CN108569843A - 一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置及方法，包括熔炉和给料器，所述熔炉的出料口与给料器的进料口相连通，所述给料器的出料口下方设有耐高温合金板，所述耐高温合金板的中心设有通孔，所述耐高温合金板的下方设有鳞片形成装置，鳞片形成装置的出料口与旋风分离器的进料口相连通，所述鳞片形成装置包括鳞片收集仓、漏斗状的旋转分散盘和驱动旋转分散盘旋转的电机，所述旋转分散盘设置于鳞片收集仓的内部，所述旋转分散盘的上方鳞片收集仓的顶面上设有与耐高温合金板中心的通孔位置相适配的开口，所述旋转分散盘的内侧上端部设有若干呈环形均匀分布的喷气孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿物鳞片材料的生产装置及方法，尤其涉及一种用玄武岩、辉长岩类矿物生产鳞片状材料的装置和方法。
背景技术
辉长岩-玄武岩类岩石制成的矿物絮状或鳞片状材料具有以下特性：高耐化学性(在H2SO4溶液中沸腾2h时稳定性为98％)，耐机械作用，高分散性，易于使用和定量调节，在保持鳞片形状的同时能生产出不同的细度。这些性能使得该鳞片材料可用作工业和民用建筑中的聚合保护-装饰涂料、耐化学和耐火涂料、各种复合材料、绝热材料、造船、飞机制造、机械制造和添加剂工业生产中的填料使用。
现有的使用矿物生产鳞片状材料的方法包括如下几个阶段：1.玻璃熔体的制作；2.在离心力作用下将熔体流分成单独的流体；在固定表面上形成所谓的玻璃状薄膜，该薄膜通过熔体流喷射到该表面上，并且熔体在其自身重力的作用下流动而形成；3.凭借带有特殊边缘的圆盘的旋转而对该薄膜进行研磨，击碎薄膜，形成单独的鳞片，再将它们收集起来。然而这种方法虽然是最常见的，但它有许多缺点：材料和资源消耗高，根据该方法获得的玻璃薄膜厚度不均匀，旋转盘由于落在其上的熔体很热导致其迅速烧热，因此根据该方法所得到的鳞片大小不均，由于落到旋转盘上熔体的温度很热使得盘的温度改变，而未及时冷却的熔体部分，其被转换成所谓的“钢珠”，是熔融矿物块，而不是鳞片，这就产生了废品，与成型的鳞片难以分离出来。
用矿物生产鳞片状材料的另一种方法是，在离心力的作用下，熔体自身形成薄膜，并通过环形压缩空气流拉制所得的薄膜，再将其粉碎成颗粒并收集起来。尽管这种方法比以前的生产方法能产生更细的鳞片，但是所得到的玻璃状薄膜很快被冷却，通过增加旋转速度进一步减小薄膜的厚度导致熔体从表面分离，此时获得的鳞片面积和厚度也不均匀，从而不能形成鳞片而且获得残次品的百分比也高，在这种情况下，获得的尺寸也不均一。
发明内容
本发明针对现有使用矿物生产鳞片状材料的方法存在的不足，提供一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置，包括熔炉和给料器，所述熔炉的出料口与给料器的进料口相连通，所述给料器的出料口下方设有耐高温合金板，所述耐高温合金板的中心设有通孔，所述耐高温合金板的下方设有鳞片形成装置，鳞片形成装置的出料口与旋风分离器相连通，所述鳞片形成装置包括鳞片收集仓、漏斗状的旋转分散盘和驱动旋转分散盘旋转的电机，所述旋转分散盘设置于鳞片收集仓的内部，所述旋转分散盘的上方鳞片收集仓的顶面上设有与耐高温合金板中心的通孔位置相适配的开口，所述旋转分散盘的内侧上端部设有呈环形均匀分布的若干喷气孔。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述通孔的直径为4～10mm。
进一步，所述耐高温合金板与旋转分散盘的底面之间的垂直距离为300～700mm。
进一步，所述熔炉的进料口处设置有定量器，所述定量器的进料口与料斗相连通。
本发明提供装置的有益效果是：
通过在给料器与鳞片形成装置之间设置耐高温合金板，不仅使得熔体的温度得以逐步温和的降低，避免了旋转盘迅速过热产生矿物块的问题，并且经耐高温合金板形成的细的熔体流落在旋转中的旋转分散盘上后形成的薄膜厚度薄且均匀，经离心力逐步扩散至边缘后破碎，不会产生熔体从表面脱离的现象，所获得的鳞片面积和厚度均匀。
