一种超细粉体研磨制备装置及方法

本发明涉及粉体制备技术领域，具体涉及一种超细粉体研磨制备装置及方法。

背景技术：

雷蒙机具有优秀的磨粉性能，可将重晶石、方解石、白云石、石灰石、活性炭、水泥、磷矿石、石膏等多种原料高效研磨，制成细粉体，广泛应用于工业生产、日常生活等多个领域。传统雷蒙机包括磨辊、磨环、铲刀、选粉机、鼓风机等部分，其基本工作原理为：物料进入雷蒙机磨室内，磨辊在电极驱动下绕着垂直轴线公转，同时本身自转，在离心力作用下磨辊向外摆动，紧压磨环，铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间，在磨辊的滚动碾压下物料被破碎成细粉。

传统雷蒙机虽然可以实现物料研磨，但仍存在研磨效率低、研磨时间长，能耗高、难以制备超细粉体等问题，从而限制了该类设备的工作效率，增加了磨粉成本。因此，迫切需要开发一种新型研磨设备，以提升研磨效率、提高产能，满足实际生产需要。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种超细粉体研磨制备装置及方法，来解决传统雷蒙机的研磨效率低、研磨时间长、能耗高、难以制备超细粉体等问题。本发明采用的技术手段如下：

一种超细粉体研磨制备装置，包括壳体、第一研磨机构、第二研磨机构、筛选装置和第一风机，所述壳体上设有进料口和出料口，所述第一研磨机构设于所述壳体的底部，所述第一研磨机构包括第一驱动装置、第一减速机、第一主轴和磨盘，所述第一驱动装置与所述第一减速机相连，所述第一减速机与所述第一主轴相连，所述第一主轴与所述磨盘连接，所述磨盘设于所述壳体内，所述磨盘能以所述第一主轴为旋转轴进行旋转，所述第二研磨机构设于所述第一研磨机构的顶部，所述第二研磨机构包括第二驱动装置、第二减速机、第二主轴、转台支撑架和磨辊，所述第二驱动装置与所述第二减速机相连，所述第二减速机与所述第二主轴相连，所述第二主轴与所述转台支撑架连接，所述转台支撑架与所述磨辊固定连接，所述转台支撑架和磨辊能以所述第二主轴为旋转轴进行旋转，所述磨辊伸入所述磨盘内，并与所述磨盘配合研磨，所述壳体上设有第一进风口，所述第一进风口的高度低于所述磨盘的底部高度，所述第一进风口与所述第一风机相连，所述出料口处设有能筛选粉体粒径的筛选装置。

优选地，所述磨盘包括磨环、底座和风孔，所述风孔贯穿所述底座，所述磨环的内壁与所述磨辊侧面相抵，所述磨辊和所述磨盘的转动方向相反。

优选地，所述壳体上设有第二进风口，所述第二进风口的高度高于所述磨盘的顶部高度，所述第二进风口与第二风机相连，所述第二进风口的气流方向与所述磨盘的周边相切。

优选地，所述筛选装置包括第三驱动装置、第三主轴和选粉机，所述第三驱动装置通过所述第三主轴与所述选粉机连接，所述选粉机设于所述磨盘和出料口之间。

优选地，还包括承载架，所述第一驱动装置和第一减速机固定于所述承载架上，所述第一主轴伸入所述壳体内，并与所述磨辊的中心连接，所述第一主轴与所述第二主轴的轴线重合，所述第二主轴与所述转台支撑架的中心连接，所述转台支撑架的周边均匀分布有至少两个磨辊，所述磨盘的直径为所述壳体直径的2/3-5/6。

