專利名稱：一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種電解銅粉干燥及還原連續(xù)處理裝置及工藝。
背景技術(shù)：
銅粉由于其良好的物理和機(jī)械性能、價格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，且隨著我國社會和技術(shù)的快速發(fā)展，對銅粉的需求正快速增長。電解銅粉由于具有純度高，粉末顆粒具有樹枝狀結(jié)構(gòu)，松裝密度小，壓制和成型性很好等優(yōu)點(diǎn)，是目前最重要的銅粉生產(chǎn)方法之一。但電解銅粉由于顆粒小，比表面積大，在空氣中易發(fā)生氧化變質(zhì)。因此需要采用合適有機(jī)基團(tuán)對粉體表面進(jìn)行改性處理以提高其抗氧化能力。我國國內(nèi)銅粉生產(chǎn)廠家通常采用肥皂液對電解銅粉進(jìn)行皂化處理，利用皂液中的硬脂酸在銅粉表面形成一層脂類保護(hù)膜來抑制其氧化。但部分銅粉在皂化處理過程仍舊會被氧化，因此在皂化處理后，通常還需進(jìn)行還原處理，才能篩分包裝。目前國內(nèi)大部分銅粉生產(chǎn)廠家采用的是先將皂化的銅粉高溫干燥后，再進(jìn)行還原處理，兩者不連續(xù)，這樣會造成整個生產(chǎn)過程耗時長，效率低下、能耗高和產(chǎn)品成本高。烘粉干燥環(huán)節(jié)采用的主要有遠(yuǎn)紅外爐烘粉方式法或水蒸氣真空干燥，整個干燥過程速度慢，效率低，電耗高。還原處理環(huán)節(jié)目前通用的是帶式還原爐還原，即通過鋼帶輸送氧化的銅粉進(jìn)入高溫還原爐中與氨分解的氮?dú)錃夥磻?yīng)還原。但經(jīng)過這種方式還原的銅粉會結(jié)塊，還原后還需要進(jìn)行破碎處理。破碎處理不僅增加了銅粉生產(chǎn)工序，增加了成本，同時還對電解銅粉的樹枝狀結(jié)構(gòu)破壞較大，造成處理后的銅粉松裝密度變大，壓制和成型性變差，嚴(yán)重影響粉末的工藝性能。因此，傳統(tǒng)的銅粉還原方法和工藝的這些局限性嚴(yán)重制約了其推廣和使用。發(fā)明專利申請(公開號CN202337842U)公開了一種電解銅粉集成生產(chǎn)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)將銅粉的電解、洗滌脫水及還原工藝連接成一個整體，使得整個工藝流程大幅縮短，自動化程度顯著提高，但該系統(tǒng)還原裝置采用的是傳統(tǒng)的帶式還原爐，還原后的銅粉仍舊需要破碎處理，銅粉的結(jié)構(gòu)遭到破壞，嚴(yán)重影響其工藝性能。發(fā)明專利申請(公開號CN101474677A)公開了一種低松裝密度比的銅粉還原發(fā)生器及生產(chǎn)工藝，該工藝采用立式還原爐進(jìn)行還原，氧化銅粉通過在立式還原爐中自上而下的下落過程中與高溫氮?dú)浠旌蠚怏w反應(yīng)而被還原，在運(yùn)動過程中被還原的銅粉不易結(jié)塊，從而保持了原來的松散結(jié)構(gòu)。但該發(fā)生器僅是對銅粉的還原處理裝置，未涉及銅粉干燥等環(huán)節(jié)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，該項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有電解銅粉皂化后干燥、還原處理工藝不連續(xù)，以及傳統(tǒng)帶式還原爐還原銅粉經(jīng)過破碎工序后銅粉結(jié)構(gòu)被破壞，造成的生產(chǎn)過程耗時長，效率低下、能耗高和產(chǎn)品成本高等問題，提供了一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置及工藝，該裝置將銅粉置于同一個反應(yīng)爐中進(jìn)行連續(xù)的干燥和還原處理。采用該裝置，皂化后的銅粉進(jìn)入該反應(yīng)爐中經(jīng)過高溫真空干燥后，不經(jīng)冷卻，立即通入氮?dú)浠旌蠚怏w，利用干燥的熱源進(jìn)行還原，在干燥和還原過程保持反應(yīng)爐旋轉(zhuǎn)，以保持爐內(nèi)銅粉受熱和還原均勻。通過該裝置進(jìn)行干燥、還原后的銅粉保持能夠原來的松散結(jié)構(gòu)，可避免還原后的破碎工序，保證了銅粉顆粒保持樹枝狀結(jié)構(gòu)，降低了還原銅粉的松裝密度，其松裝密度可達(dá)2.lg/cm3。