使用上述装置生产鳞片状材料的方法如下：
1)将磨碎和准备好的玄武岩类、辉长岩类或二者的混合原料装入熔炉中，于1300～1650℃下加热使原料熔化制得熔体，并使其均质化；
2)步骤1)熔炉中得到的均质化的熔体进入给料器，给料器出口的熔体在其重力作用下下落至电加热的耐高温合金板上以薄膜状铺展开来，后经耐高温合金板中心的通孔形成细的熔体流；
3)步骤2)得到的熔体流在重力作用下继续下落经鳞片收集仓顶部的开口至旋转中的旋转分散盘上，旋转分散盘内侧上端的喷气孔持续供给压缩空气脉冲，进入旋转分散盘的熔体被离心力抛起并向上流过旋转分散盘的表面，从而拉伸熔体获得薄膜，熔体以薄膜状铺展在旋转分散盘的表面上，后在离心力的作用下切向扩散至旋转分散盘的边缘，压缩空气脉冲将熔体薄膜冷却并分散破碎成小的鳞片状颗粒，鳞片状颗粒与空气一起进入鳞片收集仓；
4)步骤3)中所得的鳞片状颗粒和空气经鳞片收集仓的出料口进入旋风分离器，经旋风分离器将鳞片状颗粒与空气分离，后将鳞片状颗粒进行包装。
进一步，旋转分散盘旋转的速度为250～300m/mi n，我们测试了旋转分散盘在不同的速度下旋转时所得鳞片的质量，此时控制空气脉冲为70次每分钟，压力为2.0Kg/cm2,结果如表1所示：
由表1中的数据可以看出，旋转分散盘的旋转速度在250～300m/mi n是最佳的，超出这个速度范围会导致熔体的喷出和从旋转分散盘表面的脱离，而速度的降低导致拉伸力减弱，形成的薄膜会很厚，而当旋转分散盘的旋转速度为250～300m/mi n时，所形成的鳞片尺寸为0.5～15μm,这对于抗腐蚀和耐磨涂层是最佳的值，3微米以内的鳞片对于制作多层涂层来说是最佳的，5～15微米最适用于生产纸板。因此通过控制旋转分散盘的旋转速度可以获得用于不同目的的所需厚度的鳞片。
表1旋转分散盘的旋转速度与鳞片质量之间的关系
| 旋转速度，m/min | 薄膜的厚度，微米 |
| 230 | 16-50 |
| 250 | 5-15 |
| 270 | 2-5 |
| 300 | 0.5-3 |
| 340 | 没有稳定厚度 |
进一步，压缩空气脉冲的频率为每分钟70～90个，脉冲的持续时间为0.3～0.5s，压缩空气的压力为1.8～2.2Kg/cm2，我们同样测试了压缩空气脉冲供给的频率与所得鳞片质量之间的关系，此时控制旋转分散盘的旋转速度为280m/mi n,结果如表2所示：
表2压缩空气脉冲频率与所得鳞片质量之间的关系
由表2中的数据可以看出，以1.8～2.2kg/cm 2的压力，以每分钟70～90次脉冲间隔的压缩空气流供应到玻璃薄膜上，可有效将其研磨成一定尺寸的单独鳞片，而将压缩空气的供应间隔向较长方向调节会导致形成非常大的鳞片颗粒，在使用过程中很脆，会被很快折断。如果脉冲频率超过每分钟90脉冲，则获得非常细的鳞片，这不适用于多层涂层，因为它失去了其基本性质，因此通过控制压缩空气供应的频率也可有效控制鳞片的面积值，此时获得的鳞片符合对填料的要求。我们同样测试了供给压缩空气的压力对鳞片质量的影响，供给压力低于1.8Kg/cm2时，这样得到的鳞片将具有不等的尺寸和不均匀的边缘。超过2.2Kg/cm2的压力上限将导致能源成本增加，这将对生产成本本身造成负面影响。
本发明提供的制备方法的有益效果是：
1)可通过调节旋转分散盘的旋转速度和压缩空气脉冲供给的频率实现对鳞片的面积和厚度的调节，从而得到厚度为0.5～15μm的鳞片，因此可根据使用目的得到预先想要的鳞片尺寸；
2)本发明的方法由于经耐高温合金板形成的细的熔体流落在旋转中的旋转分散盘上后形成的薄膜厚度薄且均匀，经离心力逐步扩散至边缘后破碎，不会产生熔体从表面脱离的现象，所获得的鳞片面积和厚度均匀，可应用到化学、机械制造、造船、建筑和其他领域；
3)本发明的方法材料和资源消耗低，鳞片材料的生产成本低，易于实现工业化应用。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为鳞片形成装置的结构示意图；
