采用气流粉碎、分级生产碳化钨粉的方法

摘要

该发明属于采用气流粉碎、分级生产碳化钨粉的方法，包括粗破碎、气流粉碎、气流分级及物料收集。该发明克服了传统思维及观念的影响将常规用于食品、医药、矿山等行业的气流粉碎、分级方法，根据WC硬度高、密度大、熔点高等特点设计气流粉碎、分级中各工艺参数，使之不但可生产平均粒度小于0.2μm的超细WC粉、且生产率提高3～4倍，产出率高达99.5％以上，产品中杂质含量及粗大和聚集颗粒大幅度降低，设备投资降低65％左右，生产成本降低40～70％。而具有生产率高、生产成本低、产品质量及纯度高、设备投资省等特点。克服了球磨及筛分法难以生产粒径小于0.2μm的超细WC粉及生产率低、产品含杂量高、质量较差而生产成本高等缺陷。

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金领域中将碳化钨(WC)粉碎至细颗粒及超细颗粒的生产方法，特别是一种应用气流粉碎、分级生产碳化钨粉的方法。

背景技术

WC是一种硬度高、密度大、熔点高的难破碎材料，其莫氏硬度为9.0，理论密度为15.77g/cm³。传统的方法是采用球磨粉碎法，即为了减少产品的污染，在球磨筒内壁衬硬质合金板材或其它耐磨材料、采用硬质合金球作为研磨体。但还是难以避免球磨介质和内衬材料物质进入物料，造成WC粉质量下降、难以生产优质硬质合金。此外，细颗粒WC的平均粒度为0.5～1.5μm、超细颗粒WC平均粒度为0.1～0.5μm(均为表面积测定法)；由于在原料和碳化过程中存在小颗粒相互紧密聚集或因烧结而形成大量的粗大颗粒，这类大颗粒通常是正常超细颗粒WC平均粒度的5～20倍，且采用球磨粉碎法无法将其进一步粉碎，而采用传统的筛分法也无法将其分离。这类大颗粒WC的存在亦将导致合金性能的下降。因此，采用传统的球磨及筛分法难以生产平均粒度小于0.2μm的超细WC粉及生产率低、生产周期长、产品含杂量高、质量相对较差、且难以进一步提高粉料的质量、以及生产成本高等缺陷。

而近年来在食品、医药、矿山等行业广泛采用的利用超音速气流带动物料，使之产生高速运动、相互碰撞达到粉碎效果的气流粉碎、分级方法，主要用来粉碎上述领域中比重小、硬度较低的易破碎物料；在申请号为02153069、发明名称为《利用高速气流制备超微中草药粉的方法》即属于此类技术。采用此类技术可将中草药粉的粒径最小破碎到0.5～10μm，且由于食品、医药及矿山领域内的物料比重较轻、硬度较低亦易破碎，与硬质合金的性能差别极大，受传统思维及观念的影响，因而该技术一直没在硬质合金领域内得到应用。

发明内容

本发明的目的是研究设计一种采用气流粉碎、分级生产碳化钨粉的方法，以达到利用高速气流粉碎、分级来生产WC细颗粒及超细颗粒，以提高WC粉的质量和品质、减少杂质含量、消除粗大颗粒、彻底改变超细粉末过筛难的问题，以及提高生产率、降低生产成本等目的。

本发明的解决方案是根据WC密度大、硬度高等特点研究确定粗破碎粒度、气流压力及喷射速度、喷射角、物料上升高度以及分级轮线速度等参数，以实现其发明目的。因此，本发明方法包括：

A、粗碎：将经碳化烧结而成的WC料块送入混合器或球磨机内、破碎成粒径小于5mm的物料；

B、气流粉碎：将破碎后的物料经螺旋送料器以1.0～2.5kg/分钟的进料速度输入气流粉碎机设有3～4个喷嘴的粉碎室内，在空气压力0.6～1.0Mpa、喷射速度400～650m/秒、总流量3～10m³/分钟，喷射角5°～15°仰角、物料上升高度800～1200mm的条件下进行粉碎，经粉碎后的细颗粒物料随气流由粉碎室顶部出口送入分级机构、而粗颗粒物料则仍留于粉碎室内的高速气流中继续粉碎；