本發(fā)明所提供的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置及工藝的技術(shù)方案如下:該干燥和還原連續(xù)處理裝置包括加熱裝置、干燥和還原裝置、氨分解裝置和冷卻水裝置。所述加熱裝置包括由導(dǎo)電介質(zhì)構(gòu)成的加熱裝置和兩個導(dǎo)熱油進(jìn)、出閥，以及一臺導(dǎo)熱油輸送泵。在設(shè)備工作時，首先利用加熱裝置將導(dǎo)熱油加熱到需要的溫度，然后通過輸送泵導(dǎo)熱油進(jìn)入反應(yīng)爐壁上的加熱套中。所述的干燥和還原裝置包括一個反應(yīng)爐，在反應(yīng)爐壁上有導(dǎo)熱油加熱套，并與反應(yīng)爐一側(cè)導(dǎo)熱油進(jìn)、出管道相通。反應(yīng)爐的腔部一側(cè)有一個進(jìn)(出)粉閥；兩根進(jìn)、出氣體管道從反應(yīng)爐另一側(cè)壁連入其內(nèi)部，管口部位都帶有過濾板，防止銅粉濾出，兩根氣體管道分別連有進(jìn)、出氣體閥，在出氣管道尾部還連有一個真空泵。工作時，先將皂化后的銅粉通過進(jìn)粉閥輸送到反應(yīng)爐中，通過出氣管道將爐內(nèi)抽成真空，然后在導(dǎo)熱油的加熱下真空干燥；待干燥結(jié)束后，再通過進(jìn)氣管道通入氮?dú)浠旌蠚怏w進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)完全后排出殘余反應(yīng)氣體和生成的水蒸氣。最后通過冷卻的導(dǎo)熱油降溫，從反應(yīng)爐內(nèi)出粉。所述氨分解裝置含氨分解反應(yīng)裝置，以及一個氮?dú)浠旌蠚怏w輸出管道和閥門。工作時，氨分解的氮?dú)浠旌蠚怏w通過氣體管道進(jìn)入反應(yīng)爐中進(jìn)行還原反應(yīng)。所述冷卻裝置包括循環(huán)冷卻水裝置，導(dǎo)熱油管及進(jìn)、出油閥。工作時，首先利用循環(huán)冷卻水裝置將熱的導(dǎo)熱油冷卻到室溫，然后通過輸送泵將冷卻的導(dǎo)熱油進(jìn)入反應(yīng)爐壁上的加熱套中，冷卻高溫的還原銅粉。利用上述電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置進(jìn)行電解銅粉連續(xù)干燥和還原的工藝步驟如下I)銅粉干燥:通過輸送帶將皂化清洗后的銅粉裝入反應(yīng)爐內(nèi)，然后關(guān)閉進(jìn)(出)粉閥。由真空泵將反應(yīng)爐抽成真空(0.06-0.09MPa)，并關(guān)閉真空閥。同時利用加熱裝置將導(dǎo)熱油加熱到需要溫度(300°C左右)，通過輸送泵將導(dǎo)熱油輸送到反應(yīng)爐壁上的加熱套中，并形成循環(huán)加熱。在真空烘粉干燥的同時，反應(yīng)爐保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)，以保證爐內(nèi)銅粉受熱均勻。2)氧化銅粉還原:干燥完成后，立即將氨分解裝置產(chǎn)生的氮?dú)浠旌蠚怏w通入反應(yīng)爐內(nèi)，利用干燥熱源進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)爐保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)，高溫氧化銅粉在反應(yīng)爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中與氮?dú)浠旌蠚怏w充分接觸，發(fā)生還原反應(yīng)，這樣既保證了氧化銅粉完全還原；又防止還原中銅粉結(jié)塊，避免了還原后的破碎工序，保證了銅粉顆粒保持樹枝狀結(jié)構(gòu)，降低了還原銅粉的松裝密度。3)銅粉冷卻:還原完成后，關(guān)閉氮?dú)溥M(jìn)氣閥，打開排氣閥排出未反應(yīng)氣體和水蒸氣。同時，關(guān)閉加熱裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)出口閥，將導(dǎo)熱油通入冷卻水裝置進(jìn)行冷卻，冷卻后的導(dǎo)熱油再輸送到反應(yīng)爐管壁的套管冷卻還原后的高溫銅粉，并利用輸送泵循環(huán)冷卻，同時通氣管向爐體內(nèi)通入氮?dú)庵脸骸４鋮s完成后，打開反應(yīng)爐中部的進(jìn)(出)粉閥，出粉。同時，關(guān)閉其他裝置和閥門。與目前的電解銅粉干燥和還原處理技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在幾個方面:
I)將銅粉干燥和還原處理集中在同一個反應(yīng)爐中連續(xù)進(jìn)行，工藝流程減少，生產(chǎn)時間周期縮短，投資成本降低。2)相比較傳統(tǒng)的遠(yuǎn)紅外或水蒸氣加熱干燥，利用高溫導(dǎo)熱油加熱，傳熱快，干燥溫度可達(dá)300°C，干燥速度快，效果好。3)利用干燥后的高溫?zé)嵩戳⒓催M(jìn)行還原處理，相比傳統(tǒng)的先將高溫的銅粉冷卻，再放入帶式爐加熱還原的處理方式，減少了冷卻再加熱的生產(chǎn)工序，一方面節(jié)省了生產(chǎn)時間；另一方面也節(jié)約了能源，大大降低生產(chǎn)成本。4)反應(yīng)爐在干燥和還原過程中保持一定速率旋轉(zhuǎn)，一方面保證爐內(nèi)銅粉受熱均勻，干燥速度加快；另一方面也避免了銅粉還原過程中結(jié)塊，減少了還原后的破碎工序，既保證了銅粉顆粒保持樹枝狀結(jié)構(gòu)，降低了還原銅粉的松裝密度，又減少生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。


:圖1為電解銅粉干燥及還原連續(xù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)a、加熱裝置；lb、進(jìn)口閥；lc、出口閥；ld、輸送泵；2a、反應(yīng)爐；2b、加熱套；2c、導(dǎo)熱油進(jìn)口管道；2d、導(dǎo)熱油出口管道；2e、進(jìn)(出)粉閥；2f、氣體進(jìn)口管道；2g、氣體出口管道；2h、氣體進(jìn)口閥；21、氣體出口閥；2j、真空泵；2k、過濾板；3a、氨分解裝置；3b:氮?dú)浠旌蠚怏w輸出管道；4a、冷卻水裝置；4b、導(dǎo)熱油管道；4c、進(jìn)口閥；4d、出口閥。
具體實(shí)施方式
:以下參照附圖1對電解銅粉干燥及還原連續(xù)處理裝置具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明:如附圖1所示，干燥和還原連續(xù)處理裝置包括加熱裝置1、干燥和還原裝置2、氨分解裝置3和冷卻水裝置4。加熱裝置I由導(dǎo)熱油加熱裝置Ia和兩個進(jìn)、出閥Ib和lc，以及一臺導(dǎo)熱油輸送泵Id組成。在設(shè)備工作時，首先利用加熱裝置Ia將導(dǎo)熱油加熱到300°C，然后通過輸送泵Id將導(dǎo)熱油進(jìn)入反應(yīng)爐壁上的加熱套2b中。干燥和還原裝置2由一個反應(yīng)爐2a,導(dǎo)熱油加熱套2b,導(dǎo)熱油進(jìn)口管道2c和出口管道2d，一個進(jìn)(出)粉閥2e，兩個進(jìn)、出氣體管道2f和2g，以及管口部位過濾板2k，兩個氣體進(jìn)、出口閥2h和2i和真空泵2j組成。工作時，先將皂化后的銅粉通過進(jìn)(出)粉閥2e輸送到反應(yīng)爐2a中，通過真空泵2j將爐內(nèi)抽成真空(0.06-0.09MPa)，然后在導(dǎo)熱油的加熱下真空干燥；待干燥結(jié)束后，通過進(jìn)氣管道2f通入氮?dú)浠旌蠚怏w進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)完全后通過出氣管道2g排出殘余反應(yīng)氣體和生成的水蒸氣；然后通過冷卻的導(dǎo)熱油降溫，整個干燥過程反應(yīng)爐保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)。最后從反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)(出)粉閥2e出粉。氨分解裝置3由氨分解裝置3a，以及一個氮?dú)浠旌蠚怏w輸出管道3b和閥門2h組成。工作時，氨分解的氮?dú)浠旌蠚怏w通過閥門2h進(jìn)入反應(yīng)爐中進(jìn)行還原反應(yīng)。冷卻裝置4由循環(huán)冷卻水裝置4a，導(dǎo)熱油管道4b，進(jìn)、出油閥4c和4d組成。