一種cl-20顆粒的圓滑處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種CL-20顆粒圓滑處理裝置。裝置包括圓滑研磨設備、攪拌陳化設備；圓滑研磨腔的出料口與攪拌陳化腔的進料口通過管線相連；攪拌陳化腔的出料口與圓滑研磨腔的進料口通過管線相連，該管線上靠近攪拌陳化腔的位置設置有出料閥，其后管線上設置有物料循環(huán)泵。將原料CL-20與研磨溶劑液混合均勻的漿料輸入到上述圓滑處理裝置中并在圓滑研磨腔和攪拌陳化腔之間進行循環(huán)處理，經過充分研磨和陳化的CL-20漿料排出后經過真空抽濾、干燥，最終得到顆粒圓滑的CL-20產品。本實用新型的裝置操作簡單，安全性高，生產效率高，可實現對高機械感度CL-20顆粒的有效圓滑處理。
【專利說明】—種CL-20顆粒的圓滑處理裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種含能材料顆粒進行圓滑處理的技術，進一步地說，是涉及一種對CL-20顆粒進行圓滑處理的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發(fā)展及武器對抗的日益激烈，國內外對含能材料的圓滑處理技術方興未艾。因為對含能材料顆粒物進行形貌或結構上的圓滑處理，不但可有效地提高含能材料的流散性和裝填密度，還可有效地降低其機械感度和沖擊波感度。因此，經過圓滑處理后的細小炸藥顆粒在實際應用中將起到重要的作用。
[0003]CL-20 (六硝基氮雜異伍茲烷)是一種有機高能化合物，密度比奧克托今(HMX)高8%，爆速高6%，能量密度高15%以上，在未來的武器裝備中有著很好應用前景。作為目前能量密度最高和爆速最高的單質硝胺炸藥，CL-20這種含能材料在常規(guī)方法進行細化處理后，在微觀上存在大量細小的棱角，這導致其感度被進一步提高，嚴重影響其在各種軍事領域的安全應用。因此，在細化CL-20顆粒的同時，必須進行圓滑處理，以保障其安全使用性。經過圓滑處理的CL-20炸藥顆粒，除保留普通CL-20高能量密度的優(yōu)異性能外，還具有沖擊波感度和撞擊感度更低，更安全的特性，這對拓寬CL-20的應用范圍、提高武器系統的性能具有重要意義。
[0004]通常利用液體表面張力，使物質熔融(或部分熔融)然后冷卻，是得到圓滑顆粒的常規(guī)方法。但這種方法對具有易燃易爆的含能材料不具有借鑒作用。
[0005]也有采用超聲波方式對石墨顆粒進行圓滑處理的報道，但這種方式存在能耗高、產量低的缺點。更主要的是，這種方法難以適用于高感度的含能材料，由于高強度的超聲波能量穿透作用，很容易使晶體顆粒內部的微小缺陷被擴大，使晶體顆粒內部形成空洞/孔洞，給含能材料顆粒在實際使用時 帶來潛在的危險。
[0006]超臨界流體技術是一種較好的可應用于含能材料加工的技術，然而，這種方法存在產量小、成本高(生產成本和設備成本均很高)的特點，不利于產業(yè)化和實際應用。
[0007]就目前而言，對炸藥顆粒進行圓滑處理通常采用重結晶(包括溶劑侵蝕法)的方式，但重結晶需要耗費大量的有機溶劑或強酸，這不但提高了成本，而且不利于工人的健康和環(huán)境保護。更主要的是，重結晶法得到的炸藥顆粒物只是晶型相對規(guī)整的顆粒，在微觀上看其邊沿等位置仍然存在晶體顆粒的棱角，得到的不是真正的圓滑顆粒。
[0008]因此，通過簡單的方法來實現對炸藥的安全、有效的細化與圓滑處理，具有急迫的技術需求和廣泛的應用前景。
實用新型內容:
[0009]由于現有技術缺乏有效地對CL-20顆粒進行圓滑處理的設備與方法，難以實現CL-20顆粒的圓滑處理等問題，本實用新型針對現有技術中的問題有效地結合濕法攪拌磨和溶劑溶解的方法，提供一種圓滑處理裝置，可實現對CL-20顆?？焖佟踩膱A滑處理，得到球形度很高，至少可達0.9以上的CL-20。
[0010]本實用新型的目的是提供一種CL-20顆粒圓滑處理的裝置。
[0011]本實用新型的一種CL-20顆粒的圓滑處理裝置，包括圓滑研磨設備和攪拌陳化設備。由于CL-20屬于高機械感度的含能材料，機械沖擊和撞擊容易發(fā)生危險。因此，在設備設計和選型方面，本實用新型的處理裝置采用以摩擦作用力為主的圓滑研磨設備和攪拌陳化設備，以增加CL-20顆粒圓滑處理過程中的安全性。
[0012]所述圓滑研磨設備包括帶有攪拌的研磨腔、研磨腔上蓋、圓滑研磨球；研磨腔為上方敞口的空腔結構，研磨腔上蓋緊固于研磨腔上方蓋住其上方敞口并設置密封，研磨腔上方設有出料口，其底部設有進料口，圓滑研磨球置于研磨腔內；
