一种高冰镍粉粒化装置及工艺

技术领域

本发明涉及金属冶炼加工技术领域，具体涉及一种高冰镍粉粒化装置及工艺。

背景技术

现有制备高冰镍粉的过程，是用危废固废电子污泥投入富氧侧吹熔炼炉中进行熔炼，将熔融状态下的高冰镍从冶金炉溜槽导入到粒化室中；高温镍熔融体经由粒化室中的高速气流冲击，被分割、破碎；同时高冰镍熔融体遇水急冷收缩产生应力集中而破裂、粉化，最后液态熔融体被粒化凝固形成小颗粒经喷射气流破碎、冷却形成较小的高冰镍颗粒；由此生成的高冰镍颗粒粒径小、规格匀称且较大地缩短了冶炼时间。但在制备高冰镍粉时容易出现卫星粉，造成粉粒大小不均匀；其中，卫星粉的产生主要是由于破碎颗粒大小不均匀，初加速度不同，造成大小粉末状的颗粒发生黏连。

发明内容

本发明提供一种高冰镍粉粒化装置及工艺，以解决现有技术中制备高冰镍粉时容易出现卫星粉的问题。

本发明的一种高冰镍粉粒化装置及工艺采用如下技术方案：

一种高冰镍粉粒化装置，包括外壳和粒化喷头，外壳上设置有进料斗，进料斗引导高冰镍熔融体沿从上往下的第一轴线方向进入外壳内；粒化喷头至少有两个，均设置于外壳内壁，且绕第一轴线方向的周向均匀分布；粒化喷头上开设有第一流道和第二流道，第一流道和第二流道平行设置且第一流道位于第二流道上方；第一流道用于向进入外壳内的高冰镍熔融体通入高速气流，第二流道用于向进入外壳内的高冰镍熔融体通入带有水汽的高速气流，且第一流道通入的高速气流温度高于第二流道通入的高速气流温度，第二流道通入的高速气流流速高于第一流道通入的高速气流的流速。

第一流道和第二流道均倾斜设置，第一流道和第二流道在水平面上的投影沿第一轴线方向的径向，且第一流道和第二流道远离高冰镍熔融体的一端高于靠近高冰镍熔融体的一端。

粒化喷头成对设置，且成对的两个粒化喷头关于第一轴线方向对称设置。

粒化喷头包括进气管组和喷管，进气管组和喷管均安装于外壳内；第一流道和第二流道均设置于喷管内，且在喷管内互不连通；进气管组用于向第一流道和第二流道通入高速气流。

第一流道和第二流道的结构相同，喷管靠近高冰镍熔融体的一端开设有第一出气口和第二出气口，第一出气口与第一流道连通，第二出气口与第二流道连通，且第一出气口的尺寸大于第二出气口的尺寸。

第一流道和/或第二流道靠近高冰镍熔融体的一端设置有浮动挡板，浮动挡板垂直于第一流道和第二流道的分布方向，且能够沿第一流道和第二流道的分布方向滑动，并与喷管通过弹性件连接；浮动挡板在第一流道和/或第二流道喷出的高速气流作用下抖动。

浮动挡板为波浪形，且波浪形的基线平行于第一流道或第二流道的延伸方向。

喷管内还开设有水流通道，水流通道靠近高冰镍熔融体的一端开设有注水口；喷管内还设置有注水管，注水管上开设有与水流通道连通的进水口；注水管能够在水流通道内移动以打开或封堵注水口。

外壳上开设有进气口；进气管组包括总管和至少两个支管，总管与进气口连通；至少一个支管连通总管与第一流道，至少一个支管连通总管与第二流道，且连通总管与第一流道的支管外安装有加热环。

一种高冰镍粉粒化工艺，利用上述高冰镍粉粒化装置，包括以下步骤：

S10，启动粒化喷头，通过第一流道和第二流道分别向外壳内通入气体和带有水汽的气体；

S20，从进料斗向外壳内均匀注入高冰镍熔融体；

S30，收集外壳底部的高冰镍粉末。

本发明的有益效果是：本发明的高冰镍粉粒化装置通过第一流道和第二流道喷出的高速气流依次冲击高冰镍熔融体，使高冰镍熔融体破碎为细小的液滴，并在冷却后形成固态的高冰镍粉粒。由于被加热的气流相较于未加热的气流相比，在冲击高冰镍熔融体等金属溶液时，雾化后的晶体颗粒更小，因此，先用温度较高的高速气流冲击金属液，使其被分割、破碎，并防止其过快冷却形成较大的晶体，之后用带有水汽的且流速更快的高速气流进一步冲击分散的金属液，使其遇水急冷收缩产生应力集中而破裂、粉化，最后高冰镍熔融体被粒化凝固形成小颗粒，减少卫星粉的产生；且在高速气流冲击过程中产生粒化，无需在外壳底部设置冷却液，能够减少废液的产生。

