净化粉末的方法和设备

本发明涉及根据权利要求1和2的特征部分所述用于粉末机械净化 的方法和设备。

这种方法适于除去附着在粉末颗粒表面上的杂质。这种方法可被用 于例如生产铝用的粉末状氧化铝的净化。在生产铝的过程中，最初的粉 末状氧化铝首先被用来净化熔炼电解中产生的烟气。在此情况下，烟气 被引导通过最初的氧化铝，从熔炼电解放出的、以氟化物、铁、磷、 碳、硅、钒和镍的形式存在的颗粒，就附着在粉末状氧化铝上。这些氧 化铝在被送去熔炼电解以前，必须把以铁、磷、碳、硅、镍和钒的形式 存在的杂质除去，因为不这样的话熔炼过程中这些杂质就会被浓集。这 对铝的质量和熔炼效率将会产生不利影响。进行熔炼电解所需的氟必须 收集起来并返回到熔炼过程中。

FR-A-2,499,057公开了一种从粉末状颗粒表面除去杂质的方 法，该专利与挪威专利147,791是相同的。该方法是把载有需加净化的粉 末的气流引向撞击板。撞击的作用是能使附着在粉末表面的杂质被剥 离。然后用筛分的办法使杂质和粉末互相分开。这种方法当生产量为每 小时几吨时需花费高昂的代价来控制，再则其效率也过低。

法国专利7,732,072公开了一种从粉末表面剥离散粒状杂质的方 法。该方法是将需加净化的粉末引入两个交叉的空气喷嘴。在喷嘴的交 叉点上，粉末颗粒彼此相撞。在此情况下，颗粒互相摩擦而剥离附着在 表面上的杂质。由于被剥离的杂质比粉末颗粒要轻，它们可借助于空气 流而被除去，与此同时，较重的粉末颗粒就往下跌落。但这一方法要在 现代大规模生产过程中应用，将是代价高昂的，因为它并不是设计来净 化大量颗粒用的。

DE-A-1,607,465公开了一种用以破碎硬的和中等硬度的材料的 撞击破碎机。该破碎机机壳上装有撞击板，撞击板对着转子上的拍打臂 安装。机壳上还有进料用的送料导板以及一个出料口。撞击板安装在送 料导板下方，并设计成屋顶形状。撞击板从一块到另一块之间的宽度比 转子直径的一半要大些。

US A-4,361,290描述了一种旋转式击打磨，用该磨可把材料减

实施本发明的方法时，需加净化的粉末被通过一台机械操作的净化 设备。在本发明的一个实施方案中，该设备包括一台剥离设备，剥离设 备之后还连接着旋风收尘器和/或空气过滤器。剥离设备的结构和操作方 式与撞击式破碎机相当。在该设备中，粉末是被转子或冲击机构带动以 预定速度冲向固定的撞击板或与冲击机构反向转动的撞击叶片。借助于 转子或冲击机构的转速和粉末在剥离设备中一定的停留时间，就可控制 粉末的撞击速度和粉末往板上撞击的次数。撞击速度应小于120m/s。优 选设定在20至40m/s。设定撞击速度是特别重要的，因为只能依靠它才 可达到既除去粉末表面上的所有杂质，又不使粉末破碎的效果。在已净 化的粉末和从其上剥离下来的杂质从剥离设备中被排出后，已净化的粉 末中颗粒尺寸大于10μm的，就从颗粒尺寸小于10μm的粉末和颗粒尺寸 同样也小于10μm的杂质中分离出来。这是依靠例如连接在剥离设备后 方的旋风收尘器和/或空气过滤器的帮助来做到的。空气过滤器的制造费 用高昂。如把空气过滤器连接在旋风收尘器之后就可节省费用。这样做 的好处是，一部分颗粒尺寸大于20至30μm的粉末已在旋风收尘器中被 分离掉。因此就可以使用较小的空气过滤器。在有利情况下，在剥离设 备后方只连接一台旋风收尘器也就够了。

在一个简化的净化设备实施方案中，可不使用撞击破碎机和旋风收 尘器。净化设备只是一台空气过滤器。但是，在这种情况下，空气过滤 器内部的空气走行路线必须设计得能起分离作用。空气过滤器必须做成 能使需加净化的粉末以上述速度中向一个或多个表面，以使附着在粉末 上的杂质能被剥离掉。只用一台空气过滤器来净化粉末的优点是，同时 还能将已净化的粉末分离出来。

所有上述净化设备都是设计成能按颗粒大小而把已净化的粉末分离 开，颗粒大于10μm的粉末被送去熔炼电解以生产铝。颗粒小于10μm的 粉末和杂质则被储存在端部或象原料一样被作进一步处理。利用本发明 的方法，可除去附着在粉末状氧化铝上的至少25％的铁、大于50％的 磷和25％的碳。利用本方法还可回收60％的氟再用到熔炼电解中去。 利用本发明的方法所能剥离的杂质35的量和所能回收的氟的量，代表着 比现有方法所能得到的结果已有了重大的改进。由于钒和镍是附着在铁 上的，因此钒和镍也是根据被剥离的铁的量而从熔炼电解的烟气中被分 离掉了。