[0013]所述攪拌陳化設備包括帶有攪拌的陳化腔、陳化腔上蓋、陳化研磨球；陳化腔為上方敞口的空腔結構，研磨腔上蓋緊固于研磨腔上方蓋住其上方敞口并設置密封，陳化腔上方設有進料口，陳化腔底部設有出料口，陳化研磨球置于陳化腔內；
[0014]研磨腔上方的出料口與陳化腔上方的進料口通過管線相連；陳化腔底部的出料口與研磨腔底部的進料口通過管線相連，該管線上靠近陳化腔的位置設置有出料閥，其后管線上設置有物料循環(huán)泵。
[0015]考慮到CL-20的危險特性，為了最大限度的減少危險因素，本實用新型采用濕法研磨，即采用研磨溶劑液為研磨介質，將原料CL-20和研磨溶劑充分混合得到混合均勻的CL-20漿料，再將CL-20漿料輸入到本實用新型的圓滑處理裝置中，使?jié){液在研磨腔和陳化腔之間進行循環(huán)處理；圓滑研磨和攪拌陳化過程中因摩擦產生的熱量和能量可通過液體介質傳遞和消耗掉，從而實現安全生產。同時，為了達到更好的圓滑效果，增加CL-20與研磨溶劑配置的漿料在裝置中的滯留時間，通過管線和物料循環(huán)泵將圓滑研磨設備與攪拌陳化設備相連，使?jié){料在一定時間內在研磨腔與陳化腔之間循環(huán)流動，使炸藥顆粒在與研磨球持續(xù)碰撞與擠壓過程中，將炸藥顆粒的棱角消除，并利用溶劑使炸藥顆粒邊緣溶解，實現物料的循環(huán)研磨和陳化。
[0016]本實用新型的研磨球包括圓滑研磨球和陳化研磨球，其材質需要耐腐蝕,耐磨,且密度不宜太大。故此，所述圓滑研磨球為塑料材質，所述陳化研磨球為橡膠材質；圓滑研磨球的硬度大于陳化研磨球硬度。所述圓滑研磨球的塑料材質密度優(yōu)選在2.0?2.3g/cm3,邵氏D硬度優(yōu)選為50?65HD ;陳化研磨球的橡膠材質密度優(yōu)選在1.2?1.5g/cm3,邵氏A硬度優(yōu)選為65?80HA。
[0017]更具體地:
[0018]所述圓滑研磨腔上蓋通過彈簧夾緊固于研磨腔上方。研磨腔上蓋和研磨腔的敞口之間的所述圓滑研磨設備研磨腔上蓋通過彈簧夾緊固于研磨腔上方；研磨腔上蓋和研磨腔的敞口之間設置有橡膠圈進行密封。密封可采用現有技術中的各種密封結構，優(yōu)選設置有橡膠圈進行密封。
[0019]所述圓滑研磨設備研磨腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述研磨腔攪拌器位于研磨腔之中，與研磨腔同軸，并且攪拌器底端與研磨腔內的底部留有間隙，該間隙優(yōu)選為5?IOmm ;攪拌軸穿過研磨腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機。攪拌器可采用現有技術中各種攪拌器，為了增加剪切力，更優(yōu)選設置有多層、多根徑向攪拌棒的攪拌器。
[0020]為了降低圓滑研磨過程中因機械作用產生的熱量，避免溫度過高對物料的影響，所述圓滑研磨設備研磨腔的外層設有冷卻水夾套，夾套上設置有冷卻水入口和出口。
[0021]所述攪拌陳化設備陳化腔上蓋通過彈簧夾緊固于陳化腔上方；陳化腔上蓋和研磨腔的敞口之間設置有橡膠圈進行密封；密封可采用現有技術中的各種密封結構，優(yōu)選設置有橡膠圈進行密封。
[0022]所述攪拌陳化設備陳化腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述陳化腔攪拌器位于陳化腔之中，與陳化腔同軸，并且攪拌器底端與陳化腔內的底部留有間隙，該間隙優(yōu)選為5?IOmm ;攪拌軸穿過陳化腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機。攪拌器可采用現有技術中各種攪拌器，為了增加剪切力，更優(yōu)選設置有多層、多根徑向攪拌棒的攪拌器。
[0023]由于CL-20在研磨時會釋放出一些酸，而且研磨溶劑中含有一定比例的有機溶齊U，因此，研磨腔體和陳化腔體的材質除了具有很強的剛度和耐磨作用外，還必須承受較強的耐酸腐蝕能力，不能給產品帶來額外的污染雜質。此外，裝置與物料接觸部分(圓滑研磨球和陳化研磨球除外)比如圓滑研磨腔材質和攪拌陳化腔材質或其腔體內襯、攪拌軸的外襯和循環(huán)泵等均應采用防腐蝕材料，優(yōu)選采用耐磨耐腐蝕的不銹鋼材料。
