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稀有金属与硬质合金
第３８卷
和效率均大为提高。由图１可知，湿磨一喷雾干燥生
产工艺的两个关键工序是湿磨和喷雾干燥制粒，这
两个工序生产直接影响混合料成品的性能，故对其
进行重点阐述。 Ｃｏ粉
ＷＣ粉
其他碳化物粉
料。目前，主要有滚动球磨和搅拌球磨这两种湿磨 方式。 ２．２．１ 滚动球磨
滚动球磨机（参见图２）由一金属圆筒及一定量 的研磨球组成，其工作原理是：当筒体转动时，装在 筒内的研磨体（球）和被研磨体（物料）在摩擦力和离 心力的作用下随简体旋转至一定高度，然后自由落 下，对筒内物料产生冲击和磨削作用而将物料磨碎， 同时研磨球的搅拌作用还可将物料混合均匀。
搅拌球磨机（参见图３）是一立式球磨筒，依靠 动力带动转轴搅拌棒转动搅拌球和料浆。通过转动 产生切向分力和离心力，将球和料浆沿径向移动。 因受到桶底阻力和桶壁阻力而使料浆和球产生垂直 分力，垂直分力和切向分力使球和料浆螺旋式上升， 在靠近桶壁处，料浆和球上升到相应的液面顶部，于 相反的螺旋方向受拉力卷入旋涡，周而复始，从而使 料浆和球形成复杂的循环运动。转轴的转速越高， 料浆和球在运动中的浮力也越大，其上升就越高；球 的相互摩擦、碰撞次数越多，其磨料、混合效果也就 越好，但仍需将转速控制在一定范围内。
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崔佳娜，等：硬质合金混合料的湿磨一喷雾干燥生产工艺及设备
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湿磨介质必须具有很高的纯度，与混合料不发 生任何化学作用，沸点低，一般于１００℃左右能挥发 除去，且要求其表面张力小，不结团，无毒，无副作 用，操作安全。通常采用的湿磨介质为酒精、丙酮、 已烷。具体采用何种湿磨介质，可根据生产厂家具 体情况来选择。此外，严格控制湿磨介质加入量非 常重要，若湿磨介质的加人量不准确，将会降低湿磨 效率，使合金的孔隙度变大，性能变坏，影响混合料 的性能。而且生产不同牌号的混合料，湿磨介质的 加入量也不同¨Ｊ。
混合科
■■■■■■■■■■■■■●
图１ 湿磨－喷雾干燥生产工艺原则流程 ２．１配料
配料原则为：（１）原辅材料必须符合技术条件的 要求且严格按合金成分配料。（２）按合金组织晶粒 度要求选择原料的粒度。 ２．１．１原料粒度
在原料粒度选择中，一般采用ＷＣ粉原始晶粒 度与烧结后合金晶粒度相等的原则，且要求ＷＣ粉 粒度均匀，以使矫顽磁力（Ｈ。）和硬度（ＨＲＡ）有一 最佳烧结稳定区，便于烧结。若ＷＣ粉粗细不均， 则烧结过程将难以控制。 ２．１．２碳氧平衡
ＣＵＩ Ｊｉａ—ｎａ．ＣＨＥＮ Ｑｉ－ｍｉｎｇ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｗｅｔ ｍｉｌｌｉｎｇ—ｓｐｒａｙ ｄｒｙｉｎｇ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｉｎｇ，ｗｅｔ ｍｉｌｌｉｎｇ，ｓｐｒａｙ ｄｒ— ｙｉｎｇ ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｗｅｔ ｍｉｌｌｉｎｇ—ｓｐｒａｙ ｄｒｙｉｎｇ；ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒ；ｔｅｃｈｎｏ —ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｉｎｄｅｘ
图２滚动球磨机的外形结构照片
影响球磨效率的因素，除球磨机的结构外，主要 是球磨机的转速、研磨体的大小以及数量、被研磨体 的体积、研磨介质及研磨时间等。因球磨机的临界 转速
，ｌ誓鼻＝４２．４／万
式中：竹临界——磨筒的临界转速，ｒ／ｍｉｎ； Ｄ——球磨筒的直径，ｍ。 球磨过程中，球磨机的转速必须小于临界转速，
第３８卷第２期 ２ ０ １ ０年６月
·生产与工艺·
稀有盒■与硬质合金 Ｒａｒｅ Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｃａｒｂｉｄｅｓ
Ｖ０１．３８№．２ Ｊｕｎ． ２ ０ ｌ ０
硬质合金混合料的湿磨一喷雾干燥 生产工艺及设备
崔佳娜，谌启明
（长沙有色冶金设计研究院，湖南长沙４１００１１）
摘 要：简要介绍了湿磨一喷雾干燥制粒的基本工艺及设备的选用，分析了配料、湿磨、喷雾干燥制粒各工序中影响混
混合料质量与硬质合金的生产密切相关，从某 种意义上说，混合料的质量直接决定硬质合金的质 量。与传统的湿磨一机械制粒生产工艺相比，因湿磨 一喷雾干燥生产工艺以喷雾干燥制粒取代了原有的 真空干燥－擦碎过筛一制粒等多道工序，故生产质量