工作時，首先利用冷卻水裝置4a將熱的導(dǎo)熱油冷卻至室溫，然后通過輸送泵Id將冷卻的導(dǎo)熱油進(jìn)入反應(yīng)爐壁上的加熱套2b中，冷卻高溫的還原銅粉，同時通氣管向爐體內(nèi)通入氮?dú)?。待冷卻完成后，打開反應(yīng)爐腔部的進(jìn)(出)粉閥2e，出粉。以下是利用本發(fā)明的電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置進(jìn)行電解銅粉干燥和還原的工藝的實(shí)施例:I)銅粉干燥:通過進(jìn)(出)粉閥2e將皂化清洗后的銅粉裝入反應(yīng)爐2a內(nèi)，并關(guān)閉進(jìn)(出)粉閥2e。通過真空泵2j將反應(yīng)爐抽成真空，然后關(guān)閉氣體進(jìn)口閥2h和出口閥
2i。利用導(dǎo)熱油加熱裝置Ia將導(dǎo)熱油加熱到需要溫度，通過輸送泵Id將導(dǎo)熱油輸送到反應(yīng)爐壁上的加熱套中2b，并形成循環(huán)加熱。在真空烘粉干燥的同時，反應(yīng)爐2a保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)，以保證爐內(nèi)銅粉受熱均勻。2)氧化銅粉還原:干燥完成后，立即打開氣體進(jìn)口閥2h，將由氨分解裝置3a分解的氮?dú)浠旌蠚怏w通過進(jìn)氣管道2f通入高溫反應(yīng)爐2a內(nèi)，利用干燥熱源進(jìn)行還原反應(yīng)。高溫氧化銅粉在反應(yīng)爐2a內(nèi)與氮?dú)浠旌蠚怏w充分接觸，發(fā)生還原反應(yīng)。在此過程中，反應(yīng)爐2a保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)，以防止還原的銅粉結(jié)塊。3)銅粉冷卻:還原完成后，關(guān)閉氮?dú)溥M(jìn)氣閥2h,打開排氣閥2i排出未反應(yīng)氣體和生成的水蒸氣。同時，關(guān)閉加熱裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)、出口閥Ib和Ic;打開冷卻裝置的進(jìn)出油閥4c和4d，將導(dǎo)熱油通過管道4b通入冷卻水裝置4a內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻后的導(dǎo)熱油通過輸送泵Id將冷卻的導(dǎo)熱油進(jìn)入反應(yīng)爐壁上的加熱套2b中冷卻還原后的高溫銅粉；并利用輸送泵Id帶動循環(huán)冷卻。同時通氣管2f向爐體內(nèi)通入氮?dú)庵脸骸４鋮s完成后，打開反應(yīng)爐2a腔部的進(jìn)(出)粉閥2e，出粉。同時，關(guān)閉其他裝置和閥門。
權(quán)利要求
1.一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置，其裝置包括加熱裝置、干燥和還原裝置、氨分解裝置和冷卻水裝置。加熱裝置和冷卻水裝置分別通過導(dǎo)熱油管道與干燥和還原裝置相連，氨分解裝置通過氣體管道與干燥和還原裝置相連。
2.根據(jù)I所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置，其特征在于加熱裝置包括導(dǎo)電介質(zhì)加熱裝置和兩個進(jìn)、出閥，以及一臺導(dǎo)熱油輸送泵。
3.根據(jù)I所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置，其特征在于所述的干燥和還原裝置包括一個反應(yīng)爐，在反應(yīng)爐壁上有導(dǎo)熱油加熱套，并與反應(yīng)爐一側(cè)導(dǎo)熱油進(jìn)出管道相通。反應(yīng)爐的腔部一側(cè)有一個進(jìn)(出)粉閥；兩根進(jìn)、出氣體管道從反應(yīng)爐另一側(cè)壁連入其內(nèi)部，氣體管道管口部位帶有過濾板，防止銅粉濾出，兩根氣體管道分別連有進(jìn)、出氣體閥，在出氣管道尾部還連有一個真空泵。
4.根據(jù)I所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置，其特征在于所述氨分解裝置含氨分解裝置，以及一個氮?dú)浠旌蠚怏w輸出管道和閥門。
