一种大比表面积超细粉体的制备工艺、制备装置及应用的制作方法

1.本发明涉及超细粉体制备技术领域，尤其公开一种大比表面积超细粉体的制备工艺、制备装置及应用。


背景技术：

2.超细粉体通常是指粒径在微米级或纳米级的粒子，与大块常规材料相比，其具有更大比表面积、更高表面活性及更好的表面能，因而有着更为广阔的应用空间。超细粉体作为一种功能材料近些年得到人们的广泛研究，并在国民经济发展的各领域得到越来越广泛的应用。
3.目前，常见的粉体的细化处理技术通常有以下两种方案：1）煅烧、焙烧处理，利用回转炉或回转窑对块状原料或粗粒状原料进行热解得到细粉物料，存在效率低、易结块、需要二次处理等问题。2）研磨处理，利用研磨设备将块状原料或粗粒状原料研磨成细粉物料，这也只适用于一些本身硬度较低的物料，对于刚玉等一些超硬、难以研磨的物料而言，该方案难以应用。
4.现有技术中，也存在一些微爆制粉技术，如公开号为cn110961646a的中国发明专利申请公开一种金属粉末及其制备方法，将电极和金属工件置于电源的两极，通过运动控制系统调整所述电极和金属工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体作用于所述电极和金属工件表面时，促使所述电极和金属工件表面熔融，形成熔融区，同时，在所述放电间隙引入流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述电极或金属工件的相对转速，引起电弧等离子体工作形态的改变，促使所述熔融区产生微小爆炸，粉碎并抛离位于所述熔融区的材料，粉碎后的所述熔融材料在所述流体介质中冷凝，收集冷凝后的微细球形粉末，得初级粉末。但该技术也只适用于导电的块状金属，对于一些本身就是粉体或不导电的材料难以适用，也不能满足粉体的进一步细化处理应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种处理效率高、适用范围广、颗粒细度小的大比表面积超细粉体制备工艺及应用。
6.为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
7.一种大比表面积超细粉体的制备工艺，其制备原理为，使待细化的粉状物料随空气一起流动，在物料流动路径上形成若干个微爆燃烧空间；物料在流经各微爆燃烧空间时进行微爆燃烧，最终制得大比表面积超细粉体。
8.更为优选的是，所述微爆燃烧空间的个数为三个以上。
9.更为优选的是，各所述微爆燃烧空间内进行的微爆燃烧是通过控制粉状物料浓度、氧气浓度来实现的；控制时，通过氧浓度传感器来检测氧气浓度变化，并根据氧气浓度变化情况调节粉状物料的补给量、空气的补给量；补给的粉状物料为待细化的粉状物料或为辅助燃烧的粉状物料。
10.更为优选的是，通过控制粉状物料的浓度来控制微爆燃烧时间。
11.作为本发明的另一方面，还提供一种大比表面积超细粉体的制备装置，其包括燃烧腔，在所述燃烧腔内设有若干上下交错设置的隔板，各隔板将整个燃烧腔分隔成若干迂回连续的燃烧空间，在第一燃烧空间上设有燃烧热风引入口、投料口和微爆燃烧控制构件，在后续的所述燃烧空间上设有微爆燃烧控制构件，在最后一个燃烧空间上设有出料口；所述微爆燃烧控制构件包括氧气浓度测试口、物料补给口和空气补给口。
12.更为优选的是，所述微爆燃烧控制构件在后续的各所述燃烧空间上间隔交替设置。
13.更为优选的是，所述空气补给口位于所述燃烧空间的底部，所述氧气浓度测试口和所述物料补给口位于所述燃烧空间的侧壁上。
14.更为优选的是，在所述燃烧热风引入口上连接有鼓风机，在所述出料口上设置有引风机；粉状物料在所述鼓风机鼓入的燃烧热风作用下直接从所述出料口中排出，实现出料。
15.更为优选的是，在所述燃烧空间的下侧设置相应的集料斗；通过不同的集料斗对粉状物料的细化程度进行分级回收，回收的、颗粒较粗的物料重复从所述投料口投入实现物料的充分细化。
16.作为本发明的另一方面，还提供一种如上所述的一种大比表面积超细粉体的制备工艺在危废焚燃、工业粉体制造上的应用。
17.本发明的有益效果是：本发明通过在物料流动路径上形成若干个微爆燃烧空间，物料在流经各微爆燃烧空间时进行微爆燃烧；可以实现多级、间歇式微爆燃烧，从而确保粉状物料能够达到细化要求。并且，通过爆燃的冲击碰撞，使粉状物质的粒径以倍数级变小，燃烧效率高，物料粉碎效果好，可以满足各种不同硬度的物料细化需求。实际应用时，可以用于危废焚燃、工业粉体制造、建材、 陶瓷原料的粉体制造等。经实际生产验证，利用本发明提供的超细粉体制备工艺及装置来进行铝灰（危废焚燃）的回收利用时，可以将铝灰中的刚玉成分粉碎到纳米级别。
附图说明
18.图1所示为本发明提供的大比表面积超细粉体制备装置的结构示意图。
19.图2所示为本发明提供的大比表面积超细粉体制备装置的另一实施结构示意图。
20.附图标记说明。
21.1：燃烧腔，2：隔板，3-1：第一燃烧空间，3-2：最后一个燃烧空间，4：燃烧热风引入口，5：投料口，6：氧气浓度测试口，7：物料补给口，8：空气补给口，9：出料口，10：集料斗。
具体实施方式
22.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向
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、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