[0024]聚四氟乙烯和氟硅橡膠耐磨、耐腐蝕、機械性質較軟，密度比較合適，很適合作為本實用新型設備中研磨球的材質。攪拌陳化腔中的研磨球密度應當更小，且材質相對更軟，所以圓滑研磨球材質更優(yōu)選為聚四氟乙烯，其密度優(yōu)選為2.1?2.2g/cm3，邵氏D硬度優(yōu)選為55?60HD ;陳化研磨球材質更優(yōu)選氟娃橡膠,其密度優(yōu)選為1.3?1.4g/cm3,邵氏A硬度優(yōu)選為70?75HA。
[0025]研磨球(包括圓滑研磨球和陳化研磨球)的球形度越大，研磨球越接近標準球形，設備進行研磨時安全性越高，得到的產品CL-20顆粒的粒度越均勻，粒度分布越集中，球形度越高；研磨球的密度對產品CL-20顆粒的粒度和球形度也有很大影響，低密度的研磨球可以使產品CL-20顆粒的粒度更均勻，粒度分布更集中，球形度更高；研磨球直徑越小，同樣條件下，對物料的細化作用越有效，得到的產品CL-20的粒度越小。為了能提高研磨過程的安全性，使產品CL-20顆粒的粒度更加均勻，粒度分布更加集中，球形度更高即更圓滑，所述研磨球球形度優(yōu)選0.99以上；其直徑范圍可根據CL-20產品粒度要求而定，優(yōu)選為3 ?10mnin
[0026]所述圓滑研磨腔中圓滑研磨球的填充率為40?90%,優(yōu)選為65?80% ;所述攪拌陳化腔中陳化研磨球的填充率為40?90%，優(yōu)選為50?65%。
[0027]以上所述出料閥門以及管線中常規(guī)用到的閥門均優(yōu)選為球閥；所用電機均優(yōu)選為防爆電機。
[0028]本實用新型所述的CL-20顆粒的圓滑處理設備，包括圓滑球磨設備、攪拌陳化設備和物料循環(huán)泵通過電源線和信號線，均可連接有遠程控制器，遠程控制器包括數顯屏、變頻調速器、計時器、電機開關，實現對裝置運轉操作的遠程控制。完成生產的自動化以及最大限度地保障操作人員的安全。
[0029]使用本實用新型的CL-20顆粒的圓滑處理裝置對CL-20顆粒進行處理的方法包括:首先取所述圓滑研磨球和陳化研磨球分別加入到圓滑研磨設備研磨腔和攪拌陳化設備陳化腔中，配制丙酮的蒸餾水溶液作為研磨溶劑，之后將原料CL-20和研磨溶劑液充分混合得到混合均勻的CL-20漿料；再將CL-20漿料輸入到所述圓滑研磨設備研磨腔中研磨，再由研磨腔輸入到攪拌陳化設備的陳化腔中陳化，并在兩者之間進行循環(huán)處理；在研磨腔中，物料顆粒主要受到圓滑研磨球的研磨和剪切，之后CL-20漿料在物料循環(huán)泵的作用下由圓滑處理設備的研磨腔流向攪拌陳化設備的陳化腔，在研磨溶劑的作用下實現物料的陳化，所述陳化是指物料顆粒在溶劑的作用下，去除和溶解物料顆粒的棱角邊緣，并重新結晶在較大顆粒表面，促進顆粒的圓滑化的過程。然后在循環(huán)泵的作用下由攪拌陳化腔流向圓滑研磨腔，周而復始。之后經過充分研磨和陳化的CL-20漿料排出后經過真空抽濾、干燥，最終得到顆粒圓滑的CL-20。
[0030]具體地，本實用新型的制備方法包括以下步驟:
[0031](I)稱取直徑為3?IOmm的研磨球分別加入到圓滑研磨腔和攪拌陳化腔中；研磨腔或是陳化腔填充率(指研磨球填充腔體容積的填充率)對產品CL-20的平均粒度、粒度分布和球形度都有很大的影響，填充率較小時，研磨球之間易形成空隙區(qū)，漿料易“短路”逃出，因而研磨和陳化效果差；填充率較高時，研磨和陳化效果較好，但漿料在腔內流動阻力增大，攪拌困難。對于CL-20的圓滑處理，最經濟合適的腔體填充率40?90%，圓滑研磨腔的填充率優(yōu)選為65?80% ;攪拌陳化腔的填充率優(yōu)選為50?65%。
[0032](2)考慮到圓滑處理過程的安全性、最大限度的減少危險因素和CL-20顆粒棱角溶解的需要，本實用新型方法中研磨溶劑液應含有可溶解CL-20的有機溶劑。因此，一般采用不易發(fā)生燃爆的添加少量有機溶劑的蒸餾水作為研磨溶劑液。由于陳化的需要，有機溶劑的濃度不宜過大。低濃度的有機溶劑，可以使CL-20的棱角和部分被研磨下來的細小棱角被溶解并重新結晶在較大顆粒表面，促進顆粒的圓滑化。因此所配置的有機溶劑的蒸餾水溶液中，有機溶劑的重量百分濃度為2?6%，優(yōu)選為4?5%。
[0033]所述有機溶劑能溶解一定的CL-20，并且溶劑能在水中有一定的溶解度；優(yōu)選對CL-20的溶解度大于或等于5%，并且在水中的溶解度大于或等于5%的有機溶劑；其中更優(yōu)選為低分子酮類、低分子酯類的至少一種；最優(yōu)選丙酮、丁酮、乙酸乙酯中的至少一種。
