CN118768062A - 一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法，包括如下步骤：将无机矿物原料进行破碎以使破碎率达到90％以上，然后利用重力和浮力进行分级收集不同颗粒的无机矿物粉料，收集到的粉料A 100wt％粒径小于20目，重新返回与所述无机矿物原料合并进行破碎，收集到的粉料B粒径为20‑120目占比≥80wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥80wt％，且粉料B与粉料C之间的质量比控制在(8:2)～(6:4)之间；将粉料C继续研磨至粒径大于300目占比80wt％以上，与所述粉料B进行混合。本发明能够提高无机矿物粉末流动性，该生产方法适用于一切无机矿物粉，比如碳酸钡、钛酸钡等非金属矿物粉的生产等。

Description

一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法

技术领域

本发明涉及无机矿物粉末生产领域，具体为一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法。

背景技术

无机矿物粉末主要由自然界中的无机矿物原料制成，根据其成分和性质的不同，可以分为多种类型，如石英粉、滑石粉、碳酸钙粉、硅灰石粉、云母粉等，比如常见的碳酸钡、钛酸钡等其他非金属矿物材料均属于常见的无机矿物。

随着科技的不断进步和环保意识的提高，无机矿物粉末的市场需求不断增长。特别是在高性能、环保型产品的开发方面，无机矿物粉末的应用前景更加广阔。未来，随着制备技术的不断改进和新型无机矿物资源的不断发现，无机矿物粉末的种类和性能将更加多样化，应用领域也将进一步拓展。

现有技术中无机矿物粉末的生产方法主要采用的是粉碎、研磨的方法，但是这种传统的生产方法生产的无机矿物粉末由于在管道输送的过程中流动性差的原因，会导致设备的能耗增高，电耗也增高，由于流动性的原因生产过程中所配套使用的药剂量也会比较大，而且产品的质量不能维持在一个比较高的水平，稳定性也差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法，该方法通过对整个生产方法中的粉料进行粒径控制的方法，提高了粉料的流动性，通过提高粉料的流动性，进而减少了设备能耗与电耗，也降低了生产过程中添加剂的用量，对于生产型企业来说能够达到降低生产成本的效果。该生产方法适用于一切无机矿物粉，比如碳酸钡、钛酸钡等非金属矿物粉的生产等。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法，将无机矿物原料进行破碎以使破碎率达到90％以上，然后利用重力和浮力进行分级收集不同颗粒的无机矿物粉料，收集到的粉料A 100wt％粒径小于20目，重新返回与所述无机矿物原料合并进行破碎，收集到的粉料B粒径为20-120目占比≥80wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥80wt％，且粉料B与粉料C之间的质量比控制在(8:2)～(6:4)之间。

这里对于粉料B以及粉料C本身的目粒度都有非常明确的限定，原因在于如果粉料B颗粒本身粒径过大，在后续与粉料C进行混合时，不能完美的填充，会有空隙也会影响到流动性，同样粉料C颗粒本身粒径也不能太小，因为如果粉料C颗粒太细会造成填充过度，流动的过程中全都包裹在了粉料B的外侧，降低粉料B的流动性，所以在进行配合时不仅需要粉料B在适当的粒径范围内，也需要粉料C在适当的粒径范围内，且这种较优的范围的粒径肯定在整个粉料中占比越大越好，所以这里要求粉料B粒径为20-120目占比≥80wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥80wt％，因为占比达到≥80wt％以上后，通过两种粉料混合后，大颗粒与小颗粒才能形成完美的配比，填充的也越充分。上述参数也均是根据各种无机矿物粉末的类型进行具体实践之后寻找出的最佳范围。一般粉料C还需要继续精细研磨，将粉料C继续研磨至粒径大于300目占比80wt％以上，与所述粉料B进行混合，才能达到本发明的发明目的。

粉料B与粉料C之间的质量比之所以需要控制在(8:2)～(6:4)之间，是因为在此比例下粉料C可充分填充至粉料B的空隙中，从而降低粉料中相同粒径颗粒之间的摩擦力，如果在流动的过程中大颗粒占比太高，全都是大颗粒会增加相同颗粒之间的摩擦，这样通过配合一定质量比的小颗粒使其填充到大颗粒的空隙处，由互动摩擦变成滚动摩擦，但是配合的量需要适宜，因为无论是大颗粒过多或者是小颗粒过多都不能做到完美的填充，当然具体大颗粒与小颗粒之间具体适宜的质量比是需要进行大量的创造性劳动的，只有经过了大量实践之后才能知晓最佳的质量比范围。