C、气流分级：进入分级机构的物料经分级轮、离心分级，符合要求的细颗粒物料随气流进入物料收集装置，而粗颗粒则返回粉碎室继续粉碎，分级轮转速3000～8000转/分钟，线速度750～3770m/分钟；

D、物料收集：进入收集装置的物料流经分离器进行气、固分离、物流流量控制在3～10m³/分钟，粉料由底部进入装料桶、即得目的物WC粉，气体经除尘器负压过滤后排放。

上述气流为含水率小于1.2％、温度为0～30℃的干燥空气流。所述物料收集中的分离方式为旋风分离器分离；而除尘为袋式过滤除尘，负压为-1000pa～-2000pa。

本发明方法不但可生产平均粒度为0.2μm以下的超细WC粉，且生产率可较传统球磨法提高3～4倍，产出率高达99.5％以上，主要杂质含量Fe≤50ppm、Ni≤10ppm，Cr≤15ppm，产品中粗大颗粒及聚集颗粒大幅度降低，如在平均粒径为0.3～0.5μm的产品中即无粒径2.0μm以上的颗粒出现；设备投资与相同生产规模的背景技术相比可降低65％左右，而生产成本可降低40～70％。因而具有生产率高、生产周期短、生产成本低，产品质量及纯度高并可生产平均粒度为0.2μm以下的超细WC粉，且设备投资省等突出的特点。

附图及附图说明

图1、为实施方式1产品WC粉的×10,000电子探针颗粒形貌照片；

图2为实施方式2产品WC粉的×3,000电子探针颗粒形貌照片。

具体实施方式1

本实施方式以生产平均粒度为0.15μmWC粉为例：

A、粗碎：将经碳化烧结而成的WC料块216kg送入螺旋混合器、破碎至粒径小于5mm的物料后装入料桶内，待用；

B、气流粉碎：将上述粗碎后待用的物料加入料斗内、经螺旋送料机以1.5kg/分钟的进料速度送入等弧度间隔设置有4个仰角为10°的喷嘴的气流粉碎室内，在室温及空气压力0.8Mpa、喷射速度560m/秒、总流量为8m³/分钟、空气含水率低于1.2％的强气流下粉碎；经粉碎后的物料随气流由粉碎室顶部出口送入分级机构；

C、气流分级：进入分级机构的物料在分级轮的作用下、符合粒度要求的细颗粒物料随气流进入物料收集装置、而粗颗粒则返回粉碎室内继续粉碎；分级轮转速6500转/分钟、线速度2652m/分钟；

D、物料收集：经分级处理后的物料流进入收集装置中的旋风分离器进行气、固分离，旋风分离器直径φ500mm、流量控制在8m³/分钟，分离出的粉料经底部进入装料桶，气体则经布袋式过滤除尘器在负压-1000Pa的条件下过滤后作为空气排放。

本实施方式得平均粒度为0.15μm的超细WC粉215kg；附图1为本实施方式产品×10,000倍电子探针颗粒形貌照片。

具体实施方式2

A、粗碎：将WC料块210kg采用球磨机破碎至粒径小于5mm的物料后，待用；

B、气流粉碎：将上述物料以2.0kg/分钟的速度送入等弧度设置4个仰角为10°的QYF-260型气流粉碎机的粉碎室内，在室温及压力0.75Mpa、喷射速度390m/秒、总流量3.5m³/分钟、空气含水率低于1.2％的强气流下粉碎，经粉碎后的物料随气流由粉碎室顶部出口进入分级机构；

C、气流分级：分级轮转速3800转/分钟、线速度1550m/分钟、细颗粒物料随气流进入物料收集装置，粗颗粒则返回粉碎室；

D、物料收集：进入收集装置中旋风分离器的物料流流量控制在3.5m³/分钟、分离器直径φ500mm，经气、固分离得平均粒径1.30μm的WC细粉209.2kg，气流经布袋式过滤除尘器负压-1500Pa过滤后排放。

附图2为本产品×3,000倍电子探针颗粒形貌照片。