[0034](3)稱取原料CL-20與上述研磨溶劑充分混合使之形成混合均勻的漿料；CL_20漿料濃度對產品CL-20的平均粒度、粒度分布和球形度也有很大的影響。漿料濃度太低，研磨球介質間被研磨的固體顆粒少，研磨球與物料接觸的幾率低，其研磨和陳化效果差；當漿料濃度太高時，漿料粘度增大，物料不易分散，其研磨和陳化效果反而也變差；CL-20漿料的濃度一般可在20?50%wt，優(yōu)選在35?40%wt范圍內圓滑效果最好。
[0035](4)將以上所得CL-20漿料輸入到所述圓滑研磨設備之后再輸入攪拌陳化設備中，并在研磨腔和陳化腔之間進行循環(huán)圓滑處理，即循環(huán)圓滑研磨處理和攪拌陳化處理；
[0036]循環(huán)研磨處理和陳化處理的時間以及研磨腔和陳化腔中攪拌器的轉速視產品的圓滑效果而定，一般圓滑處理時間為I?2h ;圓滑處理設備研磨腔內攪拌器轉速為5?30r/min,優(yōu)選15?20r/min ;攪拌陳化設備陳化腔內攪拌器轉速為5?30r/min,優(yōu)選8?15r/min ；
[0037]所謂的循環(huán)圓滑處理，是指在圓滑研磨設備研磨腔中，物料顆粒受到研磨球的研磨和剪切作用，物料顆粒棱角不斷受到擠壓和碰撞，從而去除棱角，然后CL-20漿料在循環(huán)泵的作用下由研磨腔內流出并流向攪拌陳化設備陳化腔；在陳化腔中，物料顆粒在簡單的碰撞和溶劑的共同作用下，去除和溶解物料顆粒的棱角邊緣，實現物料的陳化；然后在循環(huán)泵作用下漿料再由陳化腔流向研磨腔，周而復始，最終實現物料顆粒的圓滑處理；
[0038]更進一步講，該方法主要有效結合了濕法機械研磨和溶劑溶解的方法。在研磨腔中，顆粒物在與研磨球碰撞與擠壓過程中，將顆粒物的棱角消除；在陳化腔中，利用溶劑使顆粒物邊緣和細小棱角溶解，然后重新結晶在較大顆粒表面，促進顆粒的圓滑化，從而得到圓滑處理效果很好、球形度很高的CL-20顆粒；
[0039]由于其工作過程為濕法研磨，研磨過程在研磨液體介質中進行，使摩擦過程中產生的熱量快速的傳遞和消耗掉，防止了研磨過程發(fā)熱，確保了研磨過程安全；所述循環(huán)裝置采用現有技術中通常的液體循環(huán)裝置，例如連接混合器和研磨腔的管線及管線上的物料栗。
[0040](5)上述循環(huán)圓滑處理完畢后，打開出料閥門，放出陳化腔中陳化好的CL-20漿料進行真空抽濾，烘干，得到干燥的顆粒圓滑處理過的CL-20產品。經過本實用新型圓滑處理過的產品CL-20形貌近似球體，無明顯棱角，球形度大大提高，達到了 0.9以上。
[0041]以上真空抽濾可采用現有技術中的各種真空抽濾設備進行，優(yōu)選循環(huán)水式真空泵進行抽濾濾干。以上的烘干可采用現有技術中各種烘干設備進行，優(yōu)選烘箱采用水浴烘箱進行烘干。
[0042]以上圓滑處理方法，可通過計算機設備遠程控制操作全部過程，以實現自動化生產。
[0043]此外，為了安全起見，采用以上方法對CL-20顆粒進行圓滑處理時，在控制室通過防爆攝像頭進行實時全程監(jiān)視圓滑處理設備的運轉情況。
[0044]本實用新型的圓滑處理裝置用來對CL-20顆粒進行圓滑處理，其產量一般在3?5公斤/批次，每批次用時I?2h，該產量和效率遠高于常規(guī)的其它裝置。本實用新型的裝置對CL-20顆粒實施有效的圓滑處理，而且不存在有機溶劑的污染和可能存在的毒副作用。本實用新型的設備可實現遠程控制和調節(jié)，徹底避免了制備過程中危險因素對操作人員帶來的潛在威脅。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為本實用新型的圓滑處理裝置示意圖；
[0046]圖2為本實用新型的圓滑處理裝置具體結構示意圖；
[0047]圖3為遠程控制器示意圖；
[0048]圖4為原料的CL-20的掃描電子顯微鏡照片；
[0049]圖5為原料的CL-20粒度分析圖；
[0050]圖6為實施例1所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的掃描電子顯微鏡照片；
[0051]圖7為實施例1所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的粒度分析圖；
[0052]圖8為實施例2所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的掃描電子顯微鏡照片；