收藕日期：２００９—０８—０３；修回日期：２００９－０９—０７ 作者简介：崔佳娜（１９７７·），女，工程师。从事稀有金属与粉末冶金工程项目的设计研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｌｙ＿ｃｊｎ＠１６３．ｃｏｒｎ
开完成，物料易氧化、脏化，而且生产自动化水平低， 产量低，所生产的混合料质量较差。后一种方法投 资大，设备复杂，但生产自动化水平高，生产出的混 合料流动性能好，松装密度稳定，粒度分布均匀，产 量大，能满足高质量、高性能、大批量硬质合金生产 的需要。本文着重介绍先进的湿磨一喷雾干燥生产 工艺及设备。
２ 基本生产工艺及设备
图３搅拌球磨机的外形结构照片
一般情况下的具体作法是：（１）采用较小的球 （ｄ＝５＂－－－８ ｍｍ），以利提高研磨球的表面能；（２）使用 较高密度的材质制作球；（３）适当提高料浆的粘度； （４）采用较高的转速。
值得注意的是：搅拌球磨的混合料粒度分布虽 然较好，但球磨时因撞击力度大，所以物料的表面活 性大，残余应力大，压制加工时所需压力大，容易造 成压坯分层或裂纹现象。相对于滚动球磨，国内一 般可将搅拌球磨的时间缩短１６～２４ ｈ，而国外一般 所取搅拌球磨时间与滚动球磨所需时间差别不大。 ２．３喷雾干燥制粒
采用喷雾干燥塔进行混合料干燥及制粒是目前 国内外混合料生产厂家竞相选用的先进生产工艺。 喷雾干燥，是将湿磨后的混合料浆用泵打人搅拌槽 （给料槽），将料浆在搅拌槽内进一步搅拌均匀并加 热至３５℃以上，再用隔膜泵（或压力给料槽）将料浆 增压，在压力的作用下料浆被送至雾化器，经雾化器 雾化后从塔体下部喷入塔体内，雾化后的料浆呈细 小的液滴；同时，经油一气热交换器加热的Ｎ：由送风 机送至塔体顶部的气体分配器并经气体分配器后均 匀地、呈旋风状地进入塔体，对雾化了的料浆进行干 燥制粒。料粒与热气体接触后，其表面的液体迅速 蒸发，而内部的气体在其后的干燥过程中迁移到表 面被热气体带走。干燥后的料粒落到塔体底部，通 过一对碟阀进行间隙式回收；干燥料浆后的气体中 含有气化后的湿磨介质和少量的细粉末，该气体被 压力风机首先送到旋风分离器，对其中所夹带的少 量细粉末进行初步分离，然后再送至冷凝一淋洗塔。 在淋洗塔内，气体得到充分洗涤，而气体中含有湿磨 介质的气体被冷凝析出并于淋洗塔底部被收集，经 洗涤后的气体又被送到油一气热交换器进行加热而 得到重复使用。
才能使研磨球不紧贴着筒壁转动而与筒壁产生相对 运动。
研磨球的体积和磨筒容积之比称为充填系数。 合理的充填系数为０．４～ｏ．５。ＷＣ—Ｃｏ混合料用球 的大小应为ｄ＝５－－．１０ ｍｍ，ＷＣ—ＴｉＣ—Ｃｏ则大多用ｄ 一１２～１８ ＩＴｌｍ的球，形状为球形或圆柱形。
球料比是指球与料的质量比。对于不同牌号、 不同球磨时间的混合料，其球料比是不同的，球料比 是否准确，直接影响到湿磨效率。一般而言，球料比 越大，球与料的接触面积就越大，球磨效率也就越 高。在生产中通常采用３：１或４：１的球料比，对 于制取极细颗粒混合料可采用５。１的球料比‘引。
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图４喷雾干燥塔干燥制粒系统的示意结构
１——搅拌槽１２——塔体；３——旋风分离器；４——压力风机１５——淋洗塔Ｉ ６——引风机，７——油一气热交换器
表ｌ丹麦尼罗公司喷雾干燥塔的主要技术参数
项
目
不同型号设备的参数
给料温度／℃ 给料中固体含量／％ 供给氮气 供循环用最大压力／ＭＰａ 供给料泵用压力／ＭＰａ 冷却水 最低压力／ＭＰａ 最高压力／ＭＰａ 最高温度／℃ 仪表压缩空气 最低压力／ＭＰａ 最高压力／ＭＰａ 热气温度／℃ 排气温度／℃ 最大残留湿度／％ 产品平均粒度／ｐｍ
球磨时间的控制直接影响混合料的均匀性、粒 度及最终合金晶粒的大小、性能。随着球磨时间的 增加，混合料的分散越来越均匀，粉末粒度越细；但 是时间过长，又将导致粉末粒度组成范围变宽，增加 粉末的不均匀性［３］。另外随着粉末粒度的降低，体 系中粉末的比表面积与表面能不断增加，粉末产生 团聚的倾向也随之增大，易导致烧结后合金晶粒部 分变粗，影响合金性能。故需精确控制球磨时间。 ２．２．２搅拌球磨
１前 言
硬质合金被称为现代工业的牙齿，由于其具有 高强度、高硬度、高耐磨性以及良好的化学稳定性， 故应用领域非常广泛。随着硬质合金在电子工业用 加工工具（如微型钻头）、高精度磨削加工中心用加 工刀具与微型雕刻刀具及矿山用切削工具和金属切 削工具中的广泛应用［１］，对其质量要求越来越高。 高质量的原料是制取高质量硬质合金的关键条件之 一，如果没有优质的混合料，即使采用最先进的设备 也无法生产出性能优异的合金。目前，国内混合料 制备的主要方法有两种：一种是湿磨一机械制粒生产 工艺；一种是湿磨一喷雾干燥生产工艺。前一种方法 设备简单，但工序较长，干燥与制粒需由两个工序分
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