一种磁性粉体连续细化及级分的方法与装置

1.本发明涉及磁性材料技术领域，具体为一种磁性粉体连续细化及级分的方法与装置。


背景技术：

2.永磁材料一直在电机、计算机、医疗器械、电子通讯等领域扮演着重要的角色，特别是现在计算机技术以及新能源汽车的兴起，对永磁材料有了更高的要求。最常用来衡量永磁材料性能指标的莫过于剩磁、矫顽力以及最大磁能积，相比于金属永磁材料和铁氧体永磁材料，稀土永磁的出现代表着永磁材料的性能得到了质的飞跃，可以更好地满足工业的需求。
3.矫顽力作为永磁材料的一大特征，对于稀土永磁材料来说，除了与材料成分有关系外，还与其晶粒尺寸息息相关。磁粉颗粒越接近单畴，磁粉的内禀矫顽力越高。而稀土永磁材料的单畴尺寸都在1微米左右。因此经快淬或速凝出来的片状磁粉都需要进一步细化以提高磁体的内禀矫顽力。
4.目前最常用于磁性粉体细化的方法有传统球磨法和气流磨法，如专利cn 110400254 a和cn 108962579 a在制备稀土材料时选用了球磨法对粉体进行破碎细化，专利cn 111640549 a和cn 111326304 a选用气流磨对粉体进行破碎细化，但是传统球磨法因间歇性加工，效率较低，需反复装罐，达到球磨极限后便无法继续细化且粒径分布不均匀；而气流磨以惰性气体为介质，磨细过程中需要大量惰性气体，造成成本高和能耗较大，获得的磁粉粒度分布较宽，细化后的磁粉不易排出，专利cn 1111435617 a指出经过球磨或气流磨法破碎的颗粒多呈长条或菱形，会对磁体性能造成不良影响，于是他们提出利用高压超音速雾化法对粉料进行破碎，虽在一定程度上提高粉体的质量及粉体粒径分布的均匀性，但最后获得的粉体粒度还是太大且无法实现连续生产。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，解决了目前硬脆性磁粉破碎细化存在细化过程不连续，工作效率低、粒径粗细正态分布不集中的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种固液分离的磁选分离器，包括:
9.第一支撑筒和直径大于所述第一支撑筒的第二支撑筒，所述第一支撑筒和第二支撑筒同轴，并通过所述第二支持筒的端面固定连接；所述第二支撑筒下部位于一盛液槽内；所述盛液槽用于盛放含磁选颗粒的分散液；所述第一支撑筒和第二支撑筒在一电机的驱动下同轴转动；
10.多个电极条，所述电极条前部沿所述第一支撑筒的轴向固定于所述第一支撑筒外壁，后部沿第二支撑筒的轴向固定于所述第二支撑筒内壁；多个电极条沿支撑筒的周向均匀分布；为实现后续形成的有磁区相对连续，第二支撑筒内壁周向均匀分布的相邻电极条之间的距离不大于5mm；
11.所述第一支撑筒上套设一位置固定不变的c形电刷，用于给部分电极条通电，当第一支撑筒转动时，与所述的c形电刷相接触的部分电极条通电，通电的电极条形成与所述c形电刷位置对应的c形有磁区；所述第二支撑筒在所述c形有磁区从盛液槽吸附磁粉，并附着在外壁；在电机驱动下，转动至无磁区，附着在外壁的磁粉通过一刮刀刮落至一收集槽中。
12.本发明还涉及一种磁性粉体连续细化及级分的装置，依次包括进料模块、磁粉细化模块、粗细粉振动筛分模块和权利要求1所述的固液分离的磁选分离器；待处理的磁粉依次经磁粉细化、粗细粉振动筛分后形成磁选颗粒的分散液，经所述固液分离的磁选分离器分离和收集。
13.进一步地，所述磁粉细化模块包括细化腔、固定于所述细化腔内的挤出绞龙和分散于细化腔内的研磨珠，所述细化腔的出料口处设有筛网；所述挤出绞龙通过电机驱动；磁性粉体物料在挤出绞龙的作用下向出料口挤出，同时带动研磨珠运动并对物料进行研磨，最后经所述筛网分离后将细化后的物料向下一级输送。
14.进一步地，进料模块包括搅拌桶，搅拌桶和所述细化腔的进料口通过管道相连，且管道上设有防逆流推送泵。
15.进一步地，所述粗细粉振动筛分部分包括一倾斜的振动筛和一集液槽；振动筛位于所述集液槽内；从磁粉细化部分挤出的物料落到所述振动筛上，小颗粒物料直接筛入至集液槽中，以向下一级输送；残留在所述振动筛上的大颗粒物料在沿着所述振动筛表面向下运动，并落入到粗粉收集槽中。
16.进一步地，还包括一用于将所述盛液槽液体输送至所述进料模块的回流管；盛液槽液中含磁选颗粒分散液经过第二支撑筒吸附后，流动至出液口，经过滤网过滤到回流管并回流至进料模块。
17.本发明还涉及一种磁性粉体连续细化及级分的方法，所述方法基于权利要求2所述的装置实现，包括以下步骤；