[0053]圖9為實施例2所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的粒度分析圖；
[0054]圖10為實施例3所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的掃描電子顯微鏡照片；
[0055]圖11為實施例3所得的顆粒圓滑處理過的CL-20產物的粒度分析圖；
[0056]圖1中:1 一圓滑研磨設備；2—攪拌陳化設備；3—遠程控制器；4一物料循環(huán)泵；5—出料閥。
[0057]圖2中:1-1—研磨腔攪拌電機；1-2—研磨腔攪拌軸；1-3—研磨腔上蓋；1_4一研磨腔進料口 ；1_5—研磨腔出料口 ；1_6—圓滑研磨球；1_7—研磨腔；1-8—冷卻水入口 ；1_9一冷卻水出口 ；2_1—陳化腔攬拌電機；2_2—陳化腔攬拌軸；2_3—陳化腔上蓋；2_4—陳化腔進料口 ； 2-5—陳化腔出料口 ； 2-6—陳化研磨球；2-7—陳化腔。
[0058]圖3中:3_1—數顯屏；3_2—變頻調速器；3_3—計時器；3_4 —電機開關。
【具體實施方式】:
[0059]下面結合實例，進一步說明本實用新型。
[0060]原料:
[0061]六硝基氮雜異伍茲烷:CL_20，遼寧慶陽特種化工有限公司。
[0062]圖4為采用掃描電子顯微鏡對原料CL-20照相得到的掃描電鏡照片；其中所示原料CL-20的晶形呈紡錘形，兩端有尖銳的棱角。
[0063]圖5為采用激光粒度儀對原料CL-20的粒度進行分析得到的粒度分析圖；其中所示原料CL-20的平均粒徑在15 μ m左右。
[0064]測試方法:
[0065]粒度分析:采用MASTER200型激光粒度儀(英國馬爾文儀器有限公司)對原料CL-20的粒度及實施例所得的圓滑CL-20產品的粒度進行粒度分析，得到粒度分析圖。粒度分析圖中，橫坐標是粒徑，單位μ m;左縱軸為體積分數，單位是％;右縱軸為累積體積分數，單位是％。曲線I是粒度分布曲線，以左邊縱軸為縱軸；曲線2是累積粒度分布曲線，以右縱軸為縱軸。
[0066]原料CL-20和圓滑CL-20產品的微觀形貌:采用S-4700型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)對原料CL-20的微觀形貌及實施例所得的圓滑CL-20產品的微觀形貌進行照相，得到掃描電鏡照片。
[0067]本實用新型的CL-20顆粒的圓滑處理裝置具體如下:
[0068]如圖1所示，本實用新型的CL-20顆粒的圓滑處理裝置，包括圓滑研磨設備1，攪拌陳化設備2 ;圓滑研磨設備I和攪拌陳化設備2連接管線上的物料循環(huán)泵4和出料閥5。此外還包括遠程控制器3，分別與圓滑研磨設備1、攪拌陳化設備2和物料循環(huán)泵4連接。
[0069]如圖2所示，圓滑研磨設備I包括帶有攪拌的研磨腔1-7、研磨腔上蓋1-3、圓滑研磨球1-6 ;研磨腔1-7為上方敞口的空腔結構，研磨腔上蓋1-3利用彈簧夾緊固于研磨腔1-7上方蓋住其上方敞口，研磨腔上蓋1-3與研磨腔1-7敞口之間設置橡膠圈進行密封；研磨腔1-7上方設有研磨腔出料口 1-5，研磨腔1-7底部設有研磨腔進料口 1-4，研磨球1-6置于研磨腔1-7內。研磨腔1-7的攪拌包括攪拌器、研磨腔攪拌軸1-2和研磨腔攪拌電機1-1 ;攪拌器位于研磨腔1-7之中，與研磨腔同軸，并且攪拌器底端與研磨腔1-7內的底部留有0.7mm間隙；攪拌器上設置有多層、多根徑向攪拌棒。研磨腔攪拌軸1-2穿過研磨腔上蓋1-3的中心孔連接攪拌器和研磨腔攪拌電機1-1 ;所述研磨腔1-7的外層設有冷卻水夾套，夾套上設置有冷卻水入口 1-8和冷卻水出口 1-9。
[0070]攪拌陳化設備包括帶有攪拌的陳化腔2-7、陳化腔上蓋2-3、陳化研磨球2-6 ;陳化腔2-7為上方敞口的空腔結構，陳化腔上蓋2-3利用彈簧夾緊固于陳化腔2-7上方蓋住其上方敞口，陳化腔上蓋2-3與陳化腔2-7敞口之間設置橡膠圈進行密封；陳化腔2-7上方設有陳化腔進料口 2-4，陳化腔2-7底部設有陳化腔出料口 2-5，研磨球2-6置于陳化腔2_7內。陳化腔2-7的攪拌包括攪拌器、陳化腔攪拌軸2-2和陳化腔攪拌電機2-1 ;攪拌器位于陳化腔2-7之中，與陳化腔同軸，并且攪拌器底端與陳化腔2-7內的底部留有0.7mm間隙；攪拌器上設置有多層、多根徑向攪拌棒。陳化腔攪拌軸2-2穿過陳化腔上蓋2-3的中心孔連接攪拌器和陳化腔攪拌電機2-1。
