淨化粉末的方法和設備的製作方法

2023-07-10 15:13:36 1

專利名稱：淨化粉末的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1和2的特徵部分所述用於粉末機械淨化的方法和設備。
這種方法適於除去附著在粉末顆粒表面上的雜質。這種方法可被用於例如生產鋁用的粉末狀氧化鋁的淨化。在生產鋁的過程中，最初的粉末狀氧化鋁首先被用來淨化熔煉電解中產生的煙氣。在此情況下，煙氣被引導通過最初的氧化鋁，從熔煉電解放出的、以氟化物、鐵、磷、碳、矽、釩和鎳的形式存在的顆粒，就附著在粉末狀氧化鋁上。這些氧化鋁在被送去熔煉電解以前，必須把以鐵、磷、碳、矽、鎳和釩的形式存在的雜質除去，因為不這樣的話熔煉過程中這些雜質就會被濃集。這對鋁的質量和熔煉效率將會產生不利影響。進行熔煉電解所需的氟必須收集起來並返回到熔煉過程中。
FR-A-2,499,057公開了一種從粉末狀顆粒表面除去雜質的方法，該專利與挪威專利147,791是相同的。該方法是把載有需加淨化的粉末的氣流引向撞擊板。撞擊的作用是能使附著在粉末表面的雜質被剝離。然後用篩分的辦法使雜質和粉末互相分開。這種方法當生產量為每小時幾噸時需花費高昂的代價來控制，再則其效率也過低。
法國專利7,732,072公開了一種從粉末表面剝離散粒狀雜質的方法。該方法是將需加淨化的粉末引入兩個交叉的空氣噴嘴。在噴嘴的交叉點上，粉末顆粒彼此相撞。在此情況下，顆粒互相摩擦而剝離附著在表面上的雜質。由於被剝離的雜質比粉末顆粒要輕，它們可藉助於空氣流而被除去，與此同時，較重的粉末顆粒就往下跌落。但這一方法要在現代大規模生產過程中應用，將是代價高昂的，因為它並不是設計來淨化大量顆粒用的。
DE-A-1,607,465公開了一種用以破碎硬的和中等硬度的材料的撞擊破碎機。該破碎機機殼上裝有撞擊板，撞擊板對著轉子上的拍打臂安裝。機殼上還有進料用的送料導板以及一個出料口。撞擊板安裝在送料導板下方，並設計成屋頂形狀。撞擊板從一塊到另一塊之間的寬度比轉子直徑的一半要大些。
US A-4,361,290描述了一種旋轉式擊打磨，用該磨可把材料減實施本發明的方法時，需加淨化的粉末被通過一臺機械操作的淨化設備。在本發明的一個實施方案中，該設備包括一臺剝離設備，剝離設備之後還連接著旋風收塵器和/或空氣過濾器。剝離設備的結構和操作方式與撞擊式破碎機相當。在該設備中，粉末是被轉子或衝擊機構帶動以預定速度衝向固定的撞擊板或與衝擊機構反向轉動的撞擊葉片。藉助於轉子或衝擊機構的轉速和粉末在剝離設備中一定的停留時間，就可控制粉末的撞擊速度和粉末往板上撞擊的次數。撞擊速度應小於120m/s。優選設定在20至40m/s。設定撞擊速度是特別重要的，因為只能依靠它才可達到既除去粉末表面上的所有雜質，又不使粉末破碎的效果。在已淨化的粉末和從其上剝離下來的雜質從剝離設備中被排出後，已淨化的粉末中顆粒尺寸大於10μm的，就從顆粒尺寸小於10μm的粉末和顆粒尺寸同樣也小於10μm的雜質中分離出來。這是依靠例如連接在剝離設備後方的旋風收塵器和/或空氣過濾器的幫助來做到的。空氣過濾器的製造費用高昂。如把空氣過濾器連接在旋風收塵器之後就可節省費用。這樣做的好處是，一部分顆粒尺寸大於20至30μm的粉末已在旋風收塵器中被分離掉。因此就可以使用較小的空氣過濾器。在有利情況下，在剝離設備後方只連接一臺旋風收塵器也就夠了。
在一個簡化的淨化設備實施方案中，可不使用撞擊破碎機和旋風收塵器。淨化設備只是一臺空氣過濾器。但是，在這種情況下，空氣過濾器內部的空氣走行路線必須設計得能起分離作用。空氣過濾器必須做成能使需加淨化的粉末以上述速度中向一個或多個表面，以使附著在粉末上的雜質能被剝離掉。只用一臺空氣過濾器來淨化粉末的優點是，同時還能將已淨化的粉末分離出來。
