CN111545157A - 一种硅微粉改性装置及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅微粉改性装置，包括高搅改性机，高搅改性机的进料口分别连通有硅微粉进料装置和改性剂进料装置，高搅改性机的出料口通过管路依次连接有收集料斗、脉冲除尘器和有用于对改性完成的硅微粉进行筛选的高效风筛装置，本发明将硅微粉团聚大颗粒分级滤除，颗粒均匀，性能优质，更好的在橡胶、油漆涂料、电子封装材料、硅基基板、功能化学纤维、功能塑料、高级陶瓷、特种耐火材料、密封胶、粘结剂、化工、医药、农药、高分子复合材料、玻璃钢、化妆品、油墨、农业种子处理剂及消防的干粉灭火剂等领域应用。

Description

一种硅微粉改性装置及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种针对硅微粉改性分级的设备及其工艺，具体的说涉及一种能够在硅微粉添加助剂改性团聚的条件下实现大颗分级粒滤的硅微粉改性装置及其改性工艺，属于硅微粉改性技术领域。

背景技术

硅微粉是由天然石英或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、球磨(或振动、气流磨)、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。

硅微粉由于具有耐高温，耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工、电子、集成电路(IC)、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领 域，而经过改性后的硅微粉性质更加优越。

现有对硅微粉进行改性，均采用高温烘焙的方式进行改性，使用高温蒸汽改性机将硅微粉与改性剂在高温高速捏合机搅拌下进行缩合反应改性，而该改性方式由于硅微粉与改性剂混合不均匀，造成改性效果不理想，并且改性剂与硅微粉混合不均匀易产生团聚大颗粒，进而影响改性后的硅微粉的成品质量。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种能够在硅微粉添加助剂改性团聚的条件下实现大颗分级粒滤的硅微粉改性装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种硅微粉改性装置，包括高搅改性机，高搅改性机的进料口分别连通有硅微粉进料装置和改性剂进料装置，高搅改性机的出料口通过管路依次连接有收集料斗、脉冲除尘器和有用于对改性完成的硅微粉进行筛选的高效风筛装置。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

进料装置包括称重料仓，称重料仓的出料口通过管路与高搅改性机的进料口连通。

进一步优化：改性剂进料装置包括依次通过连通管路连通的改性剂罐和计量泵，改性剂罐内盛装有改性剂，改性剂为硅烷偶联剂KH-560。

进一步优化：所述高搅改性机包括搅拌罐，搅拌罐内转动设置有高速搅拌装置，搅拌罐的外部套设有加热罐，加热罐与搅拌罐之间设置有加热装置，搅拌罐的上方设置有用于自动化打开或关闭搅拌罐上方的自动开盖装置。

进一步优化：高速搅拌装置包括转动设置在搅拌罐内的多个搅拌桨，搅拌桨由驱动组件驱动转动，搅拌桨上粘接有耐℃的陶瓷片。

进一步优化：收集料斗的进料口通过管路与高搅改性机的卸料管的出料口连通，收集料斗的出料口通过第一乳化罐与脉冲除尘器的进料口连通。

进一步优化：高效风筛装置包括FL立式分级机，FL立式分级机的进料口通过管路依次连通有第二乳化罐、缓冲料斗，缓冲料斗的进料口与脉冲除尘器的出料口连通。

进一步优化：FL立式分级机的出料口通过管路依次连通有旋风收集器、脉冲除尘器，脉冲除尘器的下方位于其出料出口设置有用输出成品硅微粉的螺旋输送器，脉冲除尘器上连通有风机。

本发明还提供一种硅微粉改性装置的生产工艺，原料是硅微粉，密度2.2g/cm³,松装密度0.5-0.6g/cm³，粒度分布表面D507-8um，经改性、分级后所得产物中改性剂硅烷偶联剂KH-560包覆率为95％-98％，，硅烷偶联剂KH-560注入量为硅微粉重量的0.5-1％。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