[0071]研磨腔出料口 1-5與陳化腔進料口 2-4管線相連。陳化腔出料口 2-5與研磨腔進料口 1-4通過管線相連，該管線上靠近陳化腔出料口 2-5的位置設置有出料閥5，其后管線上設置有物料循環(huán)泵4。
[0072]所述研磨腔和陳化腔材質選用耐磨耐腐蝕的不銹鋼；所述圓滑研磨腔研磨球材質選用密度為2.1?2.2g/cm3、邵氏D硬度55?60HD的聚四氟乙烯；所述攪拌陳化腔研磨球材質選用密度為1.3?1.4g/cm3、邵氏A硬度為70?75HA的氟硅橡膠。圓滑研磨球和陳化研磨球的粒徑范圍均在3?10mm，球形度均為0.99。
[0073]所述出料閥門5為球閥；所用電機均為防爆電機；裝置中除研磨球外與物料接觸部分均為不銹鋼。
[0074]如圖3所示遠程控制器3包括數顯屏3-1、變頻調速器3-2、計時器3_3、電機開關3-4，實現對裝置運轉操作的遠程控制。
[0075]在使用本實用新型CL-20顆粒的圓滑處理裝置來對CL-20顆粒進行圓滑處理時，首先取圓滑研磨球和陳化研磨球分別加入到圓滑處理設備研磨腔和攪拌陳化設備陳化腔中，配制丙酮的蒸餾水溶液作為研磨溶劑，之后將原料CL-20和研磨溶劑充分混合得到混合均勻的CL-20漿料；再將CL-20漿料輸入到上述圓滑處理裝置中在研磨腔和陳化腔之間進行循環(huán)圓滑處理，經過充分研磨和陳化的CL-20漿料排出后經過真空抽濾、干燥，最終得到粒度圓滑的CL-20產品。
[0076]其原理就是結合濕法機械研磨和溶劑溶解，首先CL-20顆粒物在與研磨球碰撞與擠壓過程中，將顆粒物的棱角消除；其次顆粒物邊緣和細小棱角被溶劑溶解，然后重新結晶在較大顆粒表面，促進顆粒的圓滑化，從而得到球形度很高的CL-20顆粒。在研磨腔中，物料顆粒主要受到研磨球研磨和剪切的機械作用，物料顆粒棱角不斷受到擠壓和碰撞，從而去除棱角，實現物料的圓滑研磨；然后CL-20漿料在循環(huán)泵的作用下由研磨腔內流出并流向陳化腔；在陳化腔中，物料顆粒主要受到溶劑的溶解作用，在簡單的碰撞和溶劑的共同作用下，去除和溶解物料顆粒的棱角邊緣，實現物料的陳化；然后在循環(huán)泵的作用下由陳化腔內出來的物料流向研磨腔，周而復始，最終實現物料顆粒的圓滑處理。由于其工作過程為濕法研磨，研磨和陳化過程都在研磨溶劑中進行，使摩擦過程中產生的熱量快速的傳遞和消耗掉，防止了研磨和陳化過程發(fā)熱，確保了圓滑處理過程的安全。
[0077]本實用新型的CL-20顆粒圓滑處理的【具體實施方式】如下:
[0078]原料:
[0079]聚四氟乙烯研磨球:密度:2.lg/cm3 ;邵氏D硬度:55HD ;生產廠家:南京艾夫斯化工產品有限公司。
[0080]氟硅橡膠研磨球:密度:1.4g/cm3 ;邵氏A硬度:70HA ;生產廠家:成都森發(fā)橡塑有限公司。
[0081]丙酮:市售
[0082]實施例1
[0083]1、稱取2kg聚四氟乙烯的圓滑研磨球加入到圓滑研磨設備研磨腔中，研磨球直徑為4mm，研磨腔研磨球填充率為75% ;稱取1.2kg氟硅橡膠的陳化研磨球加入到攪拌陳化設備陳化腔中，陳化研磨球直徑為3mm，填充率為55%。
[0084]2、配制丙酮的蒸餾水溶液作為研磨溶劑液，丙酮的重量百分濃度為4%。
[0085]3、稱取4kg原料CL-20，量取9.3Kg研磨溶劑液，將原料CL-20與研磨溶劑充分混合使之形成混合均勻的漿料，CL-20漿料的濃度為30%wt。
[0086]4、將混合均勻的CL-20漿料輸入到圓滑處理設備研磨腔和攪拌陳化設備陳化腔中進行循環(huán)圓滑處理，圓滑研磨腔內攪拌器轉速為20r/min ;攪拌陳化腔內攪拌器轉速為15r/min ;整個循環(huán)圓滑處理時間為1.5h。
[0087]5、打開出料閥，放出陳化腔中圓滑處理過的CL-20漿料進行真空抽濾；然后放入水浴烘箱40°C下烘干，得到干燥的球形度高的CL-20粉末。收集所得的圓滑處理過的產品CL-20，并用掃描電子顯微鏡和激光粒度分析儀對其形貌和粒度分布進行表征。產品的掃描電子顯微鏡如圖6所示，產品的形貌近似球體，無明顯棱角，球形度大大提高，達到了 0.9以上；產品的粒度分析結果如圖7所示，CL-20在研磨過程和陳化過程中去除棱角，所得產品的顆粒平均粒度比原料的顆粒平均粒度小，為10.1ym0
[0088]整個制備過程，在控制室通過防爆攝像頭實時全程監(jiān)視圓滑處理設備的運轉情況。同時研磨腔和陳化腔的進出料，研磨腔和陳化的攪拌速度以及物流泵的流速等都通過遠程計算機控制自動進行。
[0089]實施例2