优选地，所述第一驱动装置和第二驱动装置为电机，所述磨盘和磨辊采用钢材或陶瓷材质。

一种应用上述超细粉体研磨制备装置的方法，包括如下步骤：

s1、通过进料口将物料送入磨盘内，开启第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置带动第一减速机工作，并由第一减速机带动第一主轴和磨盘转动，第二驱动装置带动第二减速机工作，并由第二减速机带动第二主轴、转台支撑架和磨辊转动；

s2、开启第一风机和第二风机，从第一进风口和第二进风口同时向壳体内鼓气，在壳体内形成螺旋向上的旋流空气，协助物料研磨；

s3、开启第三驱动装置，通过第三主轴带动选粉机工作。

优选地，步骤s1中，第一主轴和第二主轴的转动方向相反，磨盘和磨辊的转速均为50-800转/min。

优选地，所述第一风机和第二风机与旋风分离器的废气管连接。

优选地，所述选粉机筛选的粉体粒径范围为80-12000目。

与现有技术比较，本发明所述的一种超细粉体研磨制备装置及方法的有益效果为：

1、采用大扭矩、大功率电机连接磨辊和磨盘，磨辊和磨盘相互之间作反向高速转动，配合与磨辊或磨盘转动方向相反的风力运动，对原料具有强力压碎作用、高速摩擦作用、甚至具有加速碾压和磨碎作用，可在较短时间将物料磨成超细粉体。

2、物料筛分效率高，出料粒径可控性强。出料的粒径筛选不仅依赖于选粉机，还可通过控制机体内螺旋上升的风力大小进行粒径筛选。粒径较小的细颗粒粉体可以在风力携带下到达选粉机，而粒径较大的粗颗粒因无法随风上升而降落至磨盘，通过控制风力大小可以调控到达选粉机的粉体粒径。

3、通用性好。本装置和方法可广泛用于多种粉体研磨加工，包括氧化镁、氢氧化镁、各种粉体药品等，也可用于物料混合、化学反应等用途。

4、结构简单，操作灵活方便，运行能耗低，可实现超细粉体宏量、连续制备。

附图说明

图1是本发明中研磨制备装置的整体结构示意图。

图2是本发明中磨盘的结构示意图。

图3是本发明实施例2中所制备的粉体颗粒粒径分布图。

图中，1、壳体；2、第一研磨机构；3、第二研磨机构；4、筛选装置；5、第一风机；6、第二风机；11、进料口；12、出料口；13、承载架；14、第一进风口；15、第二进风口；21、第一驱动装置；22、第一联轴器；23、第一减速机；24、第一主轴；25、磨盘；31、第二驱动装置；32、第二联轴器；33、第二减速机；34、第二主轴；35、转台支撑架；36、短轴；37、磨辊轴；38、稳定杆；39、磨辊；41、第三驱动装置；42、第三主轴；43、选粉机；251、磨环；252、底座；253、风孔。

具体实施方式

实施例1：

如图1-2所示，一种超细粉体研磨制备装置，包括壳体1、第一研磨机构2、第二研磨机构3、筛选装置4和第一风机5。壳体1为中空结构，壳体1上设有进料口11和出料口12，进料口11设置于壳体1的侧面，出料口12设置于壳体1的顶部。第一研磨机构2设于壳体1的底部，第一研磨机构2包括第一驱动装置21、第一减速机23、第一主轴24和磨盘25，第一驱动装置21通过第一联轴器22与第一减速机23连接，第一减速机23的输出端与第一主轴24的一端相连，第一主轴24的另一端与磨盘25连接。磨盘25设于壳体1内，磨盘25能以第一主轴24为旋转轴进行旋转，待研磨物料通过进料口11送入磨盘25中进行研磨。第二研磨机构3设于第一研磨机构2的顶部，第二研磨机构3包括第二驱动装置31、第二减速机33、第二主轴34、转台支撑架35和磨辊39，第二驱动装置31通过第二联轴器32与第二减速机33相连，第二减速机33的输出端与第二主轴34的一端相连，第二主轴34的另一端与转台支撑架35连接。转台支撑架35与磨辊39固定连接，转台支撑架35和磨辊39能以第二主轴34为旋转轴进行旋转，磨辊39伸入磨盘25内，并与磨盘25配合研磨。

