一种球形微纳米粉末的制备系统及其制备方法

本发明涉及球形粉末制备，特别是涉及一种球形微纳米粉末的制备系统及其制备方法。

背景技术：

1、微纳米球形粉末在现代工业生产中被广泛地应用于冶金、汽车、电子、航空航天、国防等领域，粉末制备技术也随着社会的发展不断进步，目前如何安全、可靠高效的制备高性能粉末已然成为行业内的迫切需求。

2、目前，等离子雾化法是制备高性能微纳米粉末的关键技术，该方法具有生产效率高、设备简单等优点，主要是利用高功率的电能激发气体为等离子态将固体原料粉末熔融汽化，再通过一系列物理化学反应等过程最终得到形貌为球形的粉末粉末。

3、但目前的粉末制备技术存在较大的局限性，由于等离子体反应具有装置功率极端非线性、极端温度条件、反应时间短暂的特点，尤其是在系统启动初期成型粒度难以保证稳定性，导致产品品质难以保证，而且对于多批次加工时，不同批次的稳定性难以保障，工艺条件难以调控，因此人们亟需一种能够提高产品品质，且保证不同批次稳定性的球形微纳米粉末的制备系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种球形微纳米粉末的制备系统及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过第一启闭阀、第二启闭阀、粒度检测器以及控制系统的联动，根据产品粒度将不合格产品与合格产品分批次收集，可以提高产品品质，且对于不同批次加工时，通过分批次收集收集合格产品，保证不同批次加工的稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种球形微纳米粉末的制备系统，包括等离子体球化制粉单元、用于检测成品粉末粒度的粒度检测器以及收集单元，所述收集单元包括第一粉末收集通路、第二粉末收集通路、第一过滤器以及第二过滤器，所述等离子体球化制粉单元的等离子体反应器上设置有所述粒度检测器，所述等离子体反应器的输出端并联有所述第一粉末收集通路以及所述第二粉末收集通路，所述第一粉末收集通路上设置有第一启闭阀以及用于捕获粉末的所述第一过滤器，所述第二粉末收集通路上设置有第二启闭阀以及若干个并联设置的用于捕获粉末的所述第二过滤器，所述第二过滤器所在并联支路上均设置有所述第二启闭阀，所述第一启闭阀、所述第二启闭阀与所述粒度检测器均与控制系统电连接。

3、优选的，所述第一启闭阀与所述第二启闭阀均为防爆型气动球阀，所述第一过滤器与所述第二过滤器均为不锈钢过滤器。

4、优选的，所述第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路的出气端均依次通过循环通道以及等离子体球化制粉单元中的压缩机与所述等离子体反应器连通。

5、优选的，所述循环通道上设置有用于冷却气体的冷却罐。

6、优选的，所述第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路均通过收集通道与真空除尘器的抽吸口相连通。

7、优选的，所述等离子体球化制粉单元包括所述等离子体反应器、用于向所述等离子体反应器输送物料的送料器、供给工质气的压缩机、为所述等离子体反应器供电的等离子电源以及工业冷水机，所述送料器为气力输送设备，所述等离子体反应器内壁上设置冷水套，所述工业冷水机的冷水循环进入所述冷水套内。

8、优选的，所述工业冷水机上设置有温度传感器以及流量传感器，所述压缩机与所述等离子体反应器的连通管路上设置有气体质量流量传感器、气体温度传感器以及粉尘浓度传感器，所述温度传感器、所述流量传感器、所述气体质量流量传感器、所述气体温度传感器以及所述粉尘浓度传感器均与所述控制系统电连接。

