本發(fā)明涉及金屬顆粒制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置和方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今，金屬顆粒的用途越來越廣泛，如鐵粉顆?？梢杂脕碜鲞€原劑，鎳及其合金顆?？捎脕砩a(chǎn)不銹鋼。

目前，金屬顆粒的制備方法應(yīng)用最廣泛的是還原法、霧化法和電解法。其中，電解法僅用于生產(chǎn)高純度及要求特殊性能的金屬顆粒。礦石還原法制取金屬顆粒，應(yīng)用較為廣泛，但生產(chǎn)流程相對(duì)復(fù)雜。以礦石還原法生產(chǎn)鐵粉為例，需要經(jīng)過兩次還原過程，固體碳還原制取海綿鐵過程和二次精還原過程，總共十幾道工序，生產(chǎn)流程相對(duì)復(fù)雜。與前兩種方法比較，霧化法最大的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大和成本低。

霧化法制取粉末的原理是,借助于具有一定動(dòng)能(高速)的流體將金屬流噴散微粒,其細(xì)化的程度決定于流體的動(dòng)能(流速、流量、氣體性質(zhì)等)以及流體流速與金屬液流量的比值大小。

霧化法主要是用高壓空氣、氬氣、氮?dú)獾?氣霧化)和高壓水(水霧化)作為噴射介質(zhì)來擊碎金屬液體流。氣霧化法進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，由于冷卻緩慢,金屬顆粒在高溫中停留時(shí)間長、顆粒表面氧化嚴(yán)重，而且顆粒越細(xì)越顯著。此外，用高壓空氣作噴射介質(zhì)進(jìn)行霧化，由于換熱效果相對(duì)較差，在霧化室底部熱金屬顆粒容易發(fā)生粘接，雖然粘接程度疏松，但仍需要一次粉碎工序。用高壓水作噴射介質(zhì)進(jìn)行霧化，冷卻速度快，顆粒表面氧化程度低，得到的金屬顆粒球形度好。然而，無論是水霧化還是氣霧化得到金屬顆粒，都需要在高壓條件下，能耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能耗低的采用采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置，包括旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、金屬顆粒收集結(jié)構(gòu)和氣體收集系統(tǒng)；

旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)：包括霧化室、轉(zhuǎn)盤、法蘭、連接軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

所述霧化室具有熔融金屬注入口、金屬顆粒出口和空氣出口，所述熔融金屬注入口設(shè)置在霧化室的頂部，金屬顆粒出口設(shè)置在霧化室的底部；

所述轉(zhuǎn)盤和法蘭位于霧化室內(nèi)部，轉(zhuǎn)盤固定在法蘭的上方，轉(zhuǎn)盤與熔融金屬注入口相對(duì)設(shè)置；

所述連接軸設(shè)置在法蘭的下方，且其頂部與法蘭固定連接；

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與連接軸連接，驅(qū)動(dòng)連接軸沿其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

空氣冷卻系統(tǒng)：包括空氣壓縮機(jī)、氣瓶、多個(gè)空氣噴嘴和空氣噴嘴安裝結(jié)構(gòu)；

所述空氣壓縮機(jī)的氣體出口通過管道與氣瓶的氣體入口連通，氣瓶的壓縮氣體出口通過氣管與空氣噴嘴的氣體入口連通；

所述空氣噴嘴安裝結(jié)構(gòu)包括安裝架和布風(fēng)板；

所述安裝架設(shè)置在法蘭的外周；

所述布風(fēng)板固定在安裝架的頂部，所述布風(fēng)板為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且具有多個(gè)空氣噴嘴安裝孔，所述多個(gè)空氣噴嘴安裝孔沿布風(fēng)板周向布設(shè)，且多個(gè)空氣噴嘴安裝孔的圓心所在圓位于轉(zhuǎn)盤頂部邊緣外側(cè)；

