一種回收碳粉的混合裝置及加工方法與流程

本發明涉及碳粉加工裝置，尤其涉及一種回收碳粉的混合裝置及加工方法。

背景技術：

激光打印機脫胎于80年代末的激光照排技術，流行于90年代中期。它是將激光掃描技術和電子照相技術相結合的打印輸出設備。與其它打印社比相比較，激光打印機有打印速度快、成像質量高等優點，但使用成本相對高昂。而激光打印機的使用成本除去購買機器投入外，主要是碳粉盒的不斷消耗投入。

由于碳粉盒本身的結構設計問題，碳粉盒粉倉內的碳粉無法全部消耗完畢。不同型號的碳粉盒的殘余碳粉量約在20g～50g之間，在打印耗材再生行業，通常此類殘留碳粉和載體直接在碳粉盒分解的過程中使用氣槍進行清理，然后做集中廢棄處理。這既造成了資源的浪費，又會造成環境污染，不符合環保的要求。

后續隨著對碳粉回收再制造工藝的發展，不斷有回收碳粉的新技術方案被研發出來。專利號為ZL200410015490.9的專利《電子照相成像設備用碳粉再生方法》給出了一種經過篩分、精選、分級、添加、過篩、包裝等過程，對廢碳粉進行再生的方法。專利號為200410026639.3的專利《被廢棄的激光打印機和復印機用粉末色調劑的再生方法》提出了一種對廢棄碳粉的再生利用的方法。其工藝包括低溫干燥、摩擦干洗、分選，之后把得到的廢棄碳粉作為原材料，按照正常的機械法生產碳粉的工藝進行處理。

目前對碳粉的回收再制造過程中，均包括碳粉的粉碎、添加助劑并混合均勻、干燥工藝。而碳粉作為微米甚至至納米級顆粒，很容易與空氣混合形成高濃度的揚塵，并且混合過程中的熱效應進一步促進碳粉中水蒸氣的蒸發。如果對攪拌裝置封閉以避免碳粉隨揚塵損失，就使得水蒸氣無法排除，在較高溫度下進入碳粉顆粒內部，對后續的加工干燥處理帶來困難；如果混合過程中排除水蒸氣對碳粉進行干燥，碳粉形成的粉塵隨氣體排除，造成大氣環境粉塵污染和碳粉損失。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種回收碳粉的混合裝置及加工方法，該裝置在粉碎和混合碳粉過程中，能夠有效提高混合與粉碎的效果，避免碳粉揚塵的形成。

技術方案

一種回收碳粉的混合裝置，其特征在于：包括金屬腔和金屬腔外層的循環水夾層，所述循環水夾層與循環水箱相連接，所述金屬腔的金屬蓋上設置有出氣孔，側壁下部設置有出料裝置，所述金屬腔內部豎直設置有驅動電機驅動的轉動軸，在所述轉動軸上橫向從上到下依次設置有上攪拌槳、粉碎槳和下攪拌槳，所述上攪拌槳隨轉動軸轉動過程中向下扇動氣流，下攪拌槳隨轉動軸轉動過程中向上扇動氣流，所述粉碎槳與上攪拌槳或下攪拌槳相互垂直，所述循環水箱入口或出口設置有制冷單元，所述制冷單元、驅動電機與控制電柜電連接，所述控制電柜通過控制循環水、驅動電機的轉速和轉動時間來控制碳粉攪拌的轉動速度、金屬腔內的溫度和攪拌持續的時間。

所述上攪拌槳包括一個或多個槳葉，槳葉的一端固定在轉動軸上，另一端向下且向轉動軸轉動方向偏轉，實現向下扇動氣流；所述下攪拌槳也包括一個或多個槳葉，槳葉的一端固定在轉動軸上，槳葉的另一端向上且向轉動軸轉動方向偏轉，實現下攪拌槳向上扇動氣流。