18.将粗的磁粉与球磨溶剂送入进料模块，依次经磁粉细化、粗细粉振动筛分后形成含磁选颗粒的分散液，经所述固液分离的磁选分离器分离和收集。具体的，粗的磁粉与球磨溶剂在进料模块中搅拌，形成浆料，并在防逆流推送泵进入到细化腔；在细化腔内，在挤出绞龙的作用下向细化腔的出料口挤出，同时带动研磨珠运动并对浆料中的粗磁粉进行研磨，最后经位于细化腔出料口处的筛网分离后将细化后的物料输送到一倾斜的振动筛上，小颗粒物料直接筛入至集液槽中，并输送至盛液槽中，盛液槽中的含磁选颗粒分散液经第二支撑筒吸附磁粉后，通过一刮刀刮落至收集槽中收集。
19.进一步地，球磨溶剂为正己烷、汽油、无水乙醇和庚烷等有机溶液，且有机溶液中添加相对于要处理磁粉重量0.1-1％的油酸和0.1-2％的无水磷酸；所述磁性粉体包括钕铁硼、钐铁氮、钐铁碳、钐钴、铝镍钴和氮化铁等硬脆性特征的磁粉。
20.进一步地，研磨珠占所述细化腔容积的70％-80％；研磨珠选自氧化锆、氧化铝、不
锈钢。
21.(三)有益效果
22.本发明提供了一种磁性粉体连续细化及级分的方法与装置。具备以下有益效果：
23.(1)、该磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，传统球磨是将磁粉装入球磨装置，经一段时间球磨后取出磁粉与溶剂进行分离处理，这是间歇式的细化方法，要实现平均粒径达到尺寸要求往往需要几小时的球磨工作时间，同时常会产生过细和过粗两种不符合尺寸的磁粉，使磁粉尺寸正态分布很离散；而采用本装置，达到颗粒尺寸的细磁粉从进料口到出料口仅需几秒钟，且通过球磨细化腔中的筛网及振动筛两级分离，可以有效把达到尺寸要求的细磁粉直接分离收集，避免传统球磨时常出现“已达到颗粒尺寸的磁粉被反复球磨而导致过细”的问题，经细化分级后的磁粉尺寸正态分布非常集中。
24.(2)、该磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，通过利用c型电刷和电极条在旋转过程时在圆周面上不同位置产生的磁场变化实现磁粉吸引和脱附，自主实现有机溶液与磁粉的固液分离，实现高效的固液分离。
25.(3)、该磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，本装置进料、出料完全独立，可以实现连续工作，而且与其他加工装置形成内循环，只需要人工投料以及收集成品，节约了时间与人力，极大提高了工作效率，各部分相连又可以形成一个循环回路，在做到连续加工的同时可以实现有机溶剂的回收，且获得的稀土磁粉颗粒可以达到粒径分布集中的要求，极大的提高了工作的效率，降低了生产成本。
26.(4)、该磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，通过研磨时加入有机溶剂和表面活性剂，一方面可以吸收研磨产生的热量，防止磁粉氧化，另一方面加入表面活性剂可提高粉体的性能，常规的球磨往往是将细化后的粉体和溶剂一起干燥使溶剂挥发，将盛液槽与搅拌桶相连，净化后的有机溶剂通过提升泵直接进入搅拌桶实现循环利用，大大减少有机溶剂的使用量。
附图说明
27.图1为本发明立体的结构示意图；
28.图2为本发明局部剖面的结构示意图；
29.图3为本发明第二支撑筒局部剖面的结构示意图；
30.图4为本发明细化腔侧视立体的结构示意图；
31.图5为本发明图1中a处结构放大的结构示意图；
32.图6为本发明平面结构示意图；
33.图中：1、搅拌电机；2、回流管；3、搅拌桶；4、第二支撑筒；5、电极条；6、刮刀；7、盛液槽；8、提升泵；9、第二输送管；10、减速电机；11、皮带；12、传动轮；13、转轴；14、排料口；15、细化腔；16、防逆流推送泵；17、振动筛；18、排料口；19、第一输送管；20、第一支撑筒；21、c型电刷；22、排料管；23、挤出绞龙；24、搅拌件；25、筛网；26、陶瓷轴承；27、集液槽；28、粗粉收集槽；29、收集槽29。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种磁性粉体连续细化及级分的方法与装置，包括搅拌桶3，搅拌桶3的上表面固定安装有搅拌电机1，且搅拌桶3的顶面转动连接有搅拌件24，搅拌电机1的输出端与搅拌件24的顶端固定连接；
36.搅拌桶3的下游设置有细化腔15，且搅拌桶3与细化腔15通过第一输送管19相连通，输送管19的中部固定安装有防逆流推送泵16，细化腔15的右端转动连接有转轴13，细化腔15的右侧面固定安装有减速电机10，且转轴13的右端和减速电机10的输出端均固定连接有传动轮12，两个传动轮12通过皮带11传动连接，转轴13连接挤出绞龙23，细化腔15的左侧面开设有排料口14，且排料口14的内部固定连接有筛网25，排料口14的左侧面固定连接有排料管22；