金屬顆粒收集結(jié)構(gòu)：包括第一金屬顆粒收集器；

所述第一金屬顆粒收集器用于收集從霧化室底部排出的金屬顆粒；

氣體收集系統(tǒng)：包括除塵器、熱空氣的收集器和第二金屬顆粒收集器；

所述除塵器的氣體入口通過管道與霧化室上的空氣出口連通，除塵器的氣體出口與熱空氣的收集器的熱空氣入口連通；

所述第二金屬顆粒收集器與除塵器連接，用于收集除塵器除塵產(chǎn)生的金屬顆粒。

作為優(yōu)化，還包括設(shè)置在霧化室頂壁外側(cè)的熔融金屬注入結(jié)構(gòu)；

所述熔融金屬注入結(jié)構(gòu)包括耐高溫的容器和塞子；

所述容器的底部具有通孔，所述通孔與熔融金屬注入口同軸設(shè)置；

所述塞子與所述通過密封滑動(dòng)配合。

作為優(yōu)化，所述金屬顆粒出口為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且沿霧化室底壁周向設(shè)置。

作為優(yōu)化，所述第一金屬顆粒收集器為環(huán)形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在霧化室的外側(cè)，且位于霧化室的底部，第一金屬顆粒收集器上端的開口與霧化室底部的金屬顆粒出口相對(duì)。

作為優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)盤為頂部直徑大于底部直徑喇叭狀結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)盤底部的外側(cè)具有一圈裙邊，裙邊上具有多個(gè)安裝孔。

作為優(yōu)化，所述旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)還包括變頻器，所述變頻器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種金屬顆粒的制備方法，使用上述的采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置；

具體制備步驟如下：

S1：啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

S2：開啟空氣冷卻系統(tǒng)，打開空氣噴嘴，空氣噴嘴噴出的向上的空氣流；

S3：向旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)中注入熔融金屬，熔融金屬流入轉(zhuǎn)盤，開始?；?；

S4：?；纬傻慕饘兕w粒在霧化室內(nèi)碰到噴嘴噴出的氣流，金屬顆粒跟氣流發(fā)生動(dòng)能跟熱量交換，金屬顆粒的溫度降到粘接溫度以下，下落在霧化室底部后，被第一金屬顆粒收集器收集；

S5：經(jīng)過換熱的空氣，沿著霧化室上空氣出口先進(jìn)入除塵器中進(jìn)行除塵，最后到達(dá)熱空氣的收集器，由收集器對(duì)經(jīng)過換熱的空氣進(jìn)行收集，第二金屬顆粒收集器將除塵器在除塵過程中得到的金屬顆粒進(jìn)行收集。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)巧妙；其與現(xiàn)有的高壓霧化相比，由于在熔融金屬?；徒饘兕w粒冷卻過程中都不需要高壓，從而大大降低了能耗；另外，另外采用空氣作為冷卻介質(zhì)，原料更容易獲得，從而同時(shí)還降低了制作金屬顆粒的成本。收集到的熱空氣溫度可以達(dá)到400℃以上，具有很高的利用價(jià)值。回收、利用氣體余熱，節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為法蘭的布風(fēng)板的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“豎直”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

實(shí)施例一：

參見圖1和圖2，一種采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置，包括旋轉(zhuǎn)粒化系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、金屬顆粒收集結(jié)構(gòu)和氣體收集系統(tǒng)。

旋轉(zhuǎn)粒化系統(tǒng)：包括霧化室9、轉(zhuǎn)盤4、法蘭5、連接軸7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)12和和變頻器13。

霧化室9具有熔融金屬注入口、金屬顆粒出口和空氣出口，所述熔融金屬注入口設(shè)置在霧化室9的頂部，金屬顆粒出口設(shè)置在霧化室9的底部；

為了方便注入熔融金屬和控制熔融金屬的注入速度和流量，還可以包括設(shè)置在霧化室9頂壁外側(cè)的熔融金屬注入結(jié)構(gòu)；

熔融金屬注入結(jié)構(gòu)包括耐高溫的容器2和塞子1；所述容器2的底部具有通孔，所述通孔與熔融金屬注入口同軸設(shè)置；所述塞子1與所述通過密封滑動(dòng)配合，用于控制所述通孔的暢通與阻塞。具體實(shí)施時(shí)，所述塞子1由手持部和阻塞部兩部分組成，為了方便手持，拔動(dòng)和塞緊塞子，該手持部的直徑大于阻塞部，另外還可以在手持部上設(shè)置防滑紋，便于拔動(dòng)塞子時(shí)，塞子脫手。