进一步地，通过设置第一流道和第二流道，第一流道的高速气流能够减少第二流道的高速气流的外壳内流动时的流速损失，提高第二流道的高速气流对晶体颗粒的冲击、破碎效果。

进一步地，浮动挡板在第一流道和/或第二流道喷出的高速气流作用下抖动，能使喷出的高速气流产生上下波动，增加高冰镍熔融体冲击时的紊流，促使高冰镍熔融体粒化更分散，更不容易产生粘连，进一步减少卫星粉的产生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例的整体结构示意图；

图2为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例的整体结构的正视图；

图3为图2中A-A向的剖切示意图；

图4为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例中粒化喷头的结构示意图；

图5为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例中粒化喷头的另一视角示意图；

图6为图5中B-B向的剖切示意图；

图7为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例中喷管端部的结构示意图；

图8为本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例中喷管端部的另一视角示意图；

图中：100、外壳；110、进料斗；120、传送带；140、排气泵；150、进气口；160、排气口；200、粒化喷头；210、第一流道；211、第一出气口；220、第二流道；221、第二出气口；230、进气管组；231、总管；232、支管；233、加热环；240、喷管；241、水流通道；242、注水口；243、注水管；244、支撑板；245、隔板；250、浮动挡板。

具体实施方式

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。

本发明的一种高冰镍粉粒化装置的实施例，如图1至图8所示，包括外壳100和粒化喷头200。

外壳100上设置有进料斗110，进料斗110引导高冰镍熔融体沿从上往下的第一轴线方向进入外壳100内，进料斗110为上端大、下端小的漏斗状，且进料斗110下端设置有沿第一轴线方向的导流管，导流管与进料斗110内部连通。

粒化喷头200至少有两个，均设置于外壳100内壁，且绕第一轴线方向的周向均匀分布。

粒化喷头200上开设有第一流道210和第二流道220，第一流道210和第二流道220平行设置且第一流道210位于第二流道220上方；第一流道210用于向进入外壳100内的高冰镍熔融体通入高速气流，第二流道220用于向进入外壳100内的高冰镍熔融体通入带有水汽的高速气流，且第一流道210通入的高速气流温度高于第二流道220通入的高速气流温度，第二流道220通入的高速气流流速高于第一流道210通入的高速气流的流速。

通过第一流道210和第二流道220喷出的高速气流依次冲击高冰镍熔融体，使高冰镍熔融体破碎为细小的液滴，并在冷却后形成固态的高冰镍粉粒。由于被加热的气流相较于未加热的气流相比，在冲击高冰镍熔融体等金属溶液时，雾化后的晶体颗粒更小，因此，先用温度较高的高速气流冲击金属液，使其被分割、破碎，并防止其过快冷却形成较大的晶体，之后用带有水汽的且流速更快的高速气流进一步冲击分散的金属液，使其遇水急冷收缩产生应力集中而破裂、粉化，最后高冰镍熔融体被粒化凝固形成小颗粒，进一步减少卫星粉的产生；且在高速气流冲击过程中产生粒化，无需在外壳100底部设置冷却液，能够减少废液的产生。

在本实施例中，第一流道210和第二流道220均倾斜设置，第一流道210和第二流道220在水平面上的投影沿第一轴线方向的径向，且第一流道210和第二流道220远离高冰镍熔融体的一端高于靠近高冰镍熔融体的一端。第一流道210和第二流道220均沿从上往下且从外向内的方向对高冰镍熔融体喷射气流，且第二流道220更高的气流流速能对第一流道210的高速气流破碎后产生的颗粒产生吸力，进一步促使被打散后粒化晶体向下流动，避免其受到新进入的高冰镍熔融体的影响。

在本实施例中，粒化喷头200成对设置，且成对的两个粒化喷头200关于第一轴线方向对称设置，两个粒化喷头200喷出的气流能够相互碰撞，进一步促使高冰镍熔融体破碎。

在本实施例中，粒化喷头200包括进气管组230和喷管240，进气管组230和喷管240均安装于外壳100内；第一流道210和第二流道220均设置于喷管240内，且在喷管240内互不连通；进气管组230用于向第一流道210和第二流道220通入高速气流。

