一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氫氣收集系統(tǒng)，特別是一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)的應(yīng)用方法，屬于磁性材料加工設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在釹鐵硼生產(chǎn)中，燒結(jié)釹鐵硼制備工藝過(guò)程包括冶煉、鑄塊、粗破碎、細(xì)磨粉、磁場(chǎng)成型、燒結(jié)、熱處理、加工及檢測(cè)等一系列工序。其中，粗破碎工藝是將鑄塊制成一定粒度的合金粉末，對(duì)制備高性能磁體十分重要，傳統(tǒng)的破碎工藝是采用機(jī)械方法，易形成多晶顆粒，磁體的內(nèi)稟矯頑力和剩磁都會(huì)受到影響。氫破碎作為一種新型的破碎工藝，由于具有易磨碎、含氧量低、顆粒細(xì)小、燒結(jié)溫度低、能源消耗低、磁性能高、有效降低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛，目前國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多釹鐵硼磁體生產(chǎn)廠家選擇氫破碎工藝。
[0003]現(xiàn)有的氫破碎工藝一般采用“吸氫一破碎一脫氫一冷卻”的步驟進(jìn)行，在脫氫步驟中，一般將將氫破罐中壓力抽至負(fù)壓，將氫破罐內(nèi)溫度控制在500°C?650°C范圍內(nèi)進(jìn)行脫氫，由于脫氫過(guò)程的反應(yīng)式為:
2Nd2Fe14Hy— 2Nd 2Fe14B +yH2 i (y =4.5 ?5)
該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)放出氫氣，此時(shí)一般需要及時(shí)將生成的氫氣從系統(tǒng)中抽出以促進(jìn)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，目前釹鐵硼氫破碎工藝中產(chǎn)生的氫氣一般直接通過(guò)排放到大氣中，雖然氫氣不會(huì)直接造成環(huán)境污染，但是其在當(dāng)空氣里混入氫氣達(dá)到總體積的4 %?74.2%時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)，且釹鐵硼氫化步驟的目的是將釹鐵硼鑄片破碎至微米級(jí)磁粉，而釹鐵硼磁粉遇明火極易燃燒，因而將釹鐵硼脫氫后的氫氣直接排放存在安全隱患，并且，每噸釹鐵硼氫化破碎可消耗約350L氫氣，直接排放也會(huì)造成氫資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠收集釹鐵硼氫破碎過(guò)程中產(chǎn)生氫氣的系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下:
一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)，包括氫破罐，所述氫破罐上設(shè)置有氣體輸入管道和氣體輸出管道，所述氣體輸入管道包括輸氫管道，所述氣體輸出管道上依次設(shè)置有第一閥門(mén)、氫氣收集裝置、第二閥門(mén)、真空栗，所述氫氣收集裝置內(nèi)設(shè)置有蓄氫合金粉末。
[0005]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述蓄氫合金為L(zhǎng)aNi5合金、ZrV 2合金、ZrMn 2合金、ZrCr2^金、TiFe合金、Mg合金和Mg 2Ni合金中的一種或多種。
[0006]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述氫氣收集裝置外部設(shè)置有溫度控制裝置。
[0007]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述氫氣收集裝置與氫破罐之間還設(shè)置有氫氣釋放回路，所述氫氣釋放回路上依次設(shè)置有第三閥門(mén)、增壓裝置、壓力罐、第四閥門(mén)。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述氫破罐與第一閥門(mén)之間設(shè)置有冷卻裝置。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述氣體輸入管道還包括輸?shù)艿篮洼敋骞艿馈?br>[0010]上述技術(shù)方案通過(guò)蓄氫合金粉末對(duì)氫破碎過(guò)程中脫氫環(huán)節(jié)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行吸收，避免氫氣直接排放造成安全隱患，具有有益的技術(shù)效果，同時(shí)蓄氫合金粉末能夠可逆地進(jìn)行吸/放氫操作，可以在生產(chǎn)過(guò)程中反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0011]本發(fā)明還提供了一種上述釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)的應(yīng)用方法，具體技術(shù)方案如下:
一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)的應(yīng)用方法，所述釹鐵硼氫破碎工藝包括吸氫、破碎、脫氫、冷卻，其特征在于，該應(yīng)用方法在吸氫步驟中，通過(guò)真空栗將系統(tǒng)抽至小于1.0Pa，關(guān)閉第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)，然后通過(guò)輸氫管道向氫破罐內(nèi)輸入氫氣，直至氫破罐壓力達(dá)到0.09MPa?0.1OMPa ;在脫氫步驟中，打開(kāi)第一閥門(mén)和第二閥門(mén)，開(kāi)啟冷卻裝置，開(kāi)啟溫度控制裝置對(duì)氫氣收集裝置進(jìn)行降溫，通過(guò)真空栗將氫破罐內(nèi)壓力抽至0.0lMPa以下，關(guān)閉第二閥門(mén)。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在破碎步驟中，當(dāng)氫破罐內(nèi)氫氣壓力在30min內(nèi)降低超過(guò)0.02MPa時(shí)，通過(guò)輸氫管道向氫破罐內(nèi)補(bǔ)充氫氣。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在破碎步驟中，當(dāng)氫破罐內(nèi)氫氣壓力在30min內(nèi)降低超過(guò)0.02MPa時(shí)，此時(shí)第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第四閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，開(kāi)啟溫度控制裝置對(duì)氫氣收集裝置進(jìn)行加熱釋放氫氣，打開(kāi)第三閥門(mén)，通過(guò)增壓裝置對(duì)氫氣增壓并儲(chǔ)存至壓力罐中，再打開(kāi)第四閥門(mén)通過(guò)壓力罐向氫破罐內(nèi)補(bǔ)充氫氣。
[0014]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述增壓裝置對(duì)氫氣增壓至0.4MPa?0.6MPa后儲(chǔ)存至壓力罐中。
[0015]上述技術(shù)方案通過(guò)在脫氫步驟中，使用氫氣收集裝置進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)氫氣的收集，同時(shí)關(guān)閉第二閥門(mén)使系統(tǒng)與外界隔離，避免脫氫步驟中氫破罐混入空氣導(dǎo)致釹鐵硼粉末氧化，有益效果顯著，同時(shí)相較于現(xiàn)有技術(shù)中在脫氫步驟中使用真空栗長(zhǎng)時(shí)間對(duì)氫破罐進(jìn)行抽真空，極大的降低真空栗的使用時(shí)間，能耗降低明顯，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0016]說(shuō)明書(shū)附圖
圖1為本發(fā)明一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種釹鐵硼氫破碎工藝氫氣收集系統(tǒng)，包括氫破罐10，氫破罐10上設(shè)置有氣體輸入管道和氣體輸出管道，氣體輸入管道包括輸氫管道20，所述氣體輸出管道上依次設(shè)置有第一閥門(mén)30、氫氣收集裝置40、第二閥門(mén)31、真空栗70，所述氫氣收集裝置40內(nèi)設(shè)置有蓄氫合金粉末。使用時(shí)，將釹鐵硼鑄片放置到氫破罐10中，通過(guò)氫氣收集裝置40將脫氫步驟中產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行吸收，由于氫氣收集裝置40內(nèi)設(shè)置有蓄氫合金粉末，通過(guò)蓄氫合金粉末對(duì)氫氣實(shí)現(xiàn)物理吸附，能夠在一定條件對(duì)吸附的氫氣進(jìn)行釋放，實(shí)現(xiàn)氫氣的重復(fù)利用，一方面避免了現(xiàn)有技術(shù)中直接排放氫氣存在的安全隱患的問(wèn)題，另一方實(shí)現(xiàn)氫資源的回收利用，值得在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用。
[0018]進(jìn)一步地，蓄氫合金可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的任何蓄氫合金，例如LaNi5合金、ZrV2^金、ZrMn 2合金、ZrCr 2合金、TiFe合金、Mg合金和Mg 2Ni合金中的一種或多種，其中，LaNi5^金是典型的稀土系儲(chǔ)氫合金，具有易于活化、吸氫速率快、對(duì)雜質(zhì)不敏感等優(yōu)良特性；ZrV2合金、ZrMn2合金、ZrCr 2合金是鋯系儲(chǔ)氫合金的代表，具有較易活化、反應(yīng)速度快、沒(méi)有滯后等優(yōu)點(diǎn)JiFe合金是典型的鈦系合金，具有可逆儲(chǔ)氫容量高、吸/放氫P-C-T曲線平衡氫壓適中以及價(jià)格經(jīng)濟(jì)低廉等優(yōu)點(diǎn)；Mg合金和Mg2Ni合金是典型的鎂系儲(chǔ)氫合金，鎂基儲(chǔ)氫合金具有較高的儲(chǔ)氫容量并且組成合金的原材料資源儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)。上述合金均具有較好穩(wěn)定性和吸放氫可逆性，能夠在生產(chǎn)實(shí)際中推廣應(yīng)用。
[0019]進(jìn)一步地，可以在氫氣收集裝置40外部設(shè)置溫度控制裝置50，由于蓄氫合金粉末吸氫過(guò)程時(shí)物理反應(yīng)，蓄氫合金受熱后能夠放出內(nèi)部的氫氣，因此可以在氫氣收集裝置40外部設(shè)置溫度控制裝置50，通過(guò)溫度控制裝置50控制氫氣收集裝置40的溫度，針對(duì)系統(tǒng)需要選擇性的進(jìn)行吸/放氫操作。更進(jìn)一步地，氫氣收集裝置40與氫破罐10之間還應(yīng)當(dāng)設(shè)置氫氣釋放回路，該氫氣釋放回路上依次有第三閥門(mén)32、增壓裝置71、壓力罐60、第四閥門(mén)33，當(dāng)需要將氫氣收集裝置40內(nèi)的氫氣釋放到氫破罐中使用時(shí)，可以通過(guò)溫度控制裝置50對(duì)氫氣收集裝置40進(jìn)行升溫，再將氫氣收集裝置40釋放的氫氣通過(guò)增壓裝置71增壓后儲(chǔ)存至壓力罐60中，當(dāng)壓力罐60內(nèi)的氫氣儲(chǔ)存至一定壓力后，即可通過(guò)壓力罐60向氫破罐10內(nèi)補(bǔ)充氫氣，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中氫氣的循環(huán)利用。
[0020]在上述實(shí)施例中，所述氫破罐10與第一閥門(mén)30之間設(shè)置有冷卻裝置80，設(shè)置冷卻裝置80的目的是由于脫氫步驟中氫破罐10內(nèi)溫度較高，高溫氫氣經(jīng)過(guò)氫氣收集裝置40吸附效果并不好，通過(guò)冷卻裝置80對(duì)從氫破