37.排料管22的出口位于一倾斜的振动筛17上方，振动筛位于集液槽27内；从磁粉细化部分挤出的物料落到所述振动筛17上，小颗粒物料直接筛入至集液槽27中，以向下一级输送；集液槽27的左侧面开设有排料口18，残留在所述振动筛17上的大颗粒物料在沿着所述振动筛表面向下运动，通过排料口18落入到粗粉收集槽28中。
38.集液槽27的左侧设置有盛液槽7，且集液槽27和盛液槽7的进料口通过第二输送管9相连，盛液槽7的正面和背面均贯穿镶嵌有陶瓷轴承26，两个轴承中架设支撑筒，所述支撑筒包括在外部的第一支撑筒20和在内部的第二支撑筒4；支撑筒固定有沿轴向等距排列的多个电极条5，具体的，所述电极条5前部沿所述第一支撑筒20的轴向固定于所述第一支撑20筒外壁，后部沿第二支撑筒4的轴向固定于所述第二支撑筒4内壁；多个电极条沿支撑筒的周向均匀分布；
39.所述第一支撑筒20套设一c形电刷，给部分电极条通电，通电的电极条5形成与所述c形电刷位置对应的c形有磁区；本技术中磁选分离是通过磁力作用将球磨溶剂中的磁性粉末吸附在转动的第二支撑筒4外表面后进行分离的，第二支撑筒4上的每一个单元间歇式的有磁和无磁，在有磁时，吸附混合物料中的磁粉，无磁时，通过刮刀可将吸附的磁粉刮落后收集。具体的，所述第二支撑筒20在所述c形有磁区从盛液槽吸附磁粉，并附着在外壁；在电机驱动下，转动至无磁区，附着在外壁的磁粉通过一刮刀6刮落至一收集槽29中。
40.请参阅图1和图2所示，盛液槽7与搅拌桶3通过回流管2相连通，且回流管2的中部固定安装有提升泵8，能够将除去磁粉后的球磨溶剂被提升泵8送泵输送到搅拌桶3内部实现循环利用。
41.请参阅图1和图2所示，振动筛17的倾斜角度在15
°
～30
°
之间，方便大颗粒磁粉滑落排出。
42.请参阅图图1和图2所示，搅拌桶3内部的球磨溶剂为正己烷、汽油、无水乙醇和庚烷等有机溶液，且有机溶液中常添加相对于要处理磁粉重量0.1-1％的油酸和0.1-2％的无水磷酸。
43.一种磁性粉体连续细化及级分的方法，包括以下步骤；
44.s1:将粗的磁粉与球磨溶剂倒入搅拌桶3的内部，搅拌电机1通电启动带动搅拌件24转动机械搅拌混合后经防逆流推送泵16送到细化腔15内部；球磨溶剂可以为正己烷、汽
油、无水乙醇和庚烷等有机溶液，且有机溶液中添加相对于要处理磁粉重量0.1-1％的油酸和0.1-2％的无水磷酸，以提高细化磁粉之间的分散性，防止团聚和提高磁粉的抗氧化性；适用于本发明的磁性粉体包括钕铁硼、钐铁氮、钐铁碳、钐钴、铝镍钴和氮化铁等硬脆性特征的磁粉。磁粉与球磨溶剂在搅拌件24的作用下形成浆料。
45.s2:减速电机10通电启动带动传动轮12旋转进而带动转轴13和其上的挤出绞龙23高速螺旋式推进，同时带动研磨珠运动并对物料进行研磨细化。排料口27内部筛网25阻止研磨球和粗磁粉出去，而允许达到一定粒径细磁粉和球磨溶剂流出通过排料管22落入振动筛17的上；研磨珠可以为氧化锆、氧化铝和不锈钢等，研磨珠可以采用不同粒径级配，例如直径2-3mm占70％，直径5-6mm占10％，0.5-1mm占20％，有效的粒径级配有利于进一步提高球磨效率和获得正态分布集中的磁粉。通常情况下，研磨珠占所述细化腔容积的70％-80％，可以保证细化效果。
46.s3：球磨后将不同粒径的细磁粉被分离出来进入振动筛17再次分离，达到尺寸要求的粉末与球磨溶剂经过振动筛17进入集液槽27内；集液槽27的左侧面开设有排料口18，振动筛17下端位于所述排料口处；残留在所述振动筛17上的大颗粒物料在沿着所述振动筛表面向下运动，通过排料口18落入到粗粉收集槽28中，可以倒入搅拌桶3的内部重新加工；
47.s4：达到尺寸要求的磁性粉末与球磨溶剂的混合物料经集液槽27输送至盛液槽7，进行磁选分离，本技术中，磁选分离是通过磁力作用将球磨溶剂中的磁性粉末吸附在一转动的筒体外表面后进行分离的，筒体上的每一个单元间歇式的有磁和无磁，在有磁时，吸附混合物料中的磁粉，无磁时，通过刮刀可将吸附的磁粉刮落后收集。而除去磁粉后的球磨溶剂被提升泵8送泵输送到搅拌桶3内部实现循环利用。
48.一般的，c型电刷21可以是240
°
环形电刷。
49.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。