图3为旋转分散盘的俯视图；
图1～3中，1、熔炉；2、给料器；3、耐高温合金板；4、鳞片形成装置；5、旋转分散盘；6、喷气孔；7、鳞片收集仓；8、旋风分离器；9、电机。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置，如图1～3所示，包括熔炉1和给料器2，熔炉的出料口与给料器的进料口相连通，给料器的出料口下方设有耐高温合金板3，耐高温合金板的中心设有直径为4～10mm的通孔，耐高温合金板的下方设有鳞片形成装置4，鳞片形成装置的出料口与旋风分离器8相连通，鳞片形成装置包括鳞片收集仓7、漏斗状的旋转分散盘5和驱动旋转分散盘旋转的电机9，旋转分散盘设置于鳞片收集仓的内部，旋转分散盘的上方鳞片收集仓的顶面上设有与耐高温合金板中心的通孔位置相适配的开口，耐高温合金板与旋转分散盘的底面之间的垂直距离为300～700mm，旋转分散盘的内侧上端部设有呈环形均匀分布的6个喷气孔。
进一步，为了更好的实现定量进料，还可以在熔炉的进料口处设置定量器，定量器的进料口与料斗相连通。
实施例2：
一种用矿物熔体生产鳞片状材料的方法，包括如下步骤：
1)将磨碎和准备好的玄武岩类原料装入熔炉中，于1300℃下加热使原料熔化制得熔体，并使其均质化；
2)步骤1)熔炉中得到的均质化的熔体进入给料器，给料器出口的熔体在其重力作用下下落至电加热的耐高温合金板上以薄膜状铺展开来，耐高温合金板借助直流变压器加热到1300～1480℃，后经耐高温合金板中心的通孔形成细的熔体流；
3)步骤2)所得的熔体流在重力作用下继续下落经鳞片收集仓顶部的开口至旋转中的旋转分散盘上，旋转分散盘以250m/mi n的速度旋转，旋转分散盘内侧上端的喷气孔持续供给压缩空气脉冲，压缩空气脉冲的频率为每分钟70个，脉冲持续时间为0.3s，压缩空气的压力为1.8Kg/cm2，进入旋转分散盘的熔体被离心力抛起并向上流过旋转分散盘的表面，从而拉伸熔体获得薄膜，熔体以薄膜状铺展在旋转分散盘的表面上，后在离心力的作用下切向扩散至旋转分散盘的边缘，压缩空气脉冲将熔体薄膜冷却并分散破碎成小的鳞片状颗粒，鳞片状颗粒与空气一起进入鳞片收集仓；
4)步骤3)所得的鳞片状颗粒和空气经鳞片收集仓的出料口进入旋风分离器，经旋风分离器将鳞片状颗粒与空气分离，后将鳞片状颗粒进行包装。
实施例3：
一种用矿物熔体生产鳞片状材料的方法，包括如下步骤：
1)将磨碎和准备好的玄武岩类原料装入熔炉中，于1500℃下加热使原料熔化制得熔体，并使其均质化；
2)步骤1)熔炉中得到的均质化的熔体进入给料器，给料器出口的熔体在其重力作用下下落至电加热的耐高温合金板上以薄膜状铺展开来，耐高温合金板借助直流变压器加热到1300～1480℃，后经耐高温合金板中心的通孔形成细的熔体流；
3)步骤2)所得的熔体流在重力作用下继续下落经鳞片收集仓顶部的开口至旋转的旋转分散盘上，旋转分散盘以250m/mi n的速度旋转，旋转分散盘内侧上端的喷气孔持续供给压缩空气脉冲，压缩空气脉冲的频率为每分钟90个，脉冲持续时间为0.3s，压缩空气的压力为2.0Kg/cm2，进入旋转分散盘的熔体被离心力抛起并向上流过旋转分散盘的表面，从而拉伸熔体获得薄膜，熔体以薄膜状铺展在旋转分散盘的表面上，后在离心力的作用下切向扩散至旋转分散盘的边缘，压缩空气脉冲将熔体薄膜冷却并分散破碎成小的鳞片状颗粒，鳞片状颗粒与空气一起进入鳞片收集仓；
4)步骤3)所得的鳞片状颗粒和空气经鳞片收集仓的出料口进入旋风分离器，经旋风分离器将鳞片状颗粒与空气分离，后将鳞片状颗粒进行包装。
实施例4：
一种用矿物熔体生产鳞片状材料的方法，包括如下步骤：
1)将磨碎和准备好的玄武岩类原料装入熔炉中，于1650℃下加热使原料熔化制得熔体，并使其均质化；
2)步骤2)熔炉中得到的均质化的熔体进入给料器，给料器出口的熔体在其重力作用下下落至电加热的耐高温合金板上以薄膜状铺展开来，耐高温合金板借助直流变压器加热到1300～1480℃，后经耐高温合金板中心的通孔形成细的熔体流；