所有上述淨化設備都是設計成能按顆粒大小而把已淨化的粉末分離開，顆粒大於10μm的粉末被送去熔煉電解以生產鋁。顆粒小於10μm的粉末和雜質則被儲存在端部或象原料一樣被作進一步處理。利用本發明的方法，可除去附著在粉末狀氧化鋁上的至少25％的鐵、大於50％的磷和25％的碳。利用本方法還可回收60％的氟再用到熔煉電解中去。利用本發明的方法所能剝離的雜質35的量和所能回收的氟的量，代表著比現有方法所能得到的結果已有了重大的改進。由於釩和鎳是附著在鐵上的，因此釩和鎳也是根據被剝離的鐵的量而從熔煉電解的煙氣中被分離掉了。
本發明進一步的重要特性將在從屬權利要求中加以確認。
下面將利用原理圖來更詳細地說明本發明，附圖有


圖1示出本發明的淨化設備，圖2示出
圖1所代表的淨化設備的一個變種，圖3示出淨化設備的簡化實施方案，圖4示出一臺空氣過濾器，它用作剝離設備和分離設備。
圖1示出用機械手段剝離附著在粉末25表面上的雜質35的淨化設備1。該淨化設備具有剝離設備2和空氣過濾器3。由該圖可以看出，空氣過濾器3是直接連接在剝離設備2後方的。剝離設備2基本上設計成撞擊破碎機的樣子。它具有至少一個轉子或衝擊機構2R，在轉子或衝擊機構的幫助下，使輸入剝離設備2的粉末25衝向固定的撞擊板或與衝擊機構反向轉動的撞擊葉片2P。這裡的淨化設備1是指定用於淨化粉末狀的最初的氧化鋁25的設備。但也可用它來淨化別的粉末。中擊機構2R和撞擊板或葉片是用特別適合作粉末狀氧化鋁的這種處理的材料製成的。優選地，剝離設備2的與氧化鋁25接觸的那些部件是用硬金屬、陶瓷或具有相應性能的聚合物來製作的。藉助於淨化設備1，可把附著在粉末25表面的雜質35剝離掉。這些雜質是小於10μm的顆粒。在最初的氧化鋁25中，雜質基本上由氟、鐵、磷、碳、矽、鎳和釩組成。粉末狀的最初的氧化鋁25首先是用來淨化由熔煉電解放出的煙氣。然後它本身再被淨化並送去熔煉電解以生產鋁。煙氣的淨化涉及提取出上述雜質。煙氣的淨化涉及集聚上述雜質。必須淨化氧化鋁25，以使熔煉電解時不帶有很濃的雜質。如果不進行這一淨化工序，那麼磷和釩就會在熔煉電解中導致降低現有的效率。這就意味著本方法的總體效率的降低。鋁的質量就會受到鐵和矽的損害。粉末狀的最初的氧化鋁25是通過計量裝置40被輸入剝離設備2的。這裡示出的剝離設備2的生產量選擇得足夠高，以使能每小時淨化約20噸的氧化鋁25。粉末狀氧化鋁25的輸入是自動化的。衝擊機構2R的轉速在此是設定為能使氧化鋁25以20至30m/s的速度衝向撞擊板或葉片2P。在這個過程中，附著在粉末狀氧化鋁25表面上的雜質35就被剝離掉。大約有50％的被淨化氧化鋁25的顆粒尺寸為50μm。餘下的氧化鋁25的顆粒還更大些。使氧化鋁25衝向撞擊葉片或撞擊板2P的速度應是剛剛足夠使雜質35被剝離，但不會使粉末狀氧化鋁25被破碎。在氧化鋁被以〔漏字(Lacuna)〕20和30m/s的速度每秒向撞擊板或葉片至少衝擊幾十次以後，它就被與剝離下來的雜質35一起，從剝離設備2中轉移出來並送入空氣過濾器3。這兩個操作都是自動進行的。小於10μm的雜質35和顆粒大小相同的氧化鋁31就藉助於氣流而從一側離去，如
圖1所示。已淨化的顆粒尺寸大於10μm的粉末狀氧化鋁30則在重力作用下向下流出空氣過濾器3並送去熔煉電解(圖中未畫)。
圖2所示的淨化設備1，其結構基本上與
圖1中的淨化設備1相同。但這裡在剝離設備2和空氣過濾器3之間連接有旋風收塵器4。已淨化的尺寸大於20μm至30μm的氧化鋁顆粒被旋風收塵器4分離並被送去熔煉電離。餘下的小於20至30μm的粉末則被送入空氣過濾器作進一步的分離。該淨化設備1的優點是，與
圖1中的淨化設備1相比，它可用小得多的空氣過濾器3，這是因為一部分顆粒大於20至30μm的已淨化的氧化鋁已直接被送出而返回去熔煉電解了。由於50％的已淨化氧化鋁是大於50μm的，需要在空氣過濾器3中作進一步處理的粉末的量，已由於中間連結了旋風收塵器4而大大減少了。
圖3示出的淨化設備1，其結構基本上與
圖1中的淨化設備1相同。但在這裡，在剝離設備2的後方只連接了一臺旋風收塵器4，當剝離小於16μm的顆粒就可滿足需要時，使用這種淨化設備1是適當的。