所述粉碎槳的槳葉與轉動軸之間通過彈性形變連接塊與轉動軸相連接。

所述上攪拌槳和下攪拌槳設置方向相同，長度相同，所述粉碎槳長度小于上攪拌槳或下攪拌槳長度。

所述出氣孔上設置有導氣管，所述導氣管與排風裝置相連接。

所述導氣管與出氣孔相連接處設置有過濾器。

所述出料裝置采用氣泵抽濾取出金屬腔內部的碳粉。

一種利用上述的混合裝置回收碳粉的加工方法，其特征在于：將回收碳粉按照碳粉微觀形態或碳粉型號分類，同種類回收碳粉進行第一次超聲波震篩后，在雙錐回轉真空干燥機中進行預混合和室溫干燥，然后在混合裝置中將預混合后的回收碳粉與添加劑進行高速混合并干燥，最后經過第二次超聲波震篩后完成碳粉的加工。

所述預混合時間為40～50min，所述雙錐回轉真空干燥機轉速為75～125r/min，所述高速混合時間為10～20min，所述高速混合的轉速為1800～2200r/min。

所述添加劑包括氣相二氧化硅、二氧化鈦和電荷調節劑，所述氣相二氧化硅占碳粉總質量的2wt％～4wt％，所述二氧化鈦占碳粉總質量的7wt％～9wt％，所述電荷調節劑占碳粉總質量的1wt％～3wt％。

有益效果

本技術方案提供一種回收碳粉的混合裝置及加工方法，該裝置通過攪拌槳位置的布局，實現了碳粉的集中攪拌，提高了攪拌效率，并且該裝置的上攪拌槳能夠將碳粉中直徑較大的顆粒集中在金屬腔下部，有利于粉碎槳將其粉碎；而下攪拌槳又使得大顆粒的碳粉不會聚集在金屬腔底部，實現碳粉在粉碎槳附近的集中，提高粉碎效率。本技術方案中上攪拌槳與下攪拌槳的共同作用使得粉塵在金屬腔上部濃度較低，金屬腔上部通過簡單的過濾裝置即可將水蒸氣導出，實現攪拌加熱干燥碳粉，提高碳粉的加工質量。并且本技術方案中所述攪拌槳的槳葉與轉動軸之間通過彈性形變連接塊與轉動軸相連接，實現攪拌槳長度隨轉速的提高而增長，使攪拌槳長度隨攪拌過程中碳粉分布位置的改變而改變，實現對碳粉的高效攪拌與粉碎，提高碳粉的質量和生產效率。

本技術方案還提供一種回收碳粉的加工方法，能夠將回收碳粉經過處理加工后，變成可再次使用的碳粉，使得碳粉再制造工藝具有可行性。

附圖說明

圖1為本發明回收碳粉的混合裝置；

圖2為本發明回收碳粉加工裝置的攪拌槳；

圖3為本發明回收碳粉加工流程圖；

其中：1-排風裝置，2-出氣孔，3-過濾器，4-循環水夾層，5-攪拌槳，51-粉碎槳，52-粉碎槳粉碎端，53-上攪拌槳，54-下攪拌槳，55-彈性形變連接塊，6-從動輪，7-轉動軸，8-傳動帶，9-導氣管，10-驅動電機，11-控制電柜，12-出水管，13-進水管，14-轉動軸承，15-金屬腔，16-主動輪，17-出料口。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。

對碳粉的回收再制造過程中，包括碳粉的粉碎、添加助劑并混合均勻、干燥工藝。而碳粉作為微米甚至至納米級顆粒，很容易與空氣混合形成高濃度的揚塵，并且混合過程中的熱效應進一步促進碳粉中水蒸氣的蒸發。如果對攪拌裝置封閉以避免碳粉隨揚塵損失，就使得水蒸氣無法排除，在較高溫度下進入碳粉顆粒內部，對后續的加工干燥處理帶來困難；如果混合過程中排除水蒸氣對碳粉進行干燥，碳粉形成的粉塵隨氣體排除，造成大氣環境粉塵污染和碳粉損失。