壳体1上设有第一进风口14，第一进风口14与第一风机5相连，第一进风口14的高度低于磨盘25的底部高度，出料口12处设有能筛选粉体粒径的筛选装置4。第一风机5提供风力使得磨盘25内被研磨的物料能随气流从出料口12排出，粒径合格的粉体颗粒会顺利通过筛选装置4，而粒径较大的物料会被阻止，从而返回至磨盘25中继续研磨，直至其粒径符合要求。同时可通过控制第一风机5的风量大小进行粒径筛选，粒径较小的细颗粒粉体(较轻的物料)可以在风力携带下到达选粉机43，而粒径较大的粗颗粒(较重的物料)因无法随风上升而降落至磨盘25，重新研磨。上述两种调控粒径的方式结合使用，使得物料筛分效率更高，出料粒径可控性更强。

壳体1上设有第二进风口15，第二进风口15的高度高于磨盘25的顶部高度，第二进风口15与第二风机6相连，从第二进风口15进入的气流与第一进风口14进入的气流混合，在壳体1内形成螺旋向上的旋流空气，一方面可以协助物料研磨，另一方面可以进行物料筛选。第二进风口15的进风方向与壳体1的切向方向相同，第二进风口15的出风方向与磨盘25或磨辊39的转动方向相反，从第二进风口15进入的气流会带动物料进入磨辊39和磨盘25之间，增强研磨效果。

粒径合格的物料会由出料口12进入后续旋风分离器，进行粉体收集。第一风机5和第二风机6与旋风分离器的废气管连接，利用旋风分离器的废气继续向壳体1内鼓入热风，重复循环利用，节省成本。而且热风可以促进加工过程中水分蒸发，降低研磨粉体含水量。

磨盘25包括磨环251、底座252和风孔253，底座252设为中央凹陷的形式，有利于大颗粒粉体在磨盘25中间聚集。风孔253贯穿底座252，研磨后的物料在壳体1内螺旋气流的带动下会聚集到底座252中间，而第一风机5提供的风力会穿过风孔253，直接将底座252上的物料带向出料口12。磨环251的内壁与磨辊39侧面相抵，磨辊39和磨盘25的转动方向相反，磨盘25和磨辊39的转速为50-800转/min。采用大扭矩、大功率电机连接磨辊39和磨盘25，磨辊39和磨盘25相互之间作反向高速转动，配合与磨辊39转动方向相反的风力运动，对原料具有强力压碎作用、高速摩擦作用、甚至具有加速碾压和磨碎作用，可在较短时间将物料磨成超细粉体。

筛选装置4包括第三驱动装置41、第三主轴42和选粉机43，第三驱动装置41通过第三主轴42与选粉机43连接，选粉机43设于壳体1内，选粉机43筛选的粉体粒径范围为80-12000目。具体的，选粉机43设置在出料口12的下部、第二减速机33上部，壳体1内的气流经过选粉机43的筛选后再从出料口12排出。

还包括承载架13，第一驱动装置21和第一减速机23垂直固定在承载架13上，第一主轴24伸入壳体1内，并与磨辊39的中心连接。第一主轴24、磨辊39与第二主轴34的轴线重合，第二主轴34与转台支撑架35的中心连接，转台支撑架35水平设置在第二主轴34的底部，转台支撑架35的周边均匀分布有至少两个短轴36，转台支撑架35通过短轴36与磨辊轴37固定连接，磨辊轴37垂直于转台支撑架35分布，且可环绕转台支撑架35中心轴线进行0°-360°角度旋转，磨辊轴37通过设置在下部的稳定杆38与磨辊39固定连接，磨辊39侧面与磨盘25上的磨环251内壁相抵。

磨盘25的直径为壳体1直径的2/3-5/6，具体可选为3/4。如果磨盘25直径太小，则粉体处理量小；如果磨盘25直径过大，容易与壳体1接触摩擦，发生故障。因此选择此数值，可以在确保运行安全的前提下，保证足够大的粉体处理量。