在本发明的方案中，通过在无机矿物粉末生产的过程对粉料按照粒径大小进行分级，通过不断摸索发现采用本发明上述分级的方式，制备出的无机矿物粉末流动性较好，因为通过实验发现当将粉料C研磨至粒径大于300目之后，尤其是当这种粒径的占比达到80wt％以上，拉大了与粉料B之间的粒径差，利用粉料C的超低的摩擦力以及粘度，更有利于提高整体无机矿物粉末的流动性。

优选地，作为进一步可实施的方案，粉料C继续研磨至80wt％以上为350目～600目之间。当粉料C中80wt％以上可以达到控制在350目～600目的范围，其提高流动性的效果最佳，当然这个范围意味着粒径范围不能太大也不能太小，因为如果当粉料C的粒径过大其摩擦力以及粘度不能表现到最佳，其与粉料B混合后不能起到应有的效果，当粉料C的粒径过小时，意味着其研磨的过细，增加粉料中颗粒之间的摩擦力，相同的粒径的颗粒太多也会降低流动性。

优选地，作为进一步可实施的方案，利用重力和浮力进行分级的过程中，对落料采用加速射流的方式先将粉料分成5个组分，然后再将不同组分的粉料根据目粒度大小继续分筛后得到粉料A、粉料B、粉料C，以提升整个过程粉料粒径分布的精确性。

因为如果采用直接筛分得到粉料A、粉料B、粉料C的方式，其准确性不高，对于粒径占比以及粉料之间的质量比都不能实现精确的控制，所以本发明采用先筛分出5个组分的方式，这5个组分是通过加速射流的方式使加速射流的参数与组分的粒径进行一定的对应，从而控制分筛出的5个组分的各个粒径在预想的范围之内。

优选地，作为进一步可实施的方案，通过固定喷射风量，调整150-300KPa的喷射压力来调整加速射流的喷射速率，从而使其通过不同的喷射速率按照粒径大小分成5个组分，其中第一组分的粒径为小于20目，第二组分的粒径为20-40目，第三组分的粒径为40-100目，第四组分的粒径为100-200目，第五组分的粒径为大于300目。

上述方案是通过将喷射压力控制在一定的范围内，从而使得喷射压力在这个范围内进行变化之后，来得到相应的五个组分的粒径。

优选地，作为进一步可实施的方案，第一组分以及第二组分小于20目之间的颗粒混合得到粉料A，第二组分大于20目的颗粒、第三组分以及第四组分小于120目的颗粒混合得到粉料B，剩余的第四组分以及第五组分混合得到粉料C。以上5个组分分配均由物料分配阀精确分配至粉料A、粉料B、粉料C中。

通过上述先分成5个组分的方式，然后再互相混合后分别形成粉料A，粉料B，粉料C，这样的过程能保证粉料B粒径为20-120目占比≥90wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥90wt％，且粉料B与粉料C之间的质量比控制在7.4:2.6之间，相当于进一步提高了粉料B，粉料C中理想粒径的占比，也能进一步的达到提高无机矿物粉末的目的。因为根据上述所论述的肯定是较优目粒度范围的粉料占比越大，越利于后续混合之后的填充性，那么填充的越充分流动性自然提升的越好，所以通过本发明这种先进行5个组分的筛分的方式，能够更加的精确的控制粉料B与粉料C粒径分布的占比。

优选地，固定每一个分级的喷射风量均为20000Nm³/h，当一级分级喷射压力控制在300-350KPa时得到第一组分的粒径为小于20目，第二组分的粒径为20-40目；

二级分级喷射压力控制在200-230KPa时得到第三组分的粒径为40-100目；

三级分级喷射压力控制在150-180KPa第四组分的粒径为100-200目，第五组分的粒径为大于300目。每一个组分所对应的最佳喷射压力通过大量的创造性实践最后已经达到量化的结果，这样通过控制一定的喷射压力就能相应的得到所需的粒径的组分。

本发明还提供了一种用于提高无机矿物粉末流动性的生产方法的生产设备，包括：原料仓，以及与所述原料仓连接的破碎机，所述破碎机连接有风力分级机，以用于将破碎后的粉料进行分级，所述风力分级机的底部对应设置有收集粉料A的料仓A，收集粉料B的料仓B，收集粉料C的料仓C；

所述料仓C依次连接有第一混捏机以及超细研磨机，所述料仓B连接有第二混捏机，所述超细研磨机与所述第二混捏机连接以用于将研磨后的粉料C与粉料B混合。

本发明的整个生产工艺流程如下：

制粉过程：原料经过原料仓储存，然后利用重力作用落入皮带计量秤输送并计量重量，破碎机根据落下物料调整转速，利用破碎机转盘特高转速加速带动安装在转盘上的锤头高速旋转，高速旋转的锤头击打自上而下落下的原料，原料被高速旋转的锤头击打后破碎并反弹回破碎机内筒的冲击板进行二次破碎，之后随着重力作用下落，被第二层锤头再次击打和重复，最后由于重力作用而落下并破碎成粉体。