5.根據(jù)I所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置，其特征在于所述冷卻裝置包括循環(huán)冷卻水裝置，導(dǎo)熱油進(jìn)、出管道及進(jìn)、出油閥門。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置進(jìn)行干燥和還原處理的工藝，其特征在于:其工藝步驟如下: 1)銅粉干燥:將皂化后的銅粉裝入反應(yīng)爐內(nèi)，然后由真空泵將反應(yīng)爐抽成真空(0.06-0.09MPa);利用加熱裝置的導(dǎo)電介質(zhì)加熱將導(dǎo)熱油加熱到300°C，然后通過輸送泵將導(dǎo)熱油輸送到反應(yīng)爐壁上的加熱套中，并進(jìn)行循環(huán)加熱。在真空干燥的同時，反應(yīng)爐保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)。
2)氧化銅粉還原:干燥完成后，立即將氨分解裝置產(chǎn)生的氮?dú)浠旌蠚怏w通入反應(yīng)爐內(nèi)，利用干燥熱源進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)爐保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)，高溫氧化銅粉在反應(yīng)爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中與氮?dú)浠旌蠚怏w充分接觸，進(jìn)行還原反應(yīng)。
3)銅粉冷卻:還原完成后，關(guān)閉氮?dú)溥M(jìn)氣閥，打開排氣閥排出未反應(yīng)氣體和水蒸氣。同時，將導(dǎo)熱油通入冷卻水裝置進(jìn)行冷卻，冷卻后的導(dǎo)熱油再循環(huán)輸送到反應(yīng)爐管壁的加熱套中冷卻高溫銅粉，同時通氣管向爐體內(nèi)通入氮?dú)庵脸?。待冷卻完成后，打開反應(yīng)爐中部的進(jìn)(出)粉閥，出粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理的工藝，其特征在于:所述銅粉干燥步驟中，所述供熱體系由導(dǎo)電介質(zhì)所構(gòu)成的加熱裝置加熱導(dǎo)熱油至300°C，然后循環(huán)輸送到反應(yīng)爐管壁的加熱套中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理的工藝，其特征在于:所述銅粉干燥和還原步驟中，反應(yīng)爐始終保持一定速率旋轉(zhuǎn)(40轉(zhuǎn)/min)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理的工藝，其特征在于:所述的氧化銅還原步驟中，利用上一步干燥的導(dǎo)熱油熱源加熱進(jìn)行還原反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理的工藝，其特征在于:所述銅粉冷卻步驟中，利用循環(huán)冷卻水裝置處理的低溫導(dǎo)熱油進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解銅粉干燥和還原連續(xù)處理裝置及工藝。該干燥和還原連續(xù)處理裝置包括加熱裝置、干燥和還原裝置、氨分解裝置和冷卻水裝置。該裝置將銅粉置于同一個反應(yīng)爐中進(jìn)行連續(xù)的干燥和還原處理。電解銅粉干燥及還原連續(xù)處理工藝為銅粉在該裝置反應(yīng)爐中經(jīng)過高溫導(dǎo)熱油傳熱真空干燥后，不經(jīng)冷卻，立即向反應(yīng)爐通入氮?dú)浠旌蠚怏w，利用干燥的熱源進(jìn)行還原；在干燥和還原過程保持反應(yīng)爐旋轉(zhuǎn)，以保持爐內(nèi)銅粉受熱和還原均勻。通過該裝置進(jìn)行干燥和還原后的銅粉保持原來的樹枝狀結(jié)構(gòu)，大幅度降低了還原銅粉的松裝密度，不需要后續(xù)的破碎工序。與目前的銅粉干燥、還原工藝相比，工藝流程減少，生產(chǎn)時間周期顯著縮短，投資成本大大降低。
文檔編號B22F9/22GK103121106SQ20121059650
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蘇朝暉, 傅緒成 申請人:六安市暉潤粉末新材料有限公司, 傅緒成