一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统，该系统通过气体循环纯化，提高产品纯度，实现高端合金及金属粉末生产。同时通过在熔化炉上设置有气体预热机构，一方面可以实现雾化气体的加热，提高金属粉末的球型度，同时可大大降低熔化炉的热辐射，降低炉表温度和烟气温度。另一方面，通过增设气化冷却室以及采用具有双壳层冷却夹腔雾化室结构，提高了雾化室内部的冷却环境，提高了金属粉末的细粉率。本实用新型专利技术还具有能耗低，占地少，操作简单便捷的特点。操作简单便捷的特点。操作简单便捷的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统


[0001]本技术涉及金属粉末制备设备，具体涉及一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统，属于金属粉末加工


技术介绍

[0002]金属粉体制备的方法主要包括气雾化法、液滴喷射法、切丝打孔重烙法、电火花腐蚀法等。其中，气雾化法是近年来发展较快、应用较为广泛的一种粉末制备技术。气雾化法制备粉末，是利用高压高速气流作用于熔融液流，将高速气体的动能转化为熔滴的表面能，进而将熔体破碎形成细小液滴并球化冷却生成粉末。气雾化制粉具有环境污染小、工艺简单、冷却速度快等优点，制备的粉末具有球形度高、成分均匀、晶粒细小等优点，但也存在着粒度分布宽，氧含量高、消耗大量气体、成本高等需要解决的问题。以生产球型铝粉为例，现有球形铝粉生产系统由于其生产时铝粉分级颗粒控制不严格、雾化所使用氮气回收及循环利用效率低等因素，导致系统整体产能小、能耗高。这点从目前行业内的生产数据也可得出：截止到2019年底，国内球形铝粉生产企业，在经营的有13家，共31条生产线，年产能仅14万吨，国内大多数企业单线产能仅为2000～4000吨/年；而熔化每吨铝锭需耗柴油120～150L，生产每吨铝粉耗电高达1200～1400度。
[0003]气雾化法中，雾化气体及雾化过程中所涉及的参数有气体性质、进气压力、气流速度等,金属液流及其相关过程中所涉及的参数有金属液流性质、过热度、液流直径等，这些参数直接影响金属粉末的粒径分布及微观组织结构。在冷凝过程中，金属粉末的形貌与液态金属的球化时间以及凝固时间有关，当液态金属的球化时间小于凝固时间，液态金属凝固之前有充足时间球化，最后得到粉末为球形；当液态金属的球化时间大于凝固时间，液态金属凝固之前没有充足时间球化，得到粉末为不规则形状。目前气雾化法制备金属粉末普遍采用冷气体作为雾化气体，导致金属液滴来不及球化就凝固成粉末，容易出现粉末球形度低(球形度≤80％)的问题。部分企业为了克服这一缺陷，通过增设加热设备，提前将雾化气体进行加热，进而提高雾化气体的能量，以提高金属粉末的球型度。而额外增设气体加热设备，不仅仅增加了能耗，而且增加了设备的空间占用，极大的提高了生产成本。同时由于采用了高温的雾化气体，导致雾化室内的整体冷却气氛变弱，进而易导致细粉率降低。而且现有技术中，对雾化室进行冷却时采用的冷却介通常为水，以生产1吨铝粉为例，为例确保雾化室内的冷却氛围，冷却水的使用量为300
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400m3/h，尽管冷却水可以循环使用，但是为了实现连续生产，以及存放换热后的水，不可避免的需要建设大型储水池或储水塔，极大了增大了对厂地的需求和占用，增大了生产投入的成本。
[0004]目前，在金属熔炼工艺中，特别是微细球形铝粉生产工艺中，需要采用熔化炉将原材料铝锭进行熔化，现熔化炉由于采用标准规格普通耐火砖砌成炉膛时，每块砖与炉膛接触的四边存在缝隙，因此整个炉膛分布着多道横向和竖向夹杂耐火泥的缝隙。其缝隙面积约占整个表面的3
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5％，尽管在新炉使用时，缝隙填满耐火泥，但在炉子使用后，缝隙的耐火泥会热胀冷缩，或脱落，形成部分无填充的缝隙，热量从缝隙处漏出，造成热量损失。普通耐
火砖构成的炉膛内壁容易粘结铝及杂质，在5
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8个月内因炉膛变小不得换新的炉子，炉子使用寿命短。普通耐火砖保温效果不理想，一方面造成热量损失，另一方面传热至炉体，使炉体表面温度过高，炉体表面温度高，致使操作环境温度高，也容易造成炉体变形，缩短炉子使用寿命。现有炉体炉膛保温层采用石棉板、珍珠岩和轻型保温材料料填充，一方面不利于炉体结构牢固，另一方面现有保温材料保温性能不佳，造成热量损失，导致能耗升高和炉子使用寿命不长，同时烟囱热烟气直接外排，进一步造成了热量的流失浪费，同时也加重了对环境的热污染。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本技术提供了一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统，通过在熔化炉上设置有气体预热机构，一方面可以实现雾化气体的加热，提高金属粉末的球型度，同时可大大降低熔化炉的热辐射，降低炉表温度和烟气温度。另一方面，通过增设气化冷却室以及采用具有双壳层冷却夹腔雾化室结构，提高了雾化室内部的冷却环境，提高了金属粉末的细粉率。
[0006]为实现上述目的，本技术所采用的技术方案具体如下所述：
[0007]根据本技术的第一种实施方案，提供一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统。