分级选粉过程：制粉过程得到的粉料由于重力作用，自由落体进入风力分级机的入料端，风力分级机分为三级，各级均吹入固定量的空气(氮气或二氧化碳也可以)对落下的粉料进行筛选，通过调整加速射流压力进而控制加速射流的速率，这样由于粉体粒径大小不一样，粉体落下位置也不一样，根据重量不同分别落入不同的料仓，此时在风力分级机与底部的收集粉料A的料仓A，收集粉料B的料仓B，收集粉料C的料仓C之间设置第一料仓到第五料仓，这样五个料仓收集不同粒径大小的粉料。

这样一来，重量越大粉体射流距离最小，最容易落在风力分级机的左侧料仓位置，越轻粉体容易落在风力分级机的右侧，最轻粉体跟随气流进入除尘器中，并下料落入最后一个料仓中。风力分级机可以根据破碎机下来的物料负荷和自身需要调整风机吹风压力进行选粉，通过以上措施可以实现将所有粉体按照粒径大小进行按次序分级。

第一料仓到第五料仓分级后可以通过料仓下料阀门和管道去下部三个料仓，分别是料仓A、料仓B和料仓C。其中料仓A粉体是不合格粉体，返回破碎机进行二次破碎，料仓B收集粉体是20-120目占比≥80wt％，料仓C收集粉体大于100目占比≥80wt％。总体粉料B和粉料C的质量比例控制在(8:2)～(6:4)之间。

研磨过程：料仓C中的粉料C通过放料阀和称重设备称重后与经过计量的水在第一混捏机处进行强制混合搅拌均匀，之后被送往超细研磨机中进行超细研磨，使其粒径降低至大于300目占比80wt％以上，与粉料B混合。上述过程提高了无机矿物粉末的流动性，对于生产企业来说通过采用本发明这种方法制备无机矿物粉投资和能耗降低30％以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)该生产方法切实提高了无机矿物粉末的流动性，对整个生产方法中的粉料进行粒径控制的方法，提高了粉料的流动性，通过提高粉料的流动性，进而减少了设备能耗与电耗，也降低了生产过程中添加剂的用量，对于生产型企业来说能够达到降低生产成本的效果；

(2)本发明采用的提高无机矿物粉料流动性的生产设备工艺简单，操作方便，通过该生产流程制备得到的无机矿物粉末具有很好的流动性，切实提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例1的提高无机矿物粉末流动性的生产方法的具体工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

如图1所示，为锂辉石矿物为例实施，整体工艺分为破碎阶段、选粉阶段、研磨阶段；

破碎阶段：锂辉石在原料仓储存，通过原料放料阀将煤落在有计量功能的皮带秤上，并输送到破碎机正上方，利用重力作用落料进入破碎机入料口。锂辉石落入破碎机后，将转速调频至70-80％，线速度控制120m/s，锂辉石颗粒被高速旋转的锤头击打破碎，再次反弹至破碎机内衬的反弹冲击板二次破碎。随后由于重力作用向下跌落，进入二层锤头击打，再次反弹至冲击板，破碎率达到90％以上，不合格物料A(粒径大于20目)只有5-8％。将转速调至90％，线速度提高至140m/s，不合格物料A(粒径大于20目)只有2-6％，进一步将转速提高至100％，线速度提高至160m/s，不合格物料A(粒径大于20目)只有1-3％。通过以上调整可以看出，随着转速提高，不合格物料A(粒径大于20目)总量下降，也就是说返料比随着转速提高会进一步下降。所以，不同物料选择合适转速，另外，转速越高，磨损越大，锤头寿命会随着转速提高而缩减。

另外，随破碎机转速提高100％，进料量提高至设备满负荷。此时返料比会相对增加，即不合格物料增加。经多次调试最终选择转速70-80％最为合适，此时返料比小于5％。

选粉阶段：破碎后物料通过重力进入风力分级机进行分级筛选，固定三级喷射风量均为20000Nm³/h，当风力分级机一级分级喷射压力控制在300-350KPa时得到第一组分和第二组分。风力分级机二级分级喷射压力控制在200-230KPa时得到第三组分，风力分级机三级分级喷射压力控制在150-180KPa时得到第四组分和第五组分。不同粒径(重量)的组分分别落入料仓1、料仓2、料仓3、料仓4、料仓5，各自料仓经分析粒度分布为表1所示，表1中体现的数值是该粒径对应的过筛率，比如料仓5从表1中能够得知其大于300目的能够占到92.04％，其他料仓从具体的过筛率记载也能知晓其具体的粒径分布。