第一驱动装置21和第二驱动装置31为电机，其构造简单、控制方便、功率范围大，能满足各种运行要求。磨盘25和磨辊39采用高硬度材质，视所加工原料不同，可选钢材、陶瓷中的一种或两种以上，本实施例中选用陶瓷。

一种应用上述研磨制备装置的超细氧化镁粉研磨制备方法，包括如下步骤：

s1、将预磨碎的氧化镁粉通过进料口11放入到磨盘25的底座252中，同时开启第一驱动装置21、第二驱动装置31，第一驱动装置21带动第一联轴器22、第一减速机23作业，并由第一减速机23带动第一主轴24和磨盘25做顺时针转动，转速为120转/min，物料在离心力作用下流向内周的磨环251；第二驱动装置31带动第二联轴器32、第二减速机33作业，并由第二减速机33带动第二主轴34和转台支撑架35做逆时针转动，转台支撑架35通过短轴36、磨辊轴37和稳定杆38带动磨辊39也做逆时针转动，转速为120转/min，此时磨辊39侧面和磨盘25上的磨环251紧密接触，开始对夹在中间的氧化镁进行研磨。

s2、开启第一风机5和第二风机6，热风从第一进风口14和第二进风口15同时进入装置机体内，第二进风口15的出风方向为顺时针，在机体内形成螺旋向上的旋流空气，协助氧化镁研磨。

s3、开启第三驱动装置41，通过第三主轴42带动选粉机43工作。研磨后较轻的氧化镁粉体在风力的带动下向上运动，达到粒径要求的氧化镁细粉体通过选粉机43，到达出料口12，再由出料口12进入后续旋风分离器，进行粉体收集；未达到粒径要求的粗颗粒无法到达选粉机43，在重力作用下下降至磨盘25中，重新研磨，直至达到粒径要求。

选粉机43筛选出的氧化镁粉体粒径为100-1250目，产量为2-4吨/h。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，一种氢氧化镁粉体制备方法，包括如下步骤：

s1、将轻烧氧化镁粉与水混合，形成固体质量分数为30％～70％的浆料。将浆料通过进料口11加入到磨盘25的底座252中，同时开启第一驱动装置21、第二驱动装置31，第一驱动装置21带动第一联轴器22、第一减速机23作业，并由第一减速机23带动第一主轴24和磨盘25做顺时针转动，转速为200转/min，物料在离心力作用下流内周的磨环251；第二驱动装置31带动第二联轴器32、第二减速机33作业，并由第二减速机33带动磨辊39做逆时针转动，转速为200转/min，此时磨辊39侧面和磨盘25上的磨环251紧密接触，开始对夹在中间的浆料进行研磨，同时促进氧化镁水化形成氢氧化镁。

s2、开启第一风机5和第二风机6，热风从第一进风口14和第二进风口15同时进入装置机体内，第二进风口15的出风方向为顺时针，对研磨好的氢氧化镁进行干燥，同时在机体内形成螺旋向上的旋流空气，将形成的氢氧化镁粉体携带向上运动。

s3、开启第三驱动装置41，通过第三主轴42带动选粉机43工作。达到粒径要求的氢氧化镁细粉体通过选粉机43，到达出料口12，再由出料口12进入后续旋风分离器，进行粉体收集；未达到粒径要求的粗颗粒无法到达选粉机43，在重力作用下下降至磨盘25中，重新研磨，直至达到粒径要求。

选粉机43筛选出的氢氧化镁粉体粒径为1000-12000目，产量为1-3吨/h。具体粒径分布图如图3所示。

基于上述，本发明装置结构简单，操作便捷，采用大扭矩、大功率电机连接磨辊39和磨盘25，磨辊39和磨盘25相互之间作反向高速转动，配合与磨辊39转动方向相反的风力研磨，对原料具有强力压碎作用、高速摩擦作用、甚至具有加速碾压和磨碎作用，在较短时间内可将物料磨成超细粉体，并实现高效粉体筛分。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。