该生产工艺具体包括如下步骤：

1）将硅烷偶联剂KH-560水解澄清：硅烷偶联剂KH-560与纯净水计量后注入改性剂罐，然后注入乙酸调节至PH值4.5-5，澄清；

2）原料计量：硅微粉从称重料仓经精确称重后注入高搅改性机，将硅烷偶联剂KH-560通过计量泵准确计量注入高搅改性机，硅烷偶联剂注入量为硅微粉重量的0.5-1％；

3）改性：高搅改性机控制温度120-130℃之间，硅微粉与硅烷偶联剂KH-560在改性机的腔体内，高度分散、高速混合运动下50-70分钟进行吸附完成包覆过程；

4）物料输送：改性后硅微粉落入通过收集料斗，连接第一乳化罐、经脉冲除尘器气、固分离后输送至缓冲料斗；

5）滤除：改性后物料经第二乳化罐进入FL立式分级机，利用高速旋转的立式分级机叶轮产生的离心力把团聚的颗粒滤除，利用高效风筛解聚使颗粒分布均匀；

6）收集：细颗粒物料经立式分级机叶轮产生的离心力进入细料出料部，而后进入旋风收集器进行进一步气、固分离，因体由下部分出，为产品之大部，旋风收集器中的含尘气体进入袋式滤尘器更进一步气、固分离。

本发明将硅微粉硅微粉团聚大颗粒分级滤除，颗粒均匀，性能优质，更好的在橡胶、油漆涂料、电子封装材料、硅基基板、功能化学纤维、功能塑料、高级陶瓷、特种耐火材料、密封胶、粘结剂、化工、医药、农药、高分子复合材料、玻璃钢、化妆品、油墨、农业种子处理剂及消防的干粉灭火剂等领域应用。

改性机采用电加热油加温控仪控制改性温度，相比蒸汽加热节能环保，节省资源；顶盖使用气缸与限位装置实现自动开启，操作方便、安全可靠。机体、搅拌桨使用陶瓷片防护杜绝金属与物料接触，增加设备使用寿命；气动三通卸料，自动卸料、机体无残留。

分级机使用有效滤除功能，去除大颗粒、提高使用率节能环保，分级机结构简单、易于制造、故障率低、安全可靠。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中高搅改性机的俯视图；

图3为本发明实施例中高搅改性机的总体结构剖视图；

图4为本发明实施例中FL立式分级机的结构示意图。

图中：1-高搅改性机；101-电机；102-开盖气缸；103-搅拌桨；104-限位装置；105-导流板；16-电加热装置；107-卸料气缸；108-加热罐；109-搅拌罐,111-顶盖；112-卸料管；2-称重料仓；3-改性剂罐；4-计量泵；5-收集料斗，6-第一乳化罐；7-脉冲除尘器；8-罗茨风机；9-缓冲料斗；10-第二乳化罐；11-FL立式分级机；201-细料出料部；202-立式分级机叶轮；203-立式分级机上机体；204-立式分级机下机体；205-进料管；206-粗料卸料阀；207-高效风筛；208-导流锥；209-第二导流锥；12-旋风收集器；13-脉冲除尘器；14-风机；15-螺旋输送器。

具体实施方式

实施例：如图1所示，一种硅微粉改性装置，包括高搅改性机1，所述高搅改性机1的进料口分别连通有硅微粉进料装置和改性剂进料装置，所述高搅改性机1的出料口通过管路依次连接有收集料斗5、脉冲除尘器7和有用于对改性完成的硅微粉进行筛选的高效风筛装置。

所述进料装置包括称重料仓2，称重料仓2的出料口通过管路与高搅改性机1的进料口连通。

所述称重料仓2内盛装有待改性得硅微粉，所述称重料仓2内设置有用于对称重料仓2内的硅微粉进行准确称重的称重计量计。

所述改性剂进料装置包括依次通过连通管路连通的改性剂罐3和计量泵4，所述计量泵4的进液口与改性剂罐3的出液口连通，所述计量泵4的出液口通过连通管路高搅改性机1的进料口连通。

所述改性剂罐3内盛装有改性剂，所述改性剂为硅烷偶联剂KH-560(市售)。

所述硅烷偶联剂KH-560的化学名称：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

如图1-3所示，所述高搅改性机1包括搅拌罐109，搅拌罐109内转动设置有高速搅拌装置，所述搅拌罐109的外部套设有加热罐108，所述加热罐108与搅拌罐109之间设置有加热装置，所述搅拌罐109的上方设置有用于自动化打开或关闭搅拌罐109上方的自动开盖装置。

