钛金属返回屑料纯净化处理装置及处理方法

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2024-12-18 16:05:24

权利要求

1.一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，包括破碎筛分装置、清洗装置、脱水烘干装置、高比重分选装置、氧化物分离装置、高密度夹杂物去除装置;

所述破碎筛分装置用于将钛金属返回屑料粉碎为尺寸长度在2—50mm;

所述清洗装置用于去除钛金属返回屑料中的油污;

所述高比重分选装置用于去除钛金属返回屑料中的高比重杂质;

所述氧化物分离装置用于去除钛金属返回屑料中的氧化物杂质;

所述高密度夹杂物去除装置用于去除钛金属返回屑料中的高密度杂质。

2.根据权利要求1所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，所述破碎筛分装置包括粉碎箱(19)，所述粉碎箱(19)的底侧壁上固定连接有多个支撑腿(13)，所述粉碎箱(19)的顶部中央开设有进料口(3)，所述粉碎箱(19)的底侧壁上固定连接有安装框(14)，所述安装框(14)的内部固定连接有电机(15)，所述电机(15)的输出轴固定连接有螺旋杆(11)，所述螺旋杆(11)贯穿粉碎箱(19)的底侧壁，所述粉碎箱(19)的内侧壁固定连接有固定杆(7)，所述固定杆(7)的一端固定连接有回料筒(10)，所述螺旋杆(11)转动连接在回料筒(10)的内部，所述螺旋杆(11)的底部竖杆上滑动连接有筛分网板(12)，所述筛分网板(12)呈锥形设置，所述回料筒(10)的底端位于筛分网板(12)的中央底部，所述筛分网板(12)的侧壁上设有弹性振动装置，所述螺旋杆(11)的上端延伸出回料筒(10)并固定连接有顶板(4)，所述顶板(4)的底侧壁固定连接有两个连接杆(2)，两个所述连接杆(2)的底端固定连接有旋转锥(6)，所述旋转锥(6)转动连接在回料筒(10)的外侧壁上，所述粉碎箱(19)的内顶部侧壁固定连接有粉碎通道块(1)，所述粉碎通道块(1)的中央内部开设有锥形设置的粉碎通道腔(5)，所述旋转锥(6)转动连接在粉碎通道腔(5)内，所述旋转锥(6)的外侧壁上固定连接有多个第一粉碎刀(8)，所述粉碎通道腔(5)的侧壁上固定连接有多个第二粉碎刀(9)，多个所述第一粉碎刀(8)和多个所述第二粉碎刀(9)分别交错设置在旋转锥(6)和粉碎通道腔(5)之间的缝隙中。

3.根据权利要求2所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，所述弹性振动装置包括两个固定环(21)，两个所述固定环(21)固定连接在粉碎箱(19)的内侧壁上，两个所述固定环(21)之间固定连接有多个竖杆(18)，多个所述竖杆(18)均竖直贯穿筛分网板(12)的边缘侧壁，每个所述竖杆(18)上套设有两个振动弹簧(20)，每个所述竖杆(18)上的两个振动弹簧(20)分别抵在筛分网板(12)的上下两侧。

4.根据权利要求3所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，所述粉碎箱(19)的内底侧壁上呈倾斜设置，所述粉碎箱(19)的内倾斜底侧壁的底部侧壁开设有排料出口，所述排料出口的上下两侧分别固定连接有磁吸板(16)和排料斜板(17)。

5.根据权利要求4所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，所述清洗装置、脱水烘干装置、高比重分选装置、氧化物分离装置、高密度夹杂物去除装置分别为金属废料清洗机、脱水烘干机、比重机、色选机、X射线分选机。

6.一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，应用于权利要求1-5任意一项所述的钛金属返回屑料纯净化处理装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将钛金属返回屑料进行收集，并运送至粉碎箱(19)，从进料口(3)投入到粉碎通道腔(5)中，同时启动电机(15)，电机(15)旋转带动螺旋杆(11)旋转，螺旋杆(11)旋转可通过顶板(4)和连接杆(2)带动旋转锥(6)旋转，旋转锥(6)可带动多个第一粉碎刀(8)进行粉碎经过粉碎通道腔(5)和旋转锥(6)之间缝隙的屑料，粉碎后的屑料掉落在筛分网板(12)上，可使得筛分网板(12)产生振动，便于小于尺寸2—50mm的屑料穿过筛分网板(12)掉落在粉碎箱(19)的底侧壁，之后沿着粉碎箱(19)底侧壁流出到排料斜板(17)上，磁吸板(16)可磁吸去除粉碎屑料中的磁性夹杂物;