優(yōu)先地，金屬顆粒出口設(shè)計(jì)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且沿霧化室9底壁周向設(shè)置。這種結(jié)構(gòu)更有利于快速收集冷卻后的金屬顆粒。環(huán)形的金屬顆粒出口靠近霧化室9的豎直側(cè)壁，這主要是因?yàn)榻饘兕w粒經(jīng)過冷卻后，會(huì)打擊在霧化室9豎直側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，然后落下，將金屬顆粒出口設(shè)置在靠近霧化室9的豎直側(cè)壁能快速對(duì)金屬顆粒進(jìn)行收集。

所述轉(zhuǎn)盤4和法蘭5位于霧化室9內(nèi)部，轉(zhuǎn)盤4固定在法蘭5的上方，轉(zhuǎn)盤4與熔融金屬注入口相對(duì)設(shè)置；優(yōu)選地，轉(zhuǎn)盤4為頂部直徑大于底部直徑喇叭狀結(jié)構(gòu)，方便位于轉(zhuǎn)盤4內(nèi)的熔融金屬從轉(zhuǎn)盤頂部開口飛出，通過轉(zhuǎn)盤?；饘僖后w得到的金屬顆粒，顆粒均勻，球形度好，另外，通過轉(zhuǎn)盤粒化金屬液體制備金屬顆粒，可以通過調(diào)節(jié)金屬液體流量、轉(zhuǎn)盤直徑以及轉(zhuǎn)速大小來控制顆粒的尺寸，滿足生產(chǎn)需要。

該轉(zhuǎn)盤4底部的外側(cè)具有一圈裙邊，裙邊上具有多個(gè)安裝孔。裙邊和安裝孔的設(shè)置主要是為了更好、更穩(wěn)固地將轉(zhuǎn)盤固定在法蘭上，盡可能地防止轉(zhuǎn)盤和法蘭發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。

所述連接軸7設(shè)置在法蘭5的下方，且其頂部與法蘭5固定連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)12與連接軸7連接，驅(qū)動(dòng)連接軸7沿其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述變頻器13與驅(qū)動(dòng)電機(jī)12連接，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的轉(zhuǎn)速。變頻器13的設(shè)置主要是為了更加方便調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的轉(zhuǎn)速，從而可以根據(jù)不同的金屬特征，調(diào)整轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，增加了該裝置的適用性。

空氣冷卻系統(tǒng)：包括空氣壓縮機(jī)20、氣瓶15、多個(gè)空氣噴嘴17和空氣噴嘴安裝結(jié)構(gòu)；

所述空氣壓縮機(jī)20的氣體出口通過管道與氣瓶15的氣體入口連通，氣瓶15的壓縮氣體出口通過氣管16與空氣噴嘴17的氣體入口連通；

所述空氣噴嘴安裝結(jié)構(gòu)包括安裝架8和布風(fēng)板3；所述安裝架8設(shè)置在法蘭5的外周；所述布風(fēng)板3固定在安裝架8的頂部，所述布風(fēng)板3為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且具有多個(gè)空氣噴嘴安裝孔3-1，所述多個(gè)空氣噴嘴安裝孔3-1沿布風(fēng)板3周向布設(shè)，且多個(gè)空氣噴嘴安裝孔3-1的圓心所在圓位于轉(zhuǎn)盤4頂部邊緣外側(cè)，通過噴出的壓縮氣體將從轉(zhuǎn)盤4頂部飛濺出來的金屬顆粒冷卻。

為了避免空氣噴嘴17噴出的氣流過大，將?；鰜淼念w粒吹到霧化室9的頂壁上，空氣噴嘴17可以傾斜設(shè)置，空氣噴嘴17與傾斜角可以根據(jù)實(shí)際情況確定。具體地，空氣噴嘴17可以與轉(zhuǎn)盤4側(cè)壁平行，即空氣噴嘴17與傾斜角與轉(zhuǎn)盤4側(cè)壁與傾斜角相等，從而從空氣噴嘴17噴出的氣流是斜向上的。實(shí)施時(shí)，可根據(jù)金屬顆粒跟空氣的換熱效果，調(diào)整空氣噴嘴的數(shù)量以及空氣氣流量。