23.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
25.在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征
ꢀ“
之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
26.下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
28.一种大比表面积超细粉体制备工艺，其制备原理为：将粉状物料形成随空气一起流动的物料流，并在物料流动路径上形成若干个微爆燃烧空间；物料在流经各微爆燃烧空间时进行微爆燃烧，通过微爆燃烧形成的冲击碰撞，使物料的粒径以倍数级变小，从而达到细化物料的目的。
29.其中，各微爆燃烧空间内进行的微爆燃烧是通过控制粉状物料浓度、氧气浓度来实现的，根据粉状物料的成分不同，粉状物料浓度、氧浓度也有不同，具体可通过实验测出然后进行精确控制。
30.微爆燃烧所需氧气浓度（体积浓度）一般在18%以下，控制时，可以通过氧浓度传感器来检测氧气浓度变化，并根据氧气浓度变化情况调节粉状物料的补给量、空气的补给量来确保氧气浓度满足微爆燃烧需求。需要说明的是，通过补充粉状物料来满足微爆燃烧浓度要求时，补充的粉状物料与预先形成物料流待细化的粉状物料可以是相同的物料，也可以是碳粉、木屑等辅助燃烧的粉状物料。
31.各微爆燃烧空间内的微爆燃烧时间与粉状物料的浓度及性质有关。根据具体粉状物质的不同，可以通过实验测出其浓度与微爆燃烧时间的关系，然后根据设定的微爆燃烧时间来控制粉状物料的补给量以满足微爆燃烧时间要求。
32.粉状物料的微爆细化程度与微爆燃烧次数正相关。实际应用时，根据粉状物料本身的颗粒级别、以及要求的颗粒级别自主设置微爆燃烧次数，从而使粉状物料经多次微爆燃烧后达到细度要求。
33.如图1所示，其为一种用来实现微爆燃烧从而制得大比表面积超细粉体的制备装置，包括燃烧腔1，在所述燃烧腔1内设有若干上下交错设置的隔板2，各隔板2将整个燃烧腔
1分隔成若干迂回连续的燃烧空间，在第一燃烧空间3-1上设有燃烧热风引入口4、投料口5和微爆燃烧控制构件，在后续的各所述燃烧空间上间隔设有微爆燃烧控制构件，在最后一个燃烧空间3-2上设有出料口9；所述微爆燃烧控制构件包括氧气浓度测试口6、物料补给口7和空气补给口8。
34.需要说明的是，微爆燃烧空间的个数是根据实际需要进行设置的，一般在三个以上，以满足大多数物料的微爆粉碎需求。在本实施例中，采用隔板2将整个燃烧腔1分隔成若干迂回连续的燃烧空间，不仅可以有效延长粉状物料的燃烧路径，而且结合微爆燃烧控制构件的交替间隔设置，可以形成交替设置的微爆燃烧空间。在进行微爆燃烧时，可以预先补入过量的物料和空气进行正常燃烧，随着燃烧的进行在下一燃烧空间自动进入微爆燃烧，整个工艺过程为：接料
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微爆燃烧
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加入物料燃烧
‑‑
微爆爆燃
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加物燃烧
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微爆燃烧
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燃烧
‑‑
出料。
35.这样设置的好处是，控制更为方便，微爆燃烧持续时间长，从而起到最佳的粉状物料的微爆细化效果。显然，在其他实施方式中，本领域技术人员根据实际需要的不同也可以在后续的每一个燃烧空间上均设置微爆燃烧控制构件，只要能起到微爆燃烧的效果即可；不限于本实施例。
36.本实施例中，优选所述空气补给口8位于所述燃烧空间的底部，优选所述氧气浓度测试口6和所述物料补给口7位于所述燃烧空间的侧壁上。这样，既可以提供氧气浓度的测试准确性，也可以使得后续补充的粉状物料能够快速分散。
37.另外需要说明的是，在本实施例中，通过投料口5投入的待细化的粉状物料本身颗粒就较细，在鼓风机鼓入的燃烧热风作用下可以直接从出料口9中排出，实现出料。为提供出料效果，优选在出料口9上还设置有引风机。
38.结合图2所示，当通过投料口5投入的待细化的粉状物料本身颗粒较粗时，可以在所述燃烧空间的下侧设置相应的集料斗10。通过集料斗10不仅可以实现粉状物料的细化程度分级，还可以将回收的、颗粒较粗的物料重复从投料口5投入实现物料的充分细化。
39.与现有技术相比，本发明提供的一种大比表面积超细粉体制备工艺及装置，通过主动调节粉状物料浓度、氧气浓度等，可以实现多级、间歇式微爆燃烧，从而确保粉状物料能够达到细化要求。并且，通过爆燃的冲击碰撞，使粉状物质的粒径以倍数级变小，燃烧效率高，物料粉碎效果好，可以满足各种不同硬度的物料细化需求。实际应用时，可以用于危废焚燃、工业粉体制造、建材、 陶瓷原料的粉体制造等。
40.经实际生产验证，利用本实施例提供的超细粉体制备工艺及装置来进行铝灰（危废焚燃）的回收利用时，可以将铝灰中的刚玉（α-氧化铝）成分粉碎到纳米级别。
41.通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。