超細(xì)金剛石微粉顆粒多級分級機(jī)及分級方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠?qū)Τ?xì)金剛石微粉顆粒進(jìn)行窄范圍的粒度精確分級的超細(xì)金剛石微粉顆粒多級分級機(jī)及分級方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無論是天然或是人造金剛石微粉都是當(dāng)今國際上一種超硬精細(xì)磨料。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，它在各工業(yè)部門的應(yīng)用越來越廣泛。自從人造金石投入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)以后，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家耗用的工業(yè)金剛石大約是10000萬克拉，其中金剛石微粉的耗用量接近10%，金剛石的研磨能力比立方氮化硼大1.25倍，比碳化硅大2.85?3.57倍，比白剛玉大6.25?7.14倍。所以金剛石微粉作為一種超硬磨料，具有無比優(yōu)越的研磨能力，金剛石微粉的研磨能力包括對工件的磨削能力和它本身的耐磨損和抗粉碎能力，取決于其顯微硬度、粒度、強(qiáng)度、顆粒形狀以及熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。金剛石微粉作為磨料的應(yīng)用有三大方面:用于工業(yè)上、科學(xué)上和醫(yī)學(xué)上各種精密元器件的精磨或拋光加工；用于樹脂粘結(jié)工具、金屬粘結(jié)工具以及電鍍工具的制造；作為精細(xì)磨料用于模具加工、寶玉石拋光加工、寶石軸承加工制造；金剛石微粉除了用作研磨材料之外，另一大用途就是用作功能材料；例如利用其熱學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)等。用金剛石微粉混合到熱固性樹脂聚合物、纖維素、酚醛樹脂或者陶瓷片之中，可制成一種具有提高熱導(dǎo)率和降低熱膨脹性的新材料；把金剛石微粉混合到金屬片，如鎳片或不銹鋼片中可制成具有熱導(dǎo)率高、熱膨脹性低而重量輕的新型片狀材料，在電子工業(yè)中可做成高密高能器件用于熱控制。
[0003]從金剛石用作研磨材料的形式來說，全世界在工業(yè)上消耗的金剛石微粉60%以上是用來制成金剛石研磨膏、金剛石微粉混合物和金剛石微粉研磨液。
[0004]當(dāng)前高精研磨加工技術(shù)的進(jìn)步，在零件加工的平面度、平行度、平直度等幾何尺寸方面已能獲得更精密的公差，研磨加工行業(yè)面臨的主要問題是要求加工表面無任何細(xì)微劃痕等缺陷。如何消除這些缺陷，主要取決于四個(gè)因素:金剛石微粉粒度的均勻性，金剛石微粉的顆粒形狀，混合比例與純度和載體化學(xué)，其中針對金剛石微粉粒度的均勻性目前已經(jīng)發(fā)展到粒度分級越來越細(xì)，粒級范圍越來越窄的水平，但是超細(xì)微粉粒度分級精度不高一直是制約我國超硬材料工具發(fā)展的瓶頸，國內(nèi)眾多企業(yè)多年來也在努力研究，但效果一直不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種能夠?qū)Τ?xì)金剛石微粉顆粒進(jìn)行窄范圍的粒度精確分級的超細(xì)金剛石微粉顆粒多級分級機(jī)及分級方法，使超細(xì)微粉粒度分級范圍達(dá)到:0--10 μ m，最小范圍0—50nm。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種超細(xì)金剛石微粉顆粒多級分級機(jī)，由混料塔、分級機(jī)、循環(huán)裝置和自動(dòng)程序控制系統(tǒng)四部分組合而成，其特征在于: a、混料塔的高度設(shè)置在3米，用于提供混料塔內(nèi)料液的供給壓力0.03MPa，在混料塔中設(shè)置有防止料液團(tuán)聚的攪拌裝置，該攪拌裝置包括安裝在混料塔頂部的可改變攪拌速度的混料塔變頻電機(jī)和與混料塔變頻電機(jī)相連接的安裝在混料塔中的對混料塔內(nèi)的料液進(jìn)行攪拌分散的不銹鋼攪拌槳；在混料塔底部開設(shè)有出料口并通過出料口管道與分級機(jī)底部噴料嘴相接通，在出料口管道上安裝有高精度手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，該閥門對進(jìn)入分級機(jī)的料液流量實(shí)施精準(zhǔn)控制，在混料塔上部開設(shè)有進(jìn)料口，該進(jìn)料口通過回料管道與載料盒相接通，負(fù)責(zé)承接來自載料盒的料液；
b、分級機(jī)包括機(jī)頭部件、帶有機(jī)身門的內(nèi)部為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體的機(jī)身、通過機(jī)身門安裝在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓部件、安裝在機(jī)身上的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)部件，轉(zhuǎn)鼓部件為內(nèi)部為料液腔體的轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓上部開設(shè)有上清液出口，下部開設(shè)有粗料液出口，最下端中心部為開設(shè)在分級機(jī)底部的噴料嘴，機(jī)頭部件包括機(jī)頭、安裝在機(jī)頭上的機(jī)頭主軸以及安裝在機(jī)頭上的防護(hù)罩，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)部件包括安裝在機(jī)身上的分級機(jī)變頻電機(jī)以及分級機(jī)變頻電機(jī)輸出軸上的皮帶輪，機(jī)頭主軸通過機(jī)頭主軸皮帶輪、皮帶、壓帶輪、分級機(jī)變頻電機(jī)輸出軸上的皮帶輪與分級機(jī)變頻電機(jī)相連接，轉(zhuǎn)鼓的上端與機(jī)頭部件中的機(jī)頭主軸相連接，轉(zhuǎn)鼓的下端安裝在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體下部的滑動(dòng)軸承中，在機(jī)身的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓上部的上清液出口下面位置，沿轉(zhuǎn)鼓四周設(shè)置有上清液積液盤；