所述自动开盖装置包括活动设置在搅拌罐109上方的顶盖111，所述高搅改性机1的机体上固定设置有开盖气缸102，所述开盖气缸102的伸缩端与顶盖111固定连接。

所述开盖气缸102输出动力可使伸缩端伸出或回缩，所述开盖气缸102的伸缩端伸出时可带动顶盖111上移，实现打开搅拌罐109的上端口，所述开盖气缸102的伸缩端回缩时可带动顶盖111下移，使顶盖111压紧在搅拌罐109的上端口上用于关闭搅拌罐109的上端口。

所述高搅改性机1的机体上固定设置有用于对顶盖111的移动位置进行限位的限位装置104。

所述限位装置104为现有技术，可直接采用一伸缩杆，通过伸缩杆的伸缩长度用于限定顶盖111的移动距离和位置。

所述顶盖111上分别设置有与搅拌罐109的搅拌空腔连通的物料进料口和改性剂进料口。

所述高速搅拌装置包括转动设置在搅拌罐109内的多个搅拌桨103，所述搅拌桨103通过搅拌轴与搅拌罐109转动连接，所述搅拌桨103由设置在搅拌罐109外侧的电机101驱动转动。

所述电机101通过皮带传动带动搅拌轴转动，进而实现驱动搅拌桨103在搅拌罐109内进行转动，用于高速搅拌硅微粉，使硅微粉可充分与改性剂混合。

所述搅拌桨103上通过陶瓷胶粘接有耐800℃的陶瓷片，搅拌桨103上使用陶瓷片，可用于防护，杜绝金属与硅微粉和改性剂直接接触。

所述搅拌罐109的内壁上固定设置有多个导流板105，所述导流板105用于对硅微粉进行导流，并且能够配合搅拌桨103用于打碎硅微粉与改性剂混合时产生的团聚大颗粒。

所述加热罐108的内壁和和搅拌罐109外壁之间间隔设置，且加热罐108和搅拌罐109之间设置有加热空腔。

所述加热装置包括填充在加热罐108与搅拌罐109之间加热空腔内的加热油，所述搅拌罐109的内壁上固定安装有电加热装置106。

所述电加热装置106通过温控仪和导电线与外部电源连接即可工作。

所述电加热装置106工作可加热加热油，通过加热油升温可将该热量传递至搅拌罐109，进而实现对搅拌罐109进行加热。

所述加热罐108上靠近其下方的位置处设置有用于输出的物料的三通卸料装置，所述三通卸料装置包括卸料管112，所述卸料管112的整体结构呈三通管状，所述卸料管112的进料口贯穿加热罐108和搅拌罐109与搅拌罐109的搅拌腔连通。

所述卸料管112上固定设置有卸料气缸107，所述卸料气缸107的伸缩端上固定连接有用于控制卸料口开启或关闭的堵头。

所述卸料气缸107输出动力可驱动伸缩端伸出或回缩，所述卸料气缸107的伸缩端伸出时可带动堵头移动并靠近卸料口，实现关闭卸料口。

所述卸料气缸107的伸缩端回缩时可带动堵头移动并远离卸料口，实现打开卸料口。

如图1所示，所述收集料斗5的进料口通过管路与高搅改性机1的卸料管112的出料口连通。

所述收集料斗5的出料口通过管路连通有用于对改性完成的硅微粉加速气力输送的第一乳化罐6，所述第一乳化罐6的出料口通过管路与脉冲除尘器7的进料口连通。

所述脉冲除尘器7上连通有罗茨风机8，脉冲除尘器7用于对改性完成的硅微粉进行固、气分离，硅微粉由下部分出，气体通过罗茨风机8抽吸至脉冲除尘器7的外部。

所述脉冲除尘器7的下方设置有缓冲料斗9，所述缓冲料斗9的进料口通过管路与脉冲除尘器7的出料口连通。

所述缓冲料斗9的出料口通过管路连通有第二乳化罐10。

如图1和图4所示，所述高效风筛装置包括用于对改性完成的硅微粉进行滤处大颗粒的FL立式分级机11，所述FL立式分级机11的进料口通过管路与第二乳化罐10的出料口连通。