在本实施例中，第一流道210和第二流道220的结构相同，喷管240靠近高冰镍熔融体的一端开设有第一出气口211和第二出气口221，第一出气口211与第一流道210连通，第二出气口221与第二流道220连通，且第一出气口211的尺寸大于第二出气口221的尺寸，使得第二出气口221喷出的气流流速大于第一出气口211喷出的气流流速。

在本实施例中，第一流道210和/或第二流道220靠近高冰镍熔融体的一端设置有浮动挡板250，浮动挡板250垂直于第一流道210和第二流道220的分布方向，且能够沿第一流道210和第二流道220的分布方向滑动，并与喷管240通过弹性件连接；浮动挡板250在第一流道210和/或第二流道220喷出的高速气流作用下抖动，浮动挡板250能使喷出的高速气流产生上下波动，增加高冰镍熔融体冲击时的紊流，促使高冰镍熔融体粒化更分散，更不容易产生粘连，进一步减少卫星粉的产生。具体地，喷管240上设置第一出气口211和第二出气口221的一端安装有两个支撑板244，两个支撑板244均与第一流道210和第二流道220的分布方向平行，两个支撑板244之间通过隔板245连接，隔板245将第一出气口211和第二出气口221隔开。浮动挡板250的两端分别沿第一流道210和第二流道220的分布方向滑动安装于两个支撑板244，并与支撑板244通过弹性件连接。

在本实施例中，浮动挡板250为波浪形，且波浪形的基线平行于第一流道210或第二流道220的延伸方向，波浪形的浮动挡板250相较于平板更容易产生抖动，相较于弯折板对高速气流的阻力更小，使用效果更好。

在本实施例中，喷管240内还开设有水流通道241，水流通道241靠近高冰镍熔融体的一端开设有注水口242；喷管240内还设置有注水管243，注水管243与外接的水管连通，且注水管243上开设有与水流通道241连通的进水口；注水管243能够在水流通道241内移动以打开或封堵注水口242。通过注水管243封堵注水口242，可以防止水流通道241内的残留水进入外壳100内。其中，注水口242和第二出气口221位于隔板245的一侧，第一出气口211位于隔板245的另一侧，第二出气口221喷出的高速气流能够携带注水口242喷出的水流并将其雾化成细小水滴。注水管243与喷管240之间设置有电动气缸，用于顶推注水管243移动封堵或打开注水口242。在一些其他实施例中，喷管240内安装有电磁铁，注水管243上安装有磁铁，通过对电磁铁通电或断电使其与磁铁相吸或相斥，进而使注水管243在水流通道241内移动。

在本实施例中，外壳100上开设有进气口150，进气口150用于接入高压气体。进气管组230包括总管231和至少两个支管232，总管231与进气口150连通；具体地，进气口150可开设多个，每个粒化喷头200的总管231连接一个进气口150，或在外壳100内开设进气通道，每个粒化喷头200的总管231均与进气通道连通，进气通道与进气口150连通，通过一个进气口150对进气通道通气，进而对多个粒化喷头200同步通气。至少一个支管232连通总管231与第一流道210，至少一个支管232连通总管231与第二流道220，且连通总管231与第一流道210的支管232外安装有加热环233，加热环233用于加热通过第一流道210的高速气流。

在本实施例中，外壳100上还开设有排气口160，排气口160位于粒化喷头200上方，且排气口160处外接有排气泵140，排气泵140用于加速外壳100内的气体通过排气口160排出。

在本实施例中，外壳100底部设置有传送带120，用于输送粒化后的高冰镍颗粒。

本发明的一种高冰镍粉粒化装置在使用时，打开加热环233，通过进气口150向粒化喷头200的第一流道210和第二流道220通入高速气流，并使注水管243移动打开注水口242，且通过注水管243向水流通道241内注水，水从注水口242流出并被第二流道220喷出的高速气流携带喷出。从进料斗110向外壳100内注入高冰镍熔融体，第一流道210喷出的温度较高的高速气流冲击高冰镍熔融体，使其被分割、破碎，之后用第二流道220喷出的带有水汽且流速更快的高速气流进一步冲击分散的金属液，使其遇水急冷收缩产生应力集中而进一步破裂、粉化，最后高冰镍熔融体被粒化凝固形成小颗粒。落至外壳100底部的高冰镍粉粒经传送带120送出。

一种高冰镍粉粒化工艺，利用上述高冰镍粉粒化装置，包括以下步骤：

S10，启动粒化喷头200，通过第一流道210和第二流道220分别向外壳100内通入气体和带有水汽的气体；

S20，从进料斗110向外壳100内均匀注入高冰镍熔融体；

S30，收集外壳100底部的高冰镍粉末。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。