專利名稱：利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對固體物料進(jìn)行粉碎以制備粉體的方法，特別涉及一種利用工廠余熱
作為動力，制備超微細(xì)粉體的方法。
背景技術(shù)：
氣流粉碎機(jī)與其它粉碎機(jī)不同，它是在高速氣流作用下，物料通過本身顆粒之間 的撞擊，氣流對物料沖擊剪切作用以及物料與其它部件的沖擊、摩擦、剪切而使物料粉碎。 因此，經(jīng)氣流粉碎后的物料具有平均粒度細(xì)、粒度分布較窄、顆粒表面光滑、顆粒形狀規(guī)整、 純度高、活性大、分散性好、可粉碎熔點低的優(yōu)點，適用于熱敏性材料及生物活性制品(因 為氣流粉碎機(jī)以壓縮空氣為動力，壓縮氣體在噴嘴處的絕熱膨脹會使系統(tǒng)溫度降低)，據(jù)統(tǒng) 計，國際上約25%的氣流粉碎機(jī)是用于藥物的超細(xì)制備。而且若采用N2、 C02等氣體時，可 進(jìn)行特殊場合下惰性氣氛中的粉碎。氣流粉碎可在無菌狀態(tài)下操作，生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)能 力大，自控、自動化程度高。但是，機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)、振動磨、攪拌磨等粉碎設(shè)備的生產(chǎn)周 期往往較長，從而使生產(chǎn)效率低；物料粉碎時會產(chǎn)生大量的熱，致使熱敏性物料變質(zhì)，而且 設(shè)備的磨損會污染產(chǎn)品。因此這些機(jī)械式粉碎機(jī)已不能完全滿足人們對超細(xì)粉體物料越來 越高的要求，氣流粉碎設(shè)備在生產(chǎn)超細(xì)粉體方面有取代機(jī)械式粉碎機(jī)的趨勢。
但是現(xiàn)有的氣流粉碎工藝方法采用壓縮空氣還存在加熱氣體需要耗能以及能量 轉(zhuǎn)換過程中能耗大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有氣流粉碎工藝方法能耗大的問題，提供一種利用工廠余 熱來加熱氣體使之成為過熱蒸汽以提高能源利用率、減少能源消耗，以制備超微細(xì)粉體，以 使所制備的粉體能夠滿足水泥或混凝土、高分子填料、陶瓷、造紙、藥材加工、食品加工等領(lǐng) 域。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn) 利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，包括如下步驟 a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中； b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互
碰撞以粉碎； c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；
所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm 所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5 100iim的細(xì)粉和粒徑范圍 為5ym以下的超微粉體。 對于粒徑大于2mm的物料，還包括在步驟a之前的步驟a0，即將物料預(yù)粉碎至粒徑 小于2mm。 所述需粉碎的物料是天然礦石或工業(yè)固體廢棄物或中藥材。
所述需粉碎的物料是石灰石或石英礦石或粘土 。 所述需粉碎的物料是粉煤灰或煤渣或礦渣或鋼渣或磷渣。 所述工廠余熱是水泥廠余熱或火電廠余熱或鋼鐵廠余熱。 所述步驟c采用調(diào)節(jié)選粉機(jī)的頻率來對粉碎的物料進(jìn)行分級收集。 本發(fā)明采用上述方法，充分利用了工廠余熱，克服了傳統(tǒng)粉磨方式能耗高的缺點；
利用工廠余熱的過熱蒸汽，再利用噴嘴將其加速到超音速，物料間相互沖擊、摩擦、剪切以
達(dá)到粉碎目的，通過調(diào)節(jié)渦輪選粉機(jī)的頻率可以根據(jù)需要制備不同細(xì)度的超微細(xì)粉體。 工廠余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就
是多余、廢棄的能源，它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣
余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行
業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17% 67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總