9、优选的，所述粒度检测器为激光粒度检测仪。

10、本发明还提供一种上述球形微纳米粉末的制备系统的制备方法，包括以下步骤：

11、s1：启动控制系统，设置进料器进料速度、等离子电源功率、压缩气进气速度、冷却水流量及温度；

12、s2：系统自检，压缩气进入等离子体反应器内至压力达到0.2mpa，保持一定时间压力稳定；

13、s3：打开等离子体反应器泄压阀泄压，并保持压缩机工作，泄压的同时保证等离子体反应器内气体为工质气；

14、s4：启动工业冷水机，冷水循环至等离子体反应器内的冷水套中；

15、s5：启动等离子体反应器以及进料器，打开第一启闭阀，粒度检测器实时检测当前球形粉末粒度，待粒度稳定后，关闭第一启闭阀并打开第二启闭阀；

16、s6：待第二过滤器收集完成后，关闭等离子体反应器与压缩机，打开第二过滤器上的排气阀，启动真空除尘器，真空除尘器吸出第二过滤器上内的球形粉末。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、本发明中通过粒度检测器实时检测当前成品的粒度，当粒度不符合要求或者粒度不稳定时，将信号传递给控制系统，控制系统控制第一粉末收集通路上的第一启闭阀打开，此时气体携带产品经第一粉末收集通路被第一过滤器所捕获，当粒度符合要求且粒度稳定时，控制系统控制第一启闭阀关闭，并打开第二粉末收集通路上的第二启闭阀，气体携带产品经第二粉末收集通路被第二过滤器所捕获，即根据产品粒度将不合格产品与合格产品分批次收集，避免不合格产品与合格产品混合造成整体产品品质降低的问题，提高了整体的产品品质，且对于不同批次加工时，通过分批次收集收集合格产品，保证不同批次加工的稳定性，同时设置多个第二过滤器能够提高产品收集量，避免频繁启闭等离子体反应器所带来的能源浪费的问题。

19、2、本发明中收集第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路内的气体进行循环利用，提高资源利用率，而且冷却罐可降低气体温度，有利于提高后续的球形成型品质。

20、3、本发明中利用真空除尘器可便捷实现对第一过滤器以及第二过滤器内捕获的球形粉末的收集，提高收集便捷性。

21、4、本发明中采用控制系统器作为总控，装配有冷却水温度传感器、流量传感器、气体质量流量传感器、气体温度传感器、粉尘浓度传感器、粒度检测器，实时检测目标系统各子系统的运行情况，传感器采集信号经过控制系统运算处理后，可自适应调节优化工艺条件或手动调节优化工艺条件，而且提高了研发效率，可智能化分析建立产品品质-工艺模型，打破了长期以来等离子体传统的黑箱式摸索的实验方法。

技术特征：

1.一种球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，包括等离子体球化制粉单元、用于检测成品粉末粒度的粒度检测器以及收集单元，所述收集单元包括第一粉末收集通路、第二粉末收集通路、第一过滤器以及第二过滤器，所述等离子体球化制粉单元的等离子体反应器上设置有所述粒度检测器，所述等离子体反应器的输出端并联有所述第一粉末收集通路以及所述第二粉末收集通路，所述第一粉末收集通路上设置有第一启闭阀以及用于捕获粉末的所述第一过滤器，所述第二粉末收集通路上设置有第二启闭阀以及若干个并联设置的用于捕获粉末的所述第二过滤器，所述第二过滤器所在并联支路上均设置有所述第二启闭阀，所述第一启闭阀、所述第二启闭阀与所述粒度检测器均与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述第一启闭阀与所述第二启闭阀均为防爆型气动球阀，所述第一过滤器与所述第二过滤器均为不锈钢过滤器。

3.根据权利要求1所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路的出气端均依次通过循环通道以及等离子体球化制粉单元中的压缩机与所述等离子体反应器连通。

4.根据权利要求3所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述循环通道上设置有用于冷却气体的冷却罐。

5.根据权利要求1所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路均通过收集通道与真空除尘器的抽吸口相连通。

6.根据权利要求1所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述等离子体球化制粉单元包括所述等离子体反应器、用于向所述等离子体反应器输送物料的送料器、供给工质气的压缩机、为所述等离子体反应器供电的等离子电源以及工业冷水机，所述送料器为气力输送设备，所述等离子体反应器内壁上设置冷水套，所述工业冷水机的冷水循环进入所述冷水套内。

7.根据权利要求6所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述工业冷水机上设置有温度传感器以及流量传感器，所述压缩机与所述等离子体反应器的连通管路上设置有气体质量流量传感器、气体温度传感器以及粉尘浓度传感器，所述温度传感器、所述流量传感器、所述气体质量流量传感器、所述气体温度传感器以及所述粉尘浓度传感器均与所述控制系统电连接。

8.根据权利要求1所述的球形微纳米粉末的制备系统，其特征在于，所述粒度检测器为激光粒度检测仪。

9.一种球形微纳米粉末的制备系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种球形微纳米粉末的制备系统及其制备方法，涉及球形粉末制备技术领域，等离子体球化制粉单元的等离子体反应器上设置有粒度检测器，等离子体反应器的输出端并联有第一粉末收集通路以及第二粉末收集通路，第一粉末收集通路上设置有第一启闭阀以及第一过滤器，第二粉末收集通路上设置有第二启闭阀以及若干个并联设置的第二过滤器，第二过滤器所在并联支路上均设置有第二启闭阀，第一启闭阀、第二启闭阀与粒度检测器均与控制系统电连接；本发明中可根据产品粒度将不合格产品与合格产品分批次收集，提高了整体的产品品质，同时设置多个第二过滤器能够提高产品收集量，避免频繁启闭等离子体反应器所带来的能源浪费的问题。

技术研发人员：杨启炜,秦威,任其龙,张文君,苏宝根,张治国,鲍宗必
受保护的技术使用者：浙江大学衢州研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22