表1 5个料仓的过筛率

将料仓1和部分料仓2内物料进入料仓A，并返料回破碎机。部分料仓2和料仓3和部分料仓4物料进入料仓B，部分料仓4和料仓5进料仓C，这时B：C比例正好7.4:2.6，粉料B粒径为20-120目占比≥90wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥90wt％。

研磨阶段：根据以上粒度分析数据可以看出，料仓C总的平均粒径还未达到要求，需要进一步研磨，特别是将料仓C的物料要大幅度研磨，最终达到90wt％以上颗粒大于300目。料仓C经过称重计量与混合液在第一混捏机处进行搅拌混合均匀，再被送往超细研磨机进一步深度研磨得到，使其得到粒度大于300目占比≥90wt％的粉料C。

混合阶段：研磨好的粉料C经过计量后送往第二混捏机，与从料仓B下料并计量后的粉料B混合搅拌得到锂辉石矿物粉末。经测试其摩擦系数0.09，表观粘度为302，分析粒度分布为具体表2所示，表中体现的数值是该粒径对应的过筛率。

表2产品粉末的过筛率

8目(％)	20目(％)	40目(％)	100目(％)	200目(％)	300目(％)
						100	99.8	94.5	50.2	46.6	40.5

通过以上粒度分布，明显可以看出粒度分布向两极化转变，即扩大矿物粉末之间的粒径差值，减少相同粒度间的摩擦力，提高无机矿物粉末的流动性。

以实施例1为基础，通过设置以下组别1-组别3以对实施例1的诸多参数变换进行对比，具体设置方式以及检测结果如下组别1-组别3的具体实施方式以及表所示。

组别1

具体操作步骤与上述实施例1一致，只是粉料B与粉料C之间的比例为1:1。

控制产品粉末固含量65％，测得摩擦系数0.5，表观粘度为760，分析粒度分布为：经过混合分析得出产品粉末粒度分布为表3所示，表中体现的数值是该粒径对应的过筛率。

表3产品粉末的过筛率

8目(％)	20目(％)	40目(％)	100目(％)	200目(％)	300目(％)
						100	100	94.5	92.2	70.1	59.5

组别2

具体操作步骤与上述实施例1一致，只是粉料C继续研磨之后的粒度60wt％为350目～600目，40wt％为600目以上。

控制产品粉末固含量65％，测得摩擦系数0.32，表观粘度为561，经过混合分析得出产品粉末粒度分布为表4所示，表中体现的数值是该粒径对应的过筛率。

表4产品粉末的过筛率

8目(％)	20目(％)	40目(％)	100目(％)	200目(％)	300目(％)
						100	99.7	95.2	57.9	50.6	47.5

组别3

具体操作步骤与上述实施例1一致，将风力分级机一级分级喷射压力控制在350-400KPa时得到第一组分和第二组分。风力分级机二级分级喷射压力控制在250-280KPa时得到第三组分，风力分级机三级分级喷射压力控制在200-230KPa时得到第四组分和第五组分，得到五种不同粒径组分，其中粒度分布为表5所示，表中体现的数值是该粒径对应的过筛率。

表5 5个料仓的过筛率

	8目(％)	20目(％)	40目(％)	100目(％)	200目(％)	300目(％)
							料仓1	80	50	0.00	0.00	0.00	0.00
料仓2	100	97.02	89.21	0.00	0.00	0.00
							料仓3	100	99.02	97.31	95.43	0.00	0.00
料仓4	100	100	100	99.02	89.21	10.00
							料仓5	100	100	100	100	100	96.34

控制产品粉末固含量65％，测得摩擦系数0.47，表观粘度为652，分析粒度分布为：经过混合分析得出产品粉末粒度分布为表6所示，表中体现的数值是该粒径对应的过筛率。

表6产品过筛率

8目(％)	20目(％)	40目(％)	100目(％)	200目(％)	300目(％)
						100	99.8	95.1	52.9	56.2	61.5

组别4

以锂辉石矿物为例进行实施，采用原有的无机矿物粉末制取工艺进行制备：将在原料仓储存的锂辉石通过原料放料阀将煤落在有计量功能的皮带秤上，并输送到破碎机正上方，利用重力作用落料进入破碎机入料口。锂辉石落入破碎机后，将转速调频至70-80％，线速度控制120m/s，锂辉石颗粒被高速旋转的锤头击打破碎；