金屬顆粒從轉(zhuǎn)盤邊緣以非常高的速度飛離轉(zhuǎn)盤，與空氣流接觸，改變飛行軌跡，使金屬顆粒到達(dá)霧化室底部的飛行時(shí)間變長，金屬顆粒換熱充分，溫度降到粘接溫度以下，不會(huì)發(fā)生粘接現(xiàn)象；轉(zhuǎn)盤?；c冷卻空氣相結(jié)合，與直接高壓氣體制取金屬顆粒工藝相比，所需空氣無需高壓，可以降低了生產(chǎn)成本；轉(zhuǎn)盤?；c冷卻空氣相結(jié)合，金屬顆粒從轉(zhuǎn)盤邊緣以非常高的速度飛離轉(zhuǎn)盤，并在極短的時(shí)間內(nèi)與空氣流接觸，可以在一定程度上減小金屬顆粒表面的氧化程度。

金屬顆粒收集結(jié)構(gòu)：包括第一金屬顆粒收集器10；所述第一金屬顆粒收集器10用于收集從霧化室9底部排出的金屬顆粒，具體實(shí)施時(shí)，可以將第一金屬顆粒收集器設(shè)置在霧化室9的外側(cè)，且位于霧化室9的底部，該第一金屬顆粒收集器10上端的開口與金屬顆粒出口相對(duì)；第一金屬顆粒收集器10為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其上端的開口與環(huán)形的金屬顆粒出口相對(duì)，將下落的金屬顆粒收集在其中。

采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置還包括氣體收集系統(tǒng)；

所述氣體收集系統(tǒng)包括除塵器18、熱空氣的收集器19和第二金屬顆粒收集器；

所述除塵器18的氣體入口通過管道與霧化室9上的空氣出口連通，除塵器18的氣體出口與熱空氣的收集器19的熱空氣入口連通；

所述第二金屬顆粒收集器與除塵器18連接，用于收集除塵器18除塵產(chǎn)生的金屬顆粒。由于從霧化室9輸出的熱空氣中會(huì)帶有金屬顆粒，除塵器18對(duì)該熱空氣進(jìn)行除塵，其實(shí)就是將熱空氣攜帶的少量金屬顆粒和空氣進(jìn)行分離，因此第二金屬顆粒收集器將除塵器18分離后金屬顆粒進(jìn)行收集，進(jìn)一步提高了金屬顆粒的產(chǎn)量，減少能源的浪費(fèi)，同時(shí)收集的熱空氣也可以進(jìn)行再利用。收集到的熱空氣溫度可以達(dá)到400℃以上，具有很高的利用價(jià)值，回收、利用氣體余熱，節(jié)約成本。

實(shí)施例二：

一種金屬顆粒的制備方法，使用實(shí)施例一所述的采用循環(huán)空氣為介質(zhì)制備金屬顆粒并回收熱量的裝置；

具體制備步驟如下：

S1：啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)粒化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)12，調(diào)整轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

S2：開啟空氣冷卻系統(tǒng)，打開空氣噴嘴17，空氣噴嘴17噴出的向上的空氣流；

S3：向旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)中注入熔融金屬，熔融金屬流入轉(zhuǎn)盤4，開始?；?/p>

S4：?；纬傻慕饘兕w粒在霧化室9內(nèi)碰到噴嘴17噴出的氣流，金屬顆粒跟氣流發(fā)生動(dòng)能跟熱量交換，金屬顆粒的溫度降到粘接溫度以下，下落在霧化室9底部后，被第一金屬顆粒收集器收集；

S5：經(jīng)過換熱的空氣，沿著霧化室9上空氣出口先進(jìn)入除塵器18中進(jìn)行除塵，最后到達(dá)熱空氣的收集器19，由收集器19對(duì)經(jīng)過換熱的空氣進(jìn)行收集，其收集到的熱空氣溫度可以達(dá)到400℃以上，具有很高的利用價(jià)值。回收、利用氣體余熱，節(jié)約成本。第二金屬顆粒收集器將除塵器18在除塵過程中得到的金屬顆粒進(jìn)行收集。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。