所述FL立式分级机11的出料口通过管路依次连通有旋风收集器12、脉冲除尘器13。

所述脉冲除尘器13的下方位于其出料出口设置有用输出成品硅微粉的螺旋输送器15。

所述脉冲除尘器13上连通有风机14，所述风机14为引风机，所述风机14上设有引风机出风管。

所述FL立式分级机11包括立式分级机下机体204，立式分级机下机体204侧壁上固定设置有进料管205，立式分级机下机体204内部焊接固设有对下落的物料进行再次筛选的高效风筛207。

所述立式分级机下机体204通过螺栓可拆卸固接有导流锥208。

所述进料管205通过螺栓可拆卸固接有第二导流锥209。

所述立式分级机下机体204下端设置有用于输出粗料的粗料卸料阀206。

所述立式分级机下机体204上端设置有立式分级机上机体203。

所述立式分级机上机体203内部设置有立式分级机叶轮202，立式分级机叶轮202连接有驱动装置。

所述立式分级机上机体203上部设置有细料出料部201。

所述FL立式分级机2通过进料管205引入物料后，FL立式分级机2通过上升气流，使物料由分级的进料管205上升至分级区，再通过立式分级机叶轮202高速旋转产生的强大离心力，使粗细物料进行分离，符合粒径要求的物料经细料出料部201由旋风收集器12、脉冲除尘器13收集起来。

粗颗粒下落经过立式分级机下机体204筒体中端的高效风筛207，外部自然风通过高效风筛207旋切进入立式分级机下机体204筒体中，形成旋转气流，旋转气流产生离心力再次使粗细物料进行分离。

细颗粒上升进入导流锥区域，导流锥区域截面积减小，流速提高，旋转气流带动颗粒高速碰撞，降低颗粒粒径。物料继续上升至分级区进行分选，粗颗粒经卸料阀206排出。

如图1-4所示，一种硅微粉改性装置的生产工艺：原料是硅微粉，密度2.2g/cm³,松装密度0.5-0.6g/cm³，粒度分布表面D507-8um。

改性剂采用硅烷偶联剂KH-560(市售)，化学名称：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

检测仪器：Mastersizer 3000激光粒度分析仪。

改性方法：将硅烷偶联剂KH-560注入纯净水进行水解，注入量为硅烷偶联剂的50％，然后注入乙酸调节至PH值4.5-5，澄清。

将硅微粉与硅烷偶联剂KH-560注入高搅改性机进行表面改性，硅烷偶联剂KH-560注入量为硅微粉重量的0.5-1％，注入比例通过称重料仓与改性剂计量泵实现。

所述高搅改性机使物料和改性剂混合进行改性时，控制温度120-130℃，搅拌60分钟。

所述改性完成后硅微粉包覆率达到95％-98％。改性后硅微粉吸油性下降，疏水性强，活化指数高，硅微粉出现团聚现象，粒度分布不均匀。

所述该生产工艺具体包括如下步骤：

1、将硅烷偶联剂KH-560水解澄清：

硅烷偶联剂KH-560与纯净水计量后注入改性剂罐3，然后注入乙酸调节至PH值4.5-5，澄清。

2、原料计量：

硅微粉从称重料仓2经称重传感器精确计量注入高搅改性机1，将硅烷偶联剂KH-560通过计量泵4准确计量注入高搅改性机1，所述硅烷偶联剂注入量为硅微粉重量的0.5-1％。

3、改性：

高搅改性机控制温度120-130℃之间，硅微粉与硅烷偶联剂KH-560在改性机1的腔体内，高度分散、高速混合运动下50-70分钟进行吸附完成包覆过程。

4、物料输送：

改性后硅微粉落入通过收集料斗5，连接第一乳化罐6、经脉冲除尘器7气、固分离后输送至缓冲料斗9。

5、滤除：

改性后物料经第二乳化罐10进入FL立式分级机11，利用高速旋转的立式分级机叶轮202产生的离心力把团聚的颗粒滤除，利用高效风筛207解聚使颗粒分布均匀。

6、收集：

细颗粒物料经立式分级机叶轮202产生的离心力进入细料出料部201，而后进入旋风收集器12进行进一步气、固分离，因体由下部分出，为产品之大部。

旋风收集器12中的含尘气体进入袋式滤尘器13更进一步气、固分离，固体收为产品，气体由引风机14抽出排气。

Claims (10)