步骤S2，将破碎筛分后的屑料输入到金属废料清洗机中经过三次清洗及三次漂洗后，然后进入脱水烘干机进行脱水及烘干处理，并进行第二级磁选;

步骤S3，通过比重机进行去高比重筛选，高比重分选震动频率为10—50Hz，并进行第三级磁选;

步骤S4，通过色选机进行氧化物分离，色选机的进料电动机频率250—350Hz;

步骤S5，通过X射线分选机去除高密度夹杂物，X射线分选机的异物/背景灵敏度10-150lux;

步骤S6，最后设立2—4个工位进行人工挑料，挑除肉眼可见型状、颜色异常的屑料，并经第四级、第五级磁选后方可进行布料装桶。

7.根据权利要求6所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，筛分网板(12)上尺寸过大未穿过的屑料将滑落到筛分网板(12)的中央底侧壁，之后选择的螺旋杆(11)可将尺寸过大屑料沿着回料筒(10)螺旋向上输送，直到屑料排出回料筒(10)的顶部重新掉落在旋转锥(6)和粉碎通道腔(5)之间的缝隙，进行重新粉碎。

8.根据权利要求7所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，清洗漂洗温度50℃-100℃，滚筒转速1-10rpm,烘干温度250℃-350℃，得到脱水及烘干处理后的屑料含水量在300ppm范围内。

9.根据权利要求8所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，其特征在于，所述屑料的第二级磁选、第三级磁选、第四级磁选、第五级磁选均通为磁选机磁选。

10.根据权利要求9所述的一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，其特征在于，可回收的钛金属返回屑料牌号包括但不限于CpTi、TC4、TC4-DT、TC4 ELI、TA15、TC11。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及钛及钛合金材料加工技术领域，尤其涉及一种钛金属返回屑料纯净化处理装置及处理方法。

背景技术

[0002]钛及钛合金加工材具有加工流程长和成品率低的特点，从海绵钛到加工材，平均每千克海绵钛中只有0.4—0.6kg进入成品，因此整个加工过程会产生大量的残料、废料;另外，海绵钛制备过程消耗大量能源，如果能将钛材残料作为返回料重新熔炼成铸锭，将显著降低能源和资源的消耗;但是，在利用钛材残料产生铸锭的过程中，容易会带入各种杂质，包括油污、氧化物、TiN、硬质合金刀头崩刃等;

对于钛及钛合金加工材残料利用，欧美国家采用添加返回了熔炼钛及钛合金的技术已有30年以上的历史，技术较为成熟，已经形成了相关标准与行业规范，如美国的AMS2380和欧洲的EN 2955。欧美国家在生产航空用钛及钛合金时，可添加返回料的比例约为30%～50%，而在民用钛及钛合金中，可添加比例近100%。如美国Perryman公司使用近100%返回料，可以生产12,500磅(约6吨)的钛及钛合金铸锭，德国VDM公司使用钛屑混合海绵钛，生产13.2吨级的Ti-6A1-4V钛及钛合金圆形铸锭。

[0003]目前返回料管理缺少合理化的管理手段，在残钛料产生过程中，缺乏科学管理，造成残钛料污染，并且存放及运输混乱，导致后期很难用于高端钛材产品或难以再次流入钛生产链中。其中，钛及钛合金返回料的纯净化处理是利用返回料熔炼钛及钛合金铸锭的关键前提，故本发明提出一种钛金属返回屑料纯净化处理装置及处理方法。

发明内容

[0004]本发明提供了一种钛金属返回屑料纯净化处理装置及处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，包括破碎筛分装置、清洗装置、脱水烘干装置、高比重分选装置、氧化物分离装置、高密度夹杂物去除装置;

所述破碎筛分装置用于将钛金属返回屑料粉碎为尺寸长度在2—50mm;