[0008]一种气体循环纯化及控温的金属粉末制备系统，该系统包括熔化炉、保温炉、雾化器、雾化室、套管换热器、列管换热器、离心分级器以及液氮罐。雾化器与雾化室连接处的外部套设有气化冷却室。所述熔化炉上设置有气体预热机构。所述气化冷却室的外壳壳层中开设有气化冷却夹腔。所述雾化室的外壳壳层中自内而外依次开设有第一雾化冷却夹腔和第二雾化冷却夹腔。
[0009]根据物料的走向，所述熔化炉、保温炉、雾化器、雾化室、套管换热器、列管换热器、离心分级器依次串联连接。
[0010]根据气流的走向，液氮罐通过第一管道与气化冷却室的内腔的相连通。气化冷却室的内腔、第一雾化冷却夹腔、第二雾化冷却夹腔、气化冷却夹腔再依次串联连通。气化冷却夹腔的排气口通过第二管道与套管换热器的冷却介质入口相连通。套管换热器的冷却介质出口通过第三管道与列管换热器的冷却介质入口相连通。列管换热器的冷却介质出口通过第四管道与气体预热机构的进气口相连通，气体预热机构的排气口通过第五管道与雾化器的进气口相连通。
[0011]所述保温炉上还设置有保温烟气换热夹套。保温烟气换热夹套的进气口通过保温换热进气管道与第四管道相连通，其排气口通过保温换热排气管道与第五管道相连通。
[0012]作为优选，气体预热机构包括烟气预热夹套以及炉壳预热环道。所述烟气预热夹套套设在熔化炉烟囱的外部。炉壳预热环道为开设在熔化炉炉壳壳层中的环形腔道。气体预热机构的进气口设置在烟气预热夹套的上部，并且烟气预热夹套的底部与炉壳预热环道的顶部相连通。气体预热机构的排气口设置在炉壳预热环道的底部。
[0013]作为优选，该系统还包括有单旋风分级器和双旋风分级器。所述单旋风分级器的进料口通过第六管道与离心分级器的排气口相连通，单旋风分级器的排气口通过第七管道与双旋风分级器的进料口相连通。离心分级器、单旋风分级器、双旋风分级器的各个卸料口
处均独立连接有集料罐。
[0014]作为优选，该系统还包括有布袋除尘器，布袋除尘器的进气口通过第八管道与双旋风分级器的排气口相连通。或者布袋除尘器的进气口直接通过第六管道与离心分级器的排气口相连通。布袋除尘器的卸料口连接有集尘罐。
[0015]作为优选，布袋除尘器上还设置有脉冲反吹装置。
[0016]作为优选，该系统还包括有气体平衡罐和高压离心风机。所述气体平衡罐的进气口通过第九管道与布袋除尘器的排气口相连通。所述气体平衡罐的排气口通过第十管道与第四管道相连通。所述高压离心风机设置在第九管道上。
[0017]作为优选，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双壳层雾化器的金属粉末制备系统，其特征在于：该系统包括熔化炉(1)、保温炉(2)、雾化器(3)、雾化室(4)、套管换热器(5)、列管换热器(6)、离心分级器(7)以及液氮罐(18)；雾化器(3)与雾化室(4)连接处的外部套设有气化冷却室(20)；所述熔化炉(1)上设置有气体预热机构(101)；所述气化冷却室(20)的外壳壳层中开设有气化冷却夹腔(2001)；所述雾化室(4)的外壳壳层中自内而外依次开设有第一雾化冷却夹腔(401)和第二雾化冷却夹腔(402)；根据物料的走向，所述熔化炉(1)、保温炉(2)、雾化器(3)、雾化室(4)、套管换热器(5)、列管换热器(6)、离心分级器(7)依次串联连接；根据气流的走向，液氮罐(18)通过第一管道(L1)与气化冷却室(20)的内腔的相连通；气化冷却室(20)的内腔、第一雾化冷却夹腔(401)、第二雾化冷却夹腔(402)、气化冷却夹腔(2001)再依次串联连通；气化冷却夹腔(2001)的排气口通过第二管道(L2)与套管换热器(5)的冷却介质入口相连通；套管换热器(5)的冷却介质出口通过第三管道(L3)与列管换热器(6)的冷却介质入口相连通；列管换热器(6)的冷却介质出口通过第四管道(L4)与气体预热机构(101)的进气口相连通，气体预热机构(101)的排气口通过第五管道(L5)与雾化器(3)的进气口相连通；所述保温炉(2)上还设置有保温烟气换热夹套(201)；保温烟气换热夹套(201)的进气口通过保温换热进气管道(202)与第四管道(L4)相连通，其排气口通过保温换热排气管道(203)与第五管道(L5)相连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：气体预热机构(101)包括烟气预热夹套(102)以及炉壳预热环道(103)；所述烟气预热夹套(102)套设在熔化炉(1)烟囱的外部；炉壳预热环道(103)为开设在熔化炉(1)炉壳壳层中的环形腔道；气体预热机构(101)的进气口设置在烟气预热夹套(102)的上部，并且烟气预热夹套(102)的底部与炉壳预热环道(103)的顶部相连通；气体预热机构(101)的排气口设置在炉壳预热环道(103)的底部。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：该系统还包括有单旋风分级器(8)和双旋风分级器(9)；所述单旋风分级器(8)的进料口通过第六管道(L6)与离心分级器(7)的排气口相连通，单旋风分级器(8)的排气口通过第七管道(L7)与双旋风分级器(9)的进料口相连通；离心分级器(7)、单旋风分级器(8)、双旋风分级器(9)的各个卸料口处均独立连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：向文改，李代权，罗华，李敏，
申请(专利权)人：湖南奥科新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：