[0090]1、稱取1.75kg聚四氟乙烯的圓滑研磨球加入到圓滑研磨設備研磨腔中，研磨球直徑為4mm，研磨腔填充率為65% ;稱取1.1kg氟硅橡膠的陳化研磨球加入到攪拌陳化設備陳化腔中，陳化研磨球直徑為3mm，填充率為50%。
[0091]2、配制丙酮的蒸餾水溶液作為研磨溶劑液，丙酮的重量百分濃度為4%。
[0092]3、稱取4kg原料CL-20，量取9.3Kg研磨溶劑液，將原料CL-20與研磨溶劑充分混合使之形成混合均勻的漿料，CL-20漿料的濃度為30%wt。
[0093]4、將混合均勻的CL-20漿料輸入到圓滑處理設備研磨腔和攪拌陳化設備陳化腔中進行循環(huán)圓滑處理，圓滑研磨腔內攪拌器轉速為18r/min ;攪拌陳化腔內攪拌器轉速為10r/min ;整個循環(huán)圓滑處理時間為1.5h。
[0094]5、打開出料閥，放出陳化腔中圓滑處理過的CL-20漿料進行真空抽濾；然后放入水浴烘箱40°C下烘干，得到干燥的球形度高的CL-20粉末。收集所得的圓滑處理過的產品CL-20，并用掃描電子顯微鏡和激光粒度分析儀對其形貌和粒度分布進行表征。產品的掃描電子顯微鏡如圖8所示，產品的形貌近似球體，無明顯棱角，球形度大大提高，達到了 0.9以上；產品的粒度分析結果如圖9所示，CL-20在研磨過程和陳化過程中去除棱角，所得產品的顆粒平均粒度比原料的顆粒平均粒度小，為13.3 μ m。
[0095]實施例3
[0096]1、稱取2.13kg聚四氟乙烯的圓滑研磨球加入到圓滑研磨設備研磨腔中，研磨球直徑為4mm，研磨腔填充率為80% ;稱取1.31kg氟硅橡膠的陳化研磨球加入到攪拌陳化設備陳化腔中，陳化研磨球直徑為3mm，填充率為65%。
[0097]2、配制丙酮的蒸餾水溶液作為研磨溶劑，丙酮的重量百分濃度為3%。
[0098]3、稱取4kg原料CL-20，量取12Kg研磨溶劑，將原料CL-20與研磨溶劑充分混合使之形成混合均勻的漿料，CL-20漿料的濃度為25%wt。
[0099]4、將混合均勻的CL-20漿料輸入到圓滑處理設備研磨腔和攪拌陳化設備陳化腔中進行循環(huán)圓滑處理，圓滑研磨腔內攪拌器轉速為15r/min ;攪拌陳化腔內攪拌器轉速為8r/min ;整個循環(huán)圓滑處理時間為1.5h。
[0100]5、打開出料閥，放出陳化腔中圓滑處理過的CL-20漿料進行真空抽濾；然后放入水浴烘箱40°C下烘干，得到干燥的球形度高的CL-20粉末。收集所得的圓滑處理過的產品CL-20，并用掃描電子顯微鏡和激光粒度分析儀對其形貌和粒度分布進行表征。產品的掃描電子顯微鏡如圖10所示，產品的形貌近似球體，無明顯棱角，球形度大大提高，達到了 0.9以上；產品的粒度分析結果如圖11所示，CL-20在研磨過程和陳化過程中去除棱角，所得產品的顆粒平均粒度比原料的顆粒平均粒度小，為7.5 μ m。
【權利要求】
1.一種CL-20顆粒的圓滑處理裝置，包括圓滑研磨設備和攪拌陳化設備，其特征在于: 所述圓滑研磨設備包括帶有攪拌的研磨腔、研磨腔上蓋、圓滑研磨球；研磨腔為上方敞口的空腔結構，研磨腔上蓋緊固于研磨腔上方蓋住其上方敞口并設置密封，研磨腔上方設有出料口，其底部設有進料口，圓滑研磨球置于研磨腔內； 所述攪拌陳化設備包括帶有攪拌的陳化腔、陳化腔上蓋、陳化研磨球；陳化腔為上方敞口的空腔結構，研磨腔上蓋緊固于研磨腔上方蓋住其上方敞口并設置密封，陳化腔上方設有進料口，陳化腔底部設有出料口，陳化研磨球置于陳化腔內； 研磨腔上方的出料口與陳化腔上方的進料口通過管線相連；陳化腔底部的出料口與研磨腔底部的進料口通過管線相連，該管線上靠近陳化腔的位置設置有出料閥，其后管線上設置有物料循環(huán)泵 。
2.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨球為塑料材質，所述陳化研磨球為橡膠材質；圓滑研磨球的硬度大于陳化研磨球硬度； 所述圓滑研磨球的塑料材質密度優(yōu)選在2.0~2.3g/cm3,邵氏D硬度優(yōu)選在50~65HD ;陳化研磨球的橡膠材質密度優(yōu)選在1.2~1.5g/cm3，邵氏A硬度優(yōu)選為65~80HA。
