撞，减少了喷嘴设备和相关环节，同时增加研磨球和研磨壁的研磨作用，促使物料粉碎地更加均匀彻底，在实现节能的同时保证了物料的粉碎效果；再经一级分级旋流器和二级分级旋流器进行分级能够制备了超细化颗粒。此外本发明所述装置结构简单紧促，更适合于大型化设计及布置，能很好地满足现代化生活及工业生产的需要。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。