本发明进一步的重要特性将在从属权利要求中加以确认。

下面将利用原理图来更详细地说明本发明，附图有：

图1示出本发明的净化设备，

图2示出图1所代表的净化设备的一个变种，

图3示出净化设备的简化实施方案，

图4示出一台空气过滤器，它用作剥离设备和分离设备。

图1示出用机械手段剥离附着在粉末25表面上的杂质35的净化设 备1。该净化设备具有剥离设备2和空气过滤器3。由该图可以看出， 空气过滤器3是直接连接在剥离设备2后方的。剥离设备2基本上设计 成撞击破碎机的样子。它具有至少一个转子或冲击机构2R，在转子或冲 击机构的帮助下，使输入剥离设备2的粉末25冲向固定的撞击板或与冲 击机构反向转动的撞击叶片2P。这里的净化设备1是指定用于净化粉末 状的最初的氧化铝25的设备。但也可用它来净化别的粉末。中击机构2R 和撞击板或叶片是用特别适合作粉末状氧化铝的这种处理的材料制成 的。优选地，剥离设备2的与氧化铝25接触的那些部件是用硬金属、陶 瓷或具有相应性能的聚合物来制作的。借助于净化设备1，可把附着在 粉末25表面的杂质35剥离掉。这些杂质是小于10μm的颗粒。在最初 的氧化铝25中，杂质基本上由氟、铁、磷、碳、硅、镍和钒组成。粉末 状的最初的氧化铝25首先是用来净化由熔炼电解放出的烟气。然后它本 身再被净化并送去熔炼电解以生产铝。烟气的净化涉及提取出上述杂 质。烟气的净化涉及集聚上述杂质。必须净化氧化铝25，以使熔炼电解 时不带有很浓的杂质。如果不进行这一净化工序，那么磷和钒就会在熔 炼电解中导致降低现有的效率。这就意味着本方法的总体效率的降低。 铝的质量就会受到铁和硅的损害。粉末状的最初的氧化铝25是通过计量 装置40被输入剥离设备2的。这里示出的剥离设备2的生产量选择得足 够高，以使能每小时净化约20吨的氧化铝25。粉末状氧化铝25的输入 是自动化的。冲击机构2R的转速在此是设定为能使氧化铝25以20至 30m/s的速度冲向撞击板或叶片2P。在这个过程中，附着在粉末状氧化 铝25表面上的杂质35就被剥离掉。大约有50％的被净化氧化铝25的 颗粒尺寸为50μm。余下的氧化铝25的颗粒还更大些。使氧化铝25冲 向撞击叶片或撞击板2P的速度应是刚刚足够使杂质35被剥离，但不会 使粉末状氧化铝25被破碎。在氧化铝被以〔漏字(Lacuna)〕20和 30m/s的速度每秒向撞击板或叶片至少冲击几十次以后，它就被与剥离下 来的杂质35一起，从剥离设备2中转移出来并送入空气过滤器3。这两 个操作都是自动进行的。小于10μm的杂质35和颗粒大小相同的氧化铝 31就借助于气流而从一侧离去，如图1所示。已净化的颗粒尺寸大于 10μm的粉末状氧化铝30则在重力作用下向下流出空气过滤器3并送去 熔炼电解(图中未画)。

图2所示的净化设备1，其结构基本上与图1中的净化设备1相同。 但这里在剥离设备2和空气过滤器3之间连接有旋风收尘器4。已净化 的尺寸大于20μm至30μm的氧化铝颗粒被旋风收尘器4分离并被送去熔 炼电离。余下的小于20至30μm的粉末则被送入空气过滤器作进一步的 分离。该净化设备1的优点是，与图1中的净化设备1相比，它可用小 得多的空气过滤器3，这是因为一部分颗粒大于20至30μm的已净化的 氧化铝已直接被送出而返回去熔炼电解了。由于50％的已净化氧化铝是 大于50μm的，需要在空气过滤器3中作进一步处理的粉末的量，已由 于中间连结了旋风收尘器4而大大减少了。

图3示出的净化设备1，其结构基本上与图1中的净化设备1相同。 但在这里，在剥离设备2的后方只连接了一台旋风收尘器4，当剥离小 于16μm的颗粒就可满足需要时，使用这种净化设备1是适当的。

图4中的另一个实施方案中，只用了一台空气过滤器3，用它来从 粉末25上剥离杂质35并按颗粒大小来分开粉末。需加净化的粉末25同 样也是通过计量装置40被送入该过滤器的。在这里用了一台带有分离区 (图中未画)的空气过滤器3。该分离区使它能以20至30m/s的要求速 度把需加净化的粉末25冲向至少一个表面(图中未画)，以使杂质得以 剥离。使用这种空气过滤器3，还能随后按颗粒尺寸进行粉末的分离。 用它可分离出小于8μm的颗粒。

利用上述设备可除去作为杂质附着在粉末状氧化铝25上的至少 25％的铁、50％以上的磷和25％的碳。利用本方法还可回收60％的氟 在熔炼电解中重复利用。利用本发明的方法所能剥离的杂质35的量和所 能回收的氟的量，代表着比现有方法所能得到的结果已有了重大的改 进。