破碎后的锂辉石矿物利用初代研磨设备(球磨)加混合液直接进行研磨，研磨成粉末后，对于其产品各项参数进行检测，发现这采用原有的制粉工艺得到的产品粉末固含量平均为59％，测得摩擦系数魏0.89，表观粘度为900。

将上述各个实施例以及组别1-4的摩擦系数、粘度等参数总结如下表7：

表7检测结果

通过以上实验数据分析，实施例1与各个组别进行对比可以得出以下结论：

(1)实施例1与组别1对比，只是粉料B与粉料C配比并没有控制在本发明方案要求的范围内，那么其并不能达到很好的提高矿物粉末流动性的结果，尤其是压缩度以及摩擦系数都会受到影响，究其原因为组别1中粉料C占比过多，造成粉料B与粉料C处于均匀分布状态，无法起到颗粒间填充状态，无法降低粉料中颗粒之间的摩擦力。

(2)实施例1与组别2对比，粉料C粒度分布没有控制在本发明方案要求的范围内，同样不能达到很好的提高矿物粉末流动性的结果，尤其是摩擦系数都会受到影响，究其原因为组别2中粉料C研磨过细，造成粉料B颗粒间空隙被分料C过分填充，从而增加粉料中颗粒之间的摩擦力。

(3)实施例1与组别3对比，由于各个风力分级的喷射压力没有控制在本发明方案要求的范围内，其不能按照预定需求将五个粒径组分分成对应的粒径，所以进而影响了后续粉料B、粉料C的粒径分布，造成粉料B、粉料C粒径增大，粉料B、粉料C颗粒间隙无法充分填充，从而增加粉料中颗粒之间的摩擦力，因此同样不能达到很好的提高矿物粉末流动性的结果。

总之，通过将实施例1与组别1、组别2、组别3的相应参数进行对比，可见在本发明的方案中，对于严格控制物料B、物料C配比和粒度分布是非常重要的，因为只有这样才能使物料C充分填充至物料B颗粒间空隙中，以降低各颗粒间的摩擦力，最终达到提高无机矿物粉末的流动性的目的。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.一种提高无机矿物粉末流动性的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

将无机矿物原料进行破碎以使破碎率达到90％以上，然后利用重力和浮力进行分级收集不同颗粒的无机矿物粉料，收集到的粉料A100wt％粒径小于20目，重新返回与所述无机矿物原料合并进行破碎，收集到的粉料B粒径为20-120目占比≥80wt％，粉料C中粒径大于100目占比≥80wt％，且粉料B与粉料C之间的质量比控制在(8:2)～(6:4)之间；

将粉料C继续研磨至粒径大于300目占比80wt％以上，与所述粉料B进行混合。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，粉料C继续研磨至80wt％以上为350目～600目之间。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，利用重力和浮力进行分级的过程中，对落料采用加速射流的方式先将粉料分成5个组分，然后再将不同组分的粉料根据目粒度大小继续分筛后得到粉料A、粉料B、粉料C，以提升整个过程粉料粒径分布的精确性。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，通过固定喷射风量，调整150-300KPa的喷射压力来调整加速射流的喷射速率，从而使其通过不同的喷射速率按照粒径大小分成5个组分，其中第一组分的粒径为小于20目，第二组分的粒径为20-40目，第三组分的粒径为40-100目，第四组分的粒径为100-200目，第五组分的粒径为大于300目。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，第一组分以及第二组分小于20目之间的颗粒混合得到粉料A，第二组分大于20目的颗粒、第三组分以及第四组分小于120目的颗粒混合得到粉料B，剩余的第四组分以及第五组分混合得到粉料C。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，固定每一个分级的喷射风量均为20000Nm³/h，当一级分级喷射压力控制在300-350KPa时得到第一组分的粒径为小于20目，第二组分的粒径为20-40目；

二级分级喷射压力控制在200-230KPa时得到第三组分的粒径为40-100目；

三级分级喷射压力控制在150-180KPa第四组分的粒径为100-200目，第五组分的粒径为大于300目。

7.权利要求1-6任一项所述的提高无机矿物粉末流动性的生产方法的生产设备，其特征在于，包括：原料仓，以及与所述原料仓连接的破碎机，所述破碎机连接有风力分级机，以用于将破碎后的粉料进行分级，所述风力分级机的底部对应设置有收集粉料A的料仓A，收集粉料B的料仓B，收集粉料C的料仓C；

所述料仓C依次连接有第一混捏机以及超细研磨机，所述料仓B连接有第二混捏机，所述超细研磨机与所述第二混捏机连接以用于将研磨后的粉料C与粉料B混合。