資源的60%，例如火電廠低品位過熱蒸汽、水泥廠余熱、鋼鐵廠余熱等。 因此，采用上述方法的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點 (1)工業(yè)余熱易得而且價格便宜； (2)以工業(yè)余熱作動力的超微粉體制備設(shè)備減少了中間的能源轉(zhuǎn)換過程，降低了 能量消耗，因而節(jié)能效果非常顯著，其能量轉(zhuǎn)換形式為燃料一余熱的勢能和熱能一余熱的 動能一物料顆粒的微細(xì)化；與壓縮空氣氣流磨相比，能量轉(zhuǎn)換少了二個損失較大的過程，即 余熱的勢能一電能，電能一壓縮空氣的勢能；燃料轉(zhuǎn)化為電能的過程中，能量損失十分嚴(yán) 重，即使是高參數(shù)蒸汽動力廠，其實際效率也只有40%左右；而燃料轉(zhuǎn)化為余熱勢能與熱 能的效率通常在76% 87%，以工業(yè)余熱作動力的微納粉體制備設(shè)備的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于空 氣氣流磨； (3)蒸汽工質(zhì)的壓強(qiáng)可以很高，且其成本并不因為壓強(qiáng)的提高而直線上升。因此， 可以采用壓強(qiáng)比空氣工質(zhì)壓強(qiáng)高得多的過熱蒸汽進(jìn)行氣流粉碎； (4)以1. 0MPa的壓縮空氣為介質(zhì)的氣流磨，其粉碎速度_一噴嘴出口產(chǎn)生的高速 氣流只能達(dá)到2馬赫左右；而以1. 0MPa的過熱蒸汽作介質(zhì)的氣流磨，其粉碎速度-一 噴嘴 出口產(chǎn)生的高速氣流能達(dá)到3馬赫左右?？梢?，蒸汽氣流磨的粉碎力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于壓縮空氣；
(5)蒸汽工質(zhì)因為臨界速度高，動能大。過熱蒸汽的動能比空氣高170%。粉碎同 樣的物料，蒸汽工質(zhì)的氣固比較之空氣工質(zhì)的氣固比為小。所以粉碎單位重量的物料，過熱 蒸汽工質(zhì)的成本，大約只有空氣工質(zhì)成本的四分之一 ； (6)在同一溫度下，過熱蒸汽的粘度比空氣低得多。高的臨界速度又配合有低的粘 度。據(jù)有關(guān)研究介紹在相同的壓力、溫度條件下，用小分子量的余熱粉碎物料，比用壓縮空 氣作介質(zhì)能得到更細(xì)的產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1 :
對低等級的粉煤灰進(jìn)行超微細(xì)粉碎的方法如下 a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中； b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互
碰撞以粉碎； c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；
所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm ; 所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5 100 m的細(xì)粉和粒徑范圍 為5ym以下的超微粉體。 所制備的超細(xì)粉煤灰粒徑在2. 5 lOym之間，各項性能指標(biāo)均達(dá)到了 I級粉煤 灰標(biāo)準(zhǔn)，與外加劑適應(yīng)性良好。應(yīng)用于混凝土中也取得了優(yōu)良的效果，能有效的改善混凝土 的和易性，等量取代20%水泥，所配制的混凝土具有較高的力學(xué)強(qiáng)度。
實施例2 : a0.將礦渣先經(jīng)球磨機(jī)預(yù)粉碎磨至粒徑在2mm以下； a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中； b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互
碰撞以粉碎； c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集； 所制備的礦渣微粉比表面積達(dá)450m7kg，具有較高活性，作為摻合料摻入混凝土 中，大幅度提高混凝土的致密度，同時能使混凝土的一系列性能得到顯著改善，并能有效降 低成本。經(jīng)測試，其各項性能指標(biāo)均達(dá)到S75級礦渣粉標(biāo)準(zhǔn)。
實施例3 : 對磷渣進(jìn)行超微細(xì)粉體加工的方法如下 a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中； b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互
碰撞以粉碎； c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；
所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm ; 所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5 100 m的細(xì)粉和粒徑范圍 為5ym以下的超微粉體。 對磷渣進(jìn)行上述超微細(xì)粉碎加工后，比表面積達(dá)到500m7kg以上，其對混凝土具 有很大的緩凝作用，可以降低施工強(qiáng)度，保證混凝土結(jié)合完好；摻該磷渣微粉的混凝土抗裂 性在長齡期時優(yōu)于摻粉煤灰混凝土，而該混凝土性價比優(yōu)越，具有很好的技術(shù)性、社會性和 經(jīng)濟(jì)性效應(yīng)。利用用10% _25%的超細(xì)磷渣微粉替代水泥配制出C20 C40系列高性能商 品混凝土，坍落度大于20cm， 28d強(qiáng)度為20MPa 50MPa。