圖4中的另一個實施方案中，只用了一臺空氣過濾器3，用它來從粉末25上剝離雜質35並按顆粒大小來分開粉末。需加淨化的粉末25同樣也是通過計量裝置40被送入該過濾器的。在這裡用了一臺帶有分離區(圖中未畫)的空氣過濾器3。該分離區使它能以20至30m/s的要求速度把需加淨化的粉末25衝向至少一個表面(圖中未畫)，以使雜質得以剝離。使用這種空氣過濾器3，還能隨後按顆粒尺寸進行粉末的分離。用它可分離出小於8μm的顆粒。
利用上述設備可除去作為雜質附著在粉末狀氧化鋁25上的至少25％的鐵、50％以上的磷和25％的碳。利用本方法還可回收60％的氟在熔煉電解中重複利用。利用本發明的方法所能剝離的雜質35的量和所能回收的氟的量，代表著比現有方法所能得到的結果已有了重大的改進。
權利要求
1.用於粉末(25)、特別是最初的氧化鋁的機械淨化方法，其特徵在於，為了剝離粉末(25)表面上附著的散粒狀雜質(35)，以預定速度重複地將粉末(25)衝向至少一個表面。
2.權利要求1的方法，其特徵在於，以預定速度、一定頻率在確定時間內使需加淨化的粉末(25)衝向至少一個表面。
3.權利要求1或2的方法，其特徵在於，已淨化的顆粒尺寸大於10μm的粉末(30)與雜質(35)分離開來並作進一步處理；其特徵還在於，顆粒尺寸小於10μm的粉末(31)與雜質(35)一起被送往棄置場地或作為原料被進一步處理。
4.權利要求1至3之一的方法，其特徵在於，已淨化的尺寸大於10μm的粉末狀氧化鋁(30)的顆粒，在空氣過濾器(3)和/或旋風收塵器(4)的幫助下，與已淨化的尺寸小於10μm的粉末狀氧化鋁(31)和雜質(35)分離開，並被送去熔煉電解；其特徵還在於，尺寸小於10μm的粉末狀氧化鋁(31)和雜質(35)被送往棄置場地或作為原料被進一步處理。
5.權利要求1至4之一的方法，其特徵在於，需加淨化的氧化鋁(25)被輸入剝離設備(2)並在該剝離設備(2)的衝擊機構(2R)的幫助下，以20至30m/s的速度每秒幾十次地向撞擊板或與衝擊機構(2R)反向轉動的撞擊葉片(2P)衝擊小於1至10秒的時間；其特徵還在於，為了使顆粒尺寸小於10μm的氧化鋁(31)和雜質(25)分開，已淨化的氧化鋁(30)和雜質(25)被送往空氣過濾器(3)或旋風收塵器。
6.權利要求1至4之一的方法，其特徵在於，為了剝離雜質並把已淨化的粉末(30、31)和雜質(35)分開為小於10μm和大於10μm的顆粒，需加淨化的粉末(25)被送入空氣過濾器(3)。
7.從粉末表面用機械手段除去附著的散粒狀雜質的淨化設備，其特徵在於，提供一臺剝離設備(2)，在其後方連接有一臺空氣過濾器(4)〔原文如此〕和/或一臺旋風收塵器(〔漏字〕)。
8.權利要求6的淨化設備，其特徵在於，剝離設備(2)系設計成象具有最少一個中擊機構(2R)的撞擊破碎機一樣，在它的幫助下，使需加淨化的粉末(25)能夠以確定的速度衝向固定的撞擊板或與中擊機構(2R)反向轉動的撞擊葉片(2P)；其特徵還在於；至少衝擊機構(2R)、撞擊板和撞擊葉片(2P)是用硬金屬、陶瓷或聚合物形式的材料來製造的。
9.從粉末表面用機械手段除去附著的散粒狀雜質的淨化設備。其特徵在於，提供一臺剝離設備(2)，在其後方只連接一臺旋風收塵器(〔漏字〕)。
10.從粉末表面用機械手段除去附著的散粒狀雜質的淨化設備。其特徵在於，提供一臺供淨化和分離用的空氣過濾器(3)。
全文摘要
一種用機械手段淨化粉末(25)的方法,粉末被以預定的速度、確定的頻率往至少一個表面上衝擊一定的時間,以從粉末顆粒上分離掉附著在其表面上的雜質(35)。然後將這樣得到的粉末(30、31和35)按顆粒大小分類。一種實施這一方法的淨化設備(1),它具有一臺分離機(2),被安裝在空氣過濾器(3)或旋風收塵器(4)的上遊。簡化的淨化設備(1)的實施方案只有一臺空氣過濾器(3)。
文檔編號B02C13/00GK1175239SQ95197636
公開日1998年3月4日 申請日期1995年12月13日 優先權日1994年12月24日
發明者L·舒, H·雅森 申請人:Abb.弗拉克特有限公司