所述清洗装置用于去除钛金属返回屑料中的油污;

所述高比重分选装置用于去除钛金属返回屑料中的高比重杂质;

所述氧化物分离装置用于去除钛金属返回屑料中的氧化物杂质;

所述高密度夹杂物去除装置用于去除钛金属返回屑料中的高密度杂质。

[0006]优选的，所述破碎筛分装置包括粉碎箱，所述粉碎箱的底侧壁上固定连接有多个支撑腿，所述粉碎箱的顶部中央开设有进料口，所述粉碎箱的底侧壁上固定连接有安装框，所述安装框的内部固定连接有电机，所述电机的输出轴固定连接有螺旋杆，所述螺旋杆贯穿粉碎箱的底侧壁，所述粉碎箱的内侧壁固定连接有固定杆，所述固定杆的一端固定连接有回料筒，所述螺旋杆转动连接在回料筒的内部，所述螺旋杆的底部竖杆上滑动连接有筛分网板，所述筛分网板呈锥形设置，所述回料筒的底端位于筛分网板的中央底部，所述筛分网板的侧壁上设有弹性振动装置，所述螺旋杆的上端延伸出回料筒并固定连接有顶板，所述顶板的底侧壁固定连接有两个连接杆，两个所述连接杆的底端固定连接有旋转锥，所述旋转锥转动连接在回料筒的外侧壁上，所述粉碎箱的内顶部侧壁固定连接有粉碎通道块，所述粉碎通道块的中央内部开设有锥形设置的粉碎通道腔，所述旋转锥转动连接在粉碎通道腔内，所述旋转锥的外侧壁上固定连接有多个第一粉碎刀，所述粉碎通道腔的侧壁上固定连接有多个第二粉碎刀，多个所述第一粉碎刀和多个所述第二粉碎刀分别交错设置在旋转锥和粉碎通道腔之间的缝隙中。

[0007]优选的，所述弹性振动装置包括两个固定环，两个所述固定环固定连接在粉碎箱的内侧壁上，两个所述固定环之间固定连接有多个竖杆，多个所述竖杆均竖直贯穿筛分网板的边缘侧壁，每个所述竖杆上套设有两个振动弹簧，每个所述竖杆上的两个振动弹簧分别抵在筛分网板的上下两侧。

[0008]优选的，所述粉碎箱的内底侧壁上呈倾斜设置，所述粉碎箱的内倾斜底侧壁的底部侧壁开设有排料出口，所述排料出口的上下两侧分别固定连接有磁吸板和排料斜板。

[0009]优选的，所述清洗装置、脱水烘干装置、高比重分选装置、氧化物分离装置、高密度夹杂物去除装置分别为金属废料清洗机、脱水烘干机、比重机、色选机、X射线分选机。

[0010]本发明还提出一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，应用上述任意一项所述的钛金属返回屑料纯净化处理装置，包括以下步骤：

步骤1，将钛金属返回屑料进行收集，并运送至粉碎箱，从进料口投入到粉碎通道腔中，同时启动电机，电机旋转带动螺旋杆旋转，螺旋杆旋转可通过顶板和连接杆带动旋转锥旋转，旋转锥可带动多个第一粉碎刀进行粉碎经过粉碎通道腔和旋转锥之间缝隙的屑料，粉碎后的屑料掉落在筛分网板上，可使得筛分网板产生振动，便于小于尺寸2—50mm的屑料穿过筛分网板掉落在粉碎箱的底侧壁，之后沿着粉碎箱底侧壁流出到排料斜板上，磁吸板可磁吸去除粉碎屑料中的磁性夹杂物;

步骤2，将破碎筛分后的屑料输入到金属废料清洗机中经过三次清洗及三次漂洗后，然后进入脱水烘干机进行脱水及烘干处理，并进行第二级磁选;

步骤3，通过比重机进行去高比重筛选，高比重分选震动频率为10—50Hz，并进行第三级磁选;

步骤4，通过色选机进行氧化物分离，色选机的进料电动机频率250—350Hz;

步骤5，通过X射线分选机去除高密度夹杂物，X射线分选机的异物/背景灵敏度10-150lux;