實施例4: 利用水泥窯尾余熱對水泥原材料進(jìn)行超微細(xì)粉體加工的方法如下
a.將水泥窯尾余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中；
b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互 碰撞以粉碎；
c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；
所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm ; 所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5 100 m的細(xì)粉和粒徑范圍 為5ym以下的超微粉體。 采用上述方法將生料粉磨至比表面積300m7kg，可以有效提高其在預(yù)分解窯內(nèi)的 分解效率。對比用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，節(jié)能達(dá)20%以上。
實施例5 : a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中； b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互
碰撞以粉碎； c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；
所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm ; 所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5 100 m的細(xì)粉和粒徑范圍 為5ym以下的超微粉體。 采用上述方法可以將物料粉碎至亞微米級。如將粉煤灰粉磨至D(0.5)= 1. 59 m，并經(jīng)過表面改性處理后，有28. 07 %的顆粒粒徑小于1 y m，可以在橡膠、塑料制 品、油漆等高分子材料中得到很好的應(yīng)用，并且還能起到一定的功能性作用。
權(quán)利要求
利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，包括如下步驟a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中；b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互碰撞以粉碎；c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm；所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5～100μm的細(xì)粉或粒徑范圍為5μm以下的超微粉體。
2. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，對于粒徑大于2mm的物料，還包括在步驟a之前的步驟a0，即將物料預(yù)粉碎至粒徑小于2mm。
3. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是天然礦石或工業(yè)固體廢棄物或中藥材。
4. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是石灰石或石英礦石或粘土 。
5. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，所述需粉碎的物料是粉煤灰或煤渣或礦渣或鋼渣或磷渣。
6. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，所述工廠余熱是水泥廠余熱或火電廠余熱或鋼鐵廠余熱。
7. 如權(quán)利要求1所述利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，其特征在于，所述步驟c采用調(diào)節(jié)選粉機(jī)的頻率來對粉碎的物料進(jìn)行分級收集。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用工廠余熱制備超微細(xì)粉體的方法，屬于對固體物料進(jìn)行粉碎以制備粉體的方法，特別涉及一種利用工廠余熱作為動力，制備超微細(xì)粉體的方法，目的是解決現(xiàn)有氣流粉碎工藝方法能耗大的問題，包括如下步驟a.將工廠余熱的過熱蒸汽和需粉碎物料加入到超微細(xì)粉體制備裝置中；b.過熱蒸汽通過伸入超微細(xì)粉體制備裝置的噴嘴，形成超音速氣流帶動物料相互碰撞以粉碎；c.對物料粉碎后形成的超微細(xì)粉體進(jìn)行分級并收集；所述步驟a中，需粉碎的物料粒徑小于2mm；所述步驟c中，形成的超微細(xì)粉體包括粒徑范圍為5～100μm的細(xì)粉或粒徑范圍為5μm以下的超微粉體。
文檔編號B02C19/06GK101716547SQ20081004625
公開日2010年6月2日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者嚴(yán)云, 盧忠遠(yuǎn), 徐迅, 齊硯勇 申請人:盧忠遠(yuǎn)