3.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨設備研磨腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述研磨腔攪拌器位于研磨腔之中，與研磨腔同軸，并且攪拌器底端與研磨腔內的底部留有間隙；攪拌軸穿過研磨腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機； 所述攪拌陳化設備陳化腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述陳化腔攪拌器位于陳化腔之中，與陳化腔同軸，并且攪拌器底端與陳化腔內的底部留有間隙；攪拌軸穿過陳化腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機。
4.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨設備研磨腔上蓋通過彈簧夾緊固于研磨腔上方；研磨腔上蓋和研磨腔的敞口之間設置有橡膠圈進行密封； 所述攪拌陳化設備陳化腔上蓋通過彈簧夾緊固于陳化腔上方；陳化腔上蓋和研磨腔的敞口之間設置有橡膠圈進行密封。
5.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨球材質選用聚四氟乙烯；所述陳化研磨球材質選用氟硅橡膠； 所述聚四氟乙烯圓滑研磨球，其密度優(yōu)選為2.1~2.2g/cm3，邵氏D硬度優(yōu)選55~60HD ;所述氟硅橡膠陳化研磨球，其密度優(yōu)選為1.3~1.4g/cm3，邵氏A硬度優(yōu)選為70~75HA。
6.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨腔中圓滑研磨球的填充率為40~90% ;所述攪拌陳化腔中陳化研磨球的填充率為40~90%。
7.根據權利要求6所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨腔中圓滑研磨球的填充率為65~80% ;所述攪拌陳化腔中陳化研磨球的填充率為50~65%。
8.根據權利要求1所述的處理裝置，其特征在于:所述圓滑研磨設備研磨腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述研磨腔攪拌器位于研磨腔之中，與研磨腔同軸，并且攪拌器底端與研磨腔內的底部留有5~IOmm間隙；攪拌軸穿過研磨腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機；所述研磨腔的外層設有冷卻水夾套，夾套上設置有冷卻水入口和出口 ；所述研磨腔上蓋通過彈簧夾緊固于研磨腔上方，研磨腔上蓋和研磨腔的敞口直接設置有橡膠圈進行密封； 所述攪拌陳化設備陳化腔的攪拌包括攪拌器、攪拌軸和電機；所述陳化腔攪拌器位于陳化腔之中，與陳化腔同軸，并且攪拌器底端與陳化腔內的底部留有5~IOmm間隙；攪拌軸穿過陳化腔上蓋的中心孔連接攪拌器和電機；所述攪拌陳化設備陳化腔上蓋通過彈簧夾緊固于陳化腔上方；陳化腔上蓋和研磨腔的敞口之間設置有橡膠圈進行密封； 所述圓滑研磨腔材質和攪拌陳化腔材質均選用耐磨耐腐蝕的不銹鋼；所述圓滑研磨球材質選用聚四氟乙烯，其密度為2.1~2.2g/cm3，邵氏D硬度55~60HD ;所述陳化研磨球材質選用氟娃橡膠，其密度為1.3~1.4g/cm3,邵氏A硬度為70~75HA,所述圓滑研磨球的硬度大于陳化研磨球硬度；所述圓滑研磨球和陳化研磨球的球形度均為0.99以上；其直徑范圍均為3~IOmm ;所述圓滑研磨腔中圓滑研磨球的填充率為40~90% ;所述攪拌陳化腔中陳化研磨球的填充率為40~90%。
9.根據權利要求8所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑研磨腔中圓滑研磨球的填充率為65~80% ;所述攪拌陳化腔中陳化研磨球的填充率為50~65%。
10.根據權利要求8所述的處理裝置，其特征在于: 所述出料閥為球閥；所用電機均為防爆電機；裝置中除了圓滑研磨球和陳化研磨球外與物料接觸部分均為不銹鋼。
11.根據權利要求1~10之一所述的處理裝置，其特征在于: 所述圓滑處理設備連接有遠程控制器，遠程控制器包括數顯屏、變頻調速器、計時器、電機開關，實現對裝置運轉操作的遠程控制。
【文檔編號】B24B31/00GK203409639SQ201320148248
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權日:2013年3月28日
【發(fā)明者】焦清介, 郭學永, 張樸, 張靜元, 楊毅 申請人:北京理工大學