1.一种硅微粉改性装置，其特征在于：包括高搅改性机（1），高搅改性机（1）的进料口分别连通有硅微粉进料装置和改性剂进料装置，高搅改性机（1）的出料口通过管路依次连接有收集料斗（5）、脉冲除尘器（7）和有用于对改性完成的硅微粉进行筛选的高效风筛装置。

2.根据权利要求1所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：进料装置包括称重料仓（2），称重料仓（2）的出料口通过管路与高搅改性机（1）的进料口连通。

3.根据权利要求2所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：改性剂进料装置包括依次通过连通管路连通的改性剂罐（3）和计量泵（4），改性剂罐（3）内盛装有改性剂，改性剂为硅烷偶联剂KH-560。

4.根据权利要求3所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：高搅改性机（1）包括搅拌罐（109），搅拌罐（109）内转动设置有高速搅拌装置，搅拌罐（109）的外部套设有加热罐（108），加热罐（108）与搅拌罐（109）之间设置有加热装置，搅拌罐（109）的上方设置有用于自动化打开或关闭搅拌罐（109）上方的自动开盖装置。

5.根据权利要求4所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：高速搅拌装置包括转动设置在搅拌罐（109）内的多个搅拌桨（103），搅拌桨（103）由驱动组件驱动转动，搅拌桨（103）上粘接有耐（800）℃的陶瓷片。

6.根据权利要求5所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：收集料斗（5）的进料口通过管路与高搅改性机（1）的卸料管（112）的出料口连通，收集料斗（5）的出料口通过第一乳化罐（6）与脉冲除尘器（7）的进料口连通。

7.根据权利要求6所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：高效风筛装置包括FL立式分级机（11），FL立式分级机（11）的进料口通过管路依次连通有第二乳化罐（10）、缓冲料斗（9），缓冲料斗（9）的进料口与脉冲除尘器（7）的出料口连通。

8.根据权利要求7所述的一种硅微粉改性装置，其特征在于：FL立式分级机（11）的出料口通过管路依次连通有旋风收集器（12）、脉冲除尘器（13），脉冲除尘器（13）的下方位于其出料出口设置有用输出成品硅微粉的螺旋输送器（15），脉冲除尘器（13）上连通有风机（14）。

9.采用如权利要求1-8任一所述的一种硅微粉改性装置的生产工艺，其特征在于：原料是硅微粉，密度2.2g/cm³,松装密度0.5-0.6g/cm³，粒度分布表面D507-8um，经改性、分级后所得产物中改性剂硅烷偶联剂KH-560包覆率为95％-98％，，硅烷偶联剂KH-560注入量为硅微粉重量的0.5-1％。

10.根据权利要求9所述的生产工艺，其特征在于：该生产工艺具体包括如下步骤：

1）将硅烷偶联剂KH-560水解澄清：硅烷偶联剂KH-560与纯净水计量后注入改性剂罐（3），然后注入乙酸调节至PH值4.5-5，澄清；

2）原料计量：硅微粉从称重料仓（2）经精确称重后注入高搅改性机（1），将硅烷偶联剂KH-560通过计量泵（4）准确计量注入高搅改性机（1），硅烷偶联剂注入量为硅微粉重量的0.5-1％；

3）改性：高搅改性机控制温度120-130℃之间，硅微粉与硅烷偶联剂KH-560在改性机（1）的腔体内，高度分散、高速混合运动下50-70分钟进行吸附完成包覆过程；

4）物料输送：改性后硅微粉落入通过收集料斗（5），连接第一乳化罐（6）、经脉冲除尘器（7）气、固分离后输送至缓冲料斗（9）；

5）滤除：改性后物料经第二乳化罐（10）进入FL立式分级机（11），利用高速旋转的立式分级机叶轮（202）产生的离心力把团聚的颗粒滤除，利用高效风筛（207）解聚使颗粒分布均匀；

6）收集：细颗粒物料经立式分级机叶轮（202）产生的离心力进入细料出料部（201），而后进入旋风收集器（12）进行进一步气、固分离，因体由下部分出，为产品之大部，旋风收集器（12）中的含尘气体进入袋式滤尘器（13）更进一步气、固分离。

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