C、循環(huán)裝置包括載料盒、與載料盒相接通的循環(huán)泵，循環(huán)泵安裝在載料盒上部，并通過循環(huán)泵進(jìn)料管插入到載料盒中與該載料盒相接通，循環(huán)泵通過回料管道和混料塔上部開設(shè)的進(jìn)料口與混料塔相接通，混料塔負(fù)責(zé)承接來自載料盒的料液；在載料盒上開設(shè)有載料盒進(jìn)料口，載料盒通過該載料盒進(jìn)料口和載料盒進(jìn)料管與分級機(jī)的粗料液出料口相接通，載料盒還通過該載料盒上清液進(jìn)料口和載料盒上清液進(jìn)料管與分級機(jī)的上清液積液盤的出料口相接通，載料盒回收來自分級機(jī)待選料液并由循環(huán)泵輸送回混料塔。
[0007]混料塔通身為不銹鋼材質(zhì)，由3根立柱支撐，用于把料液進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰允沽弦阂苑稚⑿问竭M(jìn)入到分級機(jī)，料塔高度決定物料壓力的恒定，出料閥門保證物料進(jìn)入分級機(jī)流量的穩(wěn)定性。
[0008]料液的濃度控制在重量百分比為0.5—40%范圍，由待選粉料和純凈水組成為分選料液，分散性均勻的料液以一定壓力輸送到分級機(jī)的裝置，壓力控制在0.03MPa。
[0009]在混料塔中還安裝有加熱和冷卻裝置，保證物料的理化性質(zhì)穩(wěn)定，混料塔具有保持料液溫度穩(wěn)定的功能。
[0010]所述自動(dòng)程序控制系統(tǒng)包括控制混料塔頂部的變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、控制分級機(jī)機(jī)身上的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、機(jī)頭部件中的和分級機(jī)機(jī)身內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體內(nèi)的溫度傳感器控和轉(zhuǎn)鼓速度傳感器以及主回控制電路構(gòu)成；通過上述變頻器無極調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速，自動(dòng)程序控制系統(tǒng)根據(jù)工藝要求通過變頻器設(shè)置需要的轉(zhuǎn)速、時(shí)間繼電器設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，并通過安裝在級機(jī)上的溫度、速度傳感器檢測分離機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如有異常有聲光報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)。
[0011 ] 所述上清液積液盤用來回收上清液，包括安裝在分級機(jī)機(jī)身內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)腔體上的上清液積液盤下座、固定在上清液積液盤下座上的上清液積液盤、與清上清液積液盤相配合的上清液積液盤上蓋。
[0012]轉(zhuǎn)鼓的上端與機(jī)頭部件中的機(jī)頭主軸通過傳動(dòng)橫銷相連接。
[0013]一種超細(xì)金剛石微粉顆粒多級分級方法，其特征在于:其具體分級步驟如下:
步驟I)、根據(jù)待選物料的粒度要求，通過物料與水的比例確定給料濃度，具體料液的濃度控制在重量百分比為0.5—40%范圍，由待選粉料和純凈水組成為料液，分散性均勻的料液以一定壓力由混料塔輸送到分級機(jī)，壓力控制0.03MPa ；
步驟2)、通過調(diào)節(jié)混料塔上的給料閥門控制給料速度，待選物料的粒度越小，要求給料速度越低，給料的速度由待選物料的粒度確定；
步驟3)、分級機(jī)機(jī)身上的電動(dòng)機(jī)通過皮帶、壓帶輪將動(dòng)力傳給機(jī)頭上的皮帶輪和主軸，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓繞自身軸線高速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成強(qiáng)大的離心力場，混料塔中混好的料液進(jìn)入分級機(jī)底部噴料嘴向分級機(jī)里面的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)注入料液，在強(qiáng)大的離心力作用下，迫使料液進(jìn)行分層運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量輕的液體在轉(zhuǎn)鼓中心流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上端出口處被甩到積液盤回收，顆粒適中的固體被甩在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，這部分固體就是所需要的成品料，比較大的顆?；旌现后w從轉(zhuǎn)鼓下端轉(zhuǎn)鼓壁上的粗料液出口被甩出，由機(jī)身腔體底部回料口流到載料盒，循環(huán)泵將載料盒中的回流料液再送入混料塔，往復(fù)循環(huán)，直到將所有料液中的成品料部分全部分尚出為止；
步驟4)、通過調(diào)整分級機(jī)的變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，待選物料的粒度越小，要求轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速由待選物料的粒度確定；為得到不同粒度的物料，通過控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制其離心力大小的目的，使得粗細(xì)料進(jìn)行分離，轉(zhuǎn)速控制范圍:1000— 20000轉(zhuǎn)/分，根據(jù)分級效果確認(rèn)分級機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，在分級機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中用粒度儀檢測物料中成品料的含量，低于5%，即可停止分級工作。
[0014]本發(fā)明具有如下積極效果:
I)本發(fā)明彌補(bǔ)了國內(nèi)超細(xì)金剛石微粉粒度分級范圍過寬和微粉中存在大顆粒的不足，完善了目前超細(xì)金剛石微粉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高了分級效率，是國內(nèi)首創(chuàng)用該設(shè)備進(jìn)行超細(xì)金剛石微粉粒度分級。
[0015]2)本發(fā)明提出的設(shè)備及工藝除具備分選超細(xì)金剛石微粉性能外，還具備對其它諸如染料、磁性材料、碳化硅等超細(xì)顆粒物的粒度分級性能，可形成廣泛的應(yīng)用前景。
[0016]本發(fā)明具有如下技術(shù)參數(shù):
1)轉(zhuǎn)鼓容積