3)步骤2)所得的熔体流在重力作用下继续下落经鳞片收集仓顶部的开口至旋转中的旋转分散盘上，旋转分散盘以300m/mi n的速度旋转，旋转分散盘内侧上端的喷气孔持续供给压缩空气脉冲，压缩空气脉冲的频率为每分钟90个，脉冲持续时间为0.5s，压缩空气的压力为2.2Kg/cm2，进入旋转分散盘的熔体被离心力抛起并向上流过旋转分散盘的表面，从而拉伸熔体获得薄膜，熔体以薄膜状铺展在旋转分散盘的表面上，后在离心力的作用下切向扩散至旋转分散盘的边缘，压缩空气脉冲将熔体薄膜冷却并分散破碎成小的鳞片状颗粒，鳞片状颗粒与空气一起进入鳞片收集仓；
4)步骤3)所得的鳞片状颗粒和空气经鳞片收集仓的出料口进入旋风分离器，经旋风分离器将鳞片状颗粒与空气分离，后将鳞片状颗粒进行包装。
我们将实施例2～4所得的鳞片材料进行了各项物理性质的测试，具体结果如表3所示：
表3实施例2～4所得鳞片材料的物理性质测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。
Claims (6)
1.一种用矿物熔体生产鳞片状材料的装置，包括熔炉和给料器，所述熔炉的出料口与给料器的进料口相连通，其特征在于，所述给料器的出料口下方设有耐高温合金板，所述耐高温合金板的中心设有通孔，所述耐高温合金板的下方设有鳞片形成装置，鳞片形成装置的出料口与旋风分离器相连通，所述鳞片形成装置包括鳞片收集仓、漏斗状的旋转分散盘和驱动旋转分散盘旋转的电机，所述旋转分散盘设置于鳞片收集仓的内部，所述旋转分散盘的上方鳞片收集仓的顶面上设有与耐高温合金板中心的通孔位置相适配的开口，所述旋转分散盘的内侧上端部设有若干呈环形均匀分布的喷气孔。根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通孔的直径为4～10mm。
2.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述耐高温合金板与旋转分散盘的底面之间的垂直距离为300～700mm。
3.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述熔炉的进料口处设置有定量器，所述定量器的进料口与料斗相连通。
4.一种使用权利要求1-3中任一项所述的装置生产鳞片状材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将磨碎和准备好的玄武岩类、辉长岩类或二者的混合原料装入熔炉中，于1300～1650℃下加热使原料熔化制得熔体，后使其均质化；
2)步骤1)熔炉中得到的均质化的熔体进入给料器，给料器出口的熔体在其重力作用下下落至电加热的耐高温合金板上以薄膜状铺展开来，后经耐高温合金板中心的通孔形成细的熔体流；
3)步骤2)所得的熔体流在重力作用下继续下落经鳞片收集仓顶部的开口至旋转中的旋转分散盘上，旋转分散盘内侧上端的喷气孔持续供给压缩空气脉冲，熔体以薄膜状铺展在旋转分散盘的表面上，后在离心力的作用下切向扩散至旋转分散盘的边缘，压缩空气脉冲将熔体薄膜冷却并分散破碎成小的鳞片状颗粒，鳞片状颗粒与空气一起进入鳞片收集仓；
4)步骤3)所得的鳞片状颗粒和空气经鳞片收集仓的出料口进入旋风分离器，经旋风分离器将鳞片状颗粒与空气分离，后将鳞片状颗粒进行包装。
5.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，旋转分散盘旋转的速度为250～300m/min。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，压缩空气脉冲的频率为每分钟70～90个，脉冲的持续时间为0.3～0.5s，压缩空气的压力为1.8～2.2Kg/cm2。
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