步骤6，最后设立2—4个工位进行人工挑料，挑除肉眼可见型状、颜色异常的屑料，并经第四级、第五级磁选后方可进行布料装桶。

[0011]优选的，所述步骤S1中，筛分网板上尺寸过大未穿过的屑料将滑落到筛分网板的中央底侧壁，之后选择的螺旋杆可将尺寸过大屑料沿着回料筒螺旋向上输送，直到屑料排出回料筒的顶部重新掉落在旋转锥和粉碎通道腔之间的缝隙，进行重新粉碎。

[0012]优选的，所述步骤S2中，清洗漂洗温度50℃-100℃，滚筒转速1-10rpm，烘干温度250℃-350℃，得到脱水及烘干处理后的屑料含水量在300ppm范围内。

[0013]优选的，所述屑料的第二级磁选、第三级磁选、第四级磁选、第五级磁选均通过磁选机磁选。

[0014]优选的，可回收的钛金属返回屑料牌号包括但不限于CpTi、TC4、TC4-DT、TC4 ELI、TA15、TC11。

[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将钛及钛合金铸锭扒皮机加工所产生的屑料进行回收及纯净化处理，纯净化处理具体包括:破碎筛分、清洗漂洗、脱水烘于、高比重分选、氧化物分选、高密度分选、人工挑选、多级磁选及布料装桶等工序,利用该方法所生产的钛及钛合金返回屑料作为熔炼用原材料,在保证冶金质量的前提下,将大幅降低钛及钛合金材料成本

[0016]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提出的一种钛金属返回屑料纯净化处理装置示意图;

图2为本发明提出的破碎筛分装置正视剖面结构示意图;

图3为本发明提出的回料筒与旋转锥的连接结构示意图;

图4为图2中A的局部放大结构示意图;

图5为本发明提出的粉碎通道块结构示意图;

图6为本发明提出的破碎筛分装置结构示意图。

[0018]附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、粉碎通道块;2、连接杆;3、进料口;4、顶板;5、粉碎通道腔;6、旋转锥;7、固定杆;8、第一粉碎刀;9、第二粉碎刀;10、回料筒;11、螺旋杆;12、筛分网板;13、支撑腿;14、安装框;15、电机;16、磁吸板;17、排料斜板;18、竖杆;19、粉碎箱;20、振动弹簧;21、固定环。

具体实施方式

[0019]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0020]请参阅图1～6，本发明提出一种钛金属返回屑料纯净化处理装置，包括破碎筛分装置、清洗装置、脱水烘干装置、高比重分选装置、氧化物分离装置、高密度夹杂物去除装置;

破碎筛分装置用于将钛金属返回屑料粉碎为尺寸长度在2—50mm;

清洗装置为金属废料清洗机，用于去除钛金属返回屑料中的油污;

脱水烘干装置为脱水烘干机;

高比重分选装置为比重机，用于去除钛金属返回屑料中的高比重杂质;

氧化物分离装置为色选机，用于去除钛金属返回屑料中的氧化物杂质;

高密度夹杂物去除装置为X射线分选机，用于去除钛金属返回屑料中的高密度杂质。

[0021]具体的，破碎筛分装置包括粉碎箱19，粉碎箱19的底侧壁上固定连接有多个支撑腿13，粉碎箱19的顶部中央开设有进料口3，粉碎箱19的底侧壁上固定连接有安装框14，安装框14的内部固定连接有电机15，电机15的输出轴固定连接有螺旋杆11，螺旋杆11贯穿粉碎箱19的底侧壁，粉碎箱19的内侧壁固定连接有固定杆7，固定杆7的一端固定连接有竖直设置的回料筒10，螺旋杆11转动连接在回料筒10的内部，螺旋杆11的底部竖杆上滑动连接有筛分网板12，筛分网板12呈圆锥形设置，回料筒10的底端位于筛分网板12的中央底部，筛分网板12的侧壁上设有弹性振动装置，弹性振动装置包括两个固定环21，两个固定环21固定连接在粉碎箱19的内侧壁上，两个固定环21之间固定连接有多个竖杆18，多个竖杆18均竖直贯穿筛分网板12的边缘侧壁，每个竖杆18上套设有两个振动弹簧20，每个竖杆18上的两个振动弹簧20分别抵在筛分网板12的上下两侧;

螺旋杆11的上端延伸出回料筒10并固定连接有顶板4，顶板4的底侧壁固定连接有两个连接杆2，两个连接杆2的底端固定连接有旋转锥6，旋转锥6转动连接在回料筒10的外侧壁上，粉碎箱19的内顶部侧壁固定连接有粉碎通道块1，粉碎通道块1的中央内部开设有锥形设置的粉碎通道腔5，旋转锥6转动连接在粉碎通道腔5内，旋转锥6的外侧壁上固定连接有多个第一粉碎刀8，粉碎通道腔5的侧壁上固定连接有多个第二粉碎刀9，多个第一粉碎刀8和多个第二粉碎刀9分别交错设置在旋转锥6和粉碎通道腔5之间的缝隙中。

[0022]粉碎箱19的内底侧壁上呈倾斜设置，粉碎箱19的内倾斜底侧壁的底部侧壁开设有排料出口，排料出口的上下两侧分别固定连接有磁吸板16和排料斜板17。

[0023]一种钛金属返回屑料纯净化处理方法，应用于上述任意一项的钛金属返回屑料纯净化处理装置，包括以下步骤：

步骤S1，将钛金属返回屑料进行收集，并运送至粉碎箱19，从进料口3投入到粉碎通道腔5中，同时启动电机15，电机15旋转带动螺旋杆11旋转，螺旋杆11旋转可通过顶板4和连接杆2带动旋转锥6旋转，旋转锥6可带动多个第一粉碎刀8进行粉碎经过粉碎通道腔5和旋转锥6之间缝隙的屑料，粉碎后的屑料掉落在筛分网板12上，可使得筛分网板12产生振动，便于小于尺寸2—50mm的屑料穿过筛分网板12掉落在粉碎箱19的底侧壁，之后沿着粉碎箱19底侧壁流出到排料斜板17上，磁吸板16可磁吸去除粉碎屑料中的磁性夹杂物;

其中，筛分网板12上尺寸过大未穿过的屑料将滑落到筛分网板12的中央底侧壁，之后选择的螺旋杆11可将尺寸过大屑料沿着回料筒10螺旋向上输送，直到屑料排出回料筒10的顶部重新掉落在旋转锥6和粉碎通道腔5之间的缝隙，进行重新粉碎;

步骤S2，将破碎筛分后的屑料输入到金属废料清洗机中经过三次清洗及三次漂洗后，然后进入脱水烘干机进行脱水及烘干处理，并进行第二级磁选;

其中，清洗漂洗温度50℃-100℃，滚筒转速1-10rpm，烘干温度250℃-350℃，得到脱水及烘干处理后的屑料含水量在300ppm范围内;

步骤S3，通过比重机进行去高比重筛选，高比重分选震动频率为10—50Hz，并进行第三级磁选;

步骤S4，通过色选机进行氧化物分离，色选机的进料电动机频率250—350Hz;

步骤S5，通过X射线分选机去除高密度夹杂物，X射线分选机的异物/背景灵敏度10-150lux;

步骤S6，最后设立2—4个工位进行人工挑料，挑除肉眼可见型状、颜色异常的屑料，并经第四级、第五级磁选后方可进行布料装桶。

[0024]具体的，屑料的第二级磁选、第三级磁选、第四级磁选、第五级磁选均通为磁选机磁选。

[0025]可回收的钛金属返回屑料牌号包括但不限于CpTi、TC4、TC4-DT、TC4 ELI、TA15、TC11。

[0026]综上所述，钛及钛合金返回屑料纯净化处理方法,将回收的铸锭扒皮屑料进行纯净化处理后,得到可用于熔炼的合格钛及钛合金返回屑料,屑料尺寸规格控制在2~50mm范围内,含水量控制在300ppm范围内,多级磁选后磁性夹杂物去除率近100%,高密度分选后高密度夹杂物去除率近100%,氧化物分选后氧化物去除率大于80%;这种钛及钛合金返回屑料纯净化处理方法,成品率较高且非常稳定,适用于工业化生产。

[0027]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例;同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

说明书附图(6)