本技術方案提供一種回收碳粉的混合裝置，該裝置包括兩端封閉的柱形金屬腔，金屬腔的上方封閉蓋可以打開，取放金屬腔內部的碳粉。所述封閉蓋上開有導氣孔，所述導氣孔內設置有導氣管，所述導氣管深入腔體內部的一端設置有過濾器，所述導氣管的另一端與排風裝置相連接。所述金屬腔中心豎直設置有轉動軸，轉動軸上設置有攪拌槳，所述攪拌槳設置于柱形金屬腔的下部，轉動軸的的下端伸出金屬腔底部，伸出金屬腔底部的轉動軸上設置有從動輪，所述從動輪通過傳動帶與電機上的主動輪連接，通過電機驅動。

在轉動軸上橫向從上到下依次設置有上攪拌槳、粉碎槳和下攪拌槳，所述上攪拌槳隨轉動軸轉動過程中向下扇動氣流，下攪拌槳隨轉動軸轉動過程中向上扇動氣流，所述粉碎槳與上攪拌槳、下攪拌槳相互垂直。所述粉碎槳的槳葉平行設置，隨轉動軸轉動過程中不攪拌氣流，只產生對碳粉的粉碎作用。

在本技術方案中，所述上攪拌槳包括一個或多個槳葉，槳葉的一端固定在轉動軸上，另一端向下且向轉動軸轉動方向偏轉，實現向下扇動氣流；所述下攪拌槳也包括一個或多個槳葉，槳葉的一端固定在轉動軸上，槳葉的另一端向上且向轉動軸轉動方向偏轉，實現下攪拌槳向上扇動氣流。所述上攪拌槳和下攪拌槳設置方向相同、長度相同，所述粉碎槳長度小于上攪拌槳或下攪拌槳長度。

當電機通過傳送帶帶動轉動軸轉動時，轉動軸上的上攪拌槳帶動氣流和碳粉向下運動，下攪拌槳帶動氣流和碳粉向上運動，兩股氣流在上攪拌槳與下攪拌槳之間相匯合，被上攪拌槳與下攪拌槳之間的粉碎槳攪拌、摩擦、粉碎。攪拌槳運行過程中，上攪拌槳向下的運動使碳粉集中于金屬腔下部區域，金屬腔上部區域的空氣中碳粉含量較低。當攪拌摩擦加熱碳粉后，碳粉中的水蒸氣通過金屬腔進入過濾器，通過導氣管被排風裝置排出。本裝置實現了在攪拌粉碎碳粉的過程中利用攪拌摩擦生熱，烘干碳粉，同時避免了大量碳粉隨氣流進入過濾器，堵塞過濾器。

為了防止碳粉在攪拌過程中升溫過高導致結塊、變質，在金屬腔的外壁外表設置有循環水夾層，所述循環水夾層上設置有進水管和出水管，所述進水管和出水管與水循環水箱連接，所述循環水箱上設置有與控制電柜相連，并受控制電柜控制的制冷機和溫控裝置，控制循環水的溫度不高于設定值，以保證碳粉不因過熱而結塊損壞。

碳粉在攪拌槳氣流的帶動下，借助離心力聚集在金屬腔側壁，隨著攪拌槳的轉速不斷提高，碳粉離心力隨轉速的增強而增強，進一步靠近金屬腔側壁聚集。為了使不同轉速下的碳粉在聚集位置均能被粉碎槳有效粉碎，本技術方案提供一種可伸縮式粉碎槳，該粉碎槳的槳葉通過彈性形變連接塊與轉動軸相連，通過改變彈性形變塊的彈性系數，使粉碎槳的槳葉長度與不同轉速下碳粉的聚集位置相匹配，實現對碳粉的充分粉碎與攪拌。

本實施例中，所述粉碎槳的彈性形變連接塊與槳葉相連的兩端設置有凹槽，槳葉插入凹槽，然后通過定位螺栓固定，彈性形變連接塊的中間設置連接孔，轉動軸通過彈性形變連接塊的中間的連接孔套入粉碎槳，所述轉動軸與粉碎槳通過彈性形變連接塊的中間的連接孔側壁螺孔上的螺栓固定。

本實施例中，所述循環水箱、驅動電機與控制電柜連接，所述控制電柜通過控制循環水箱水溫、驅動電機轉速、時間來控制碳粉攪拌的速度、溫度和時間。

采用本技術方案所提供回收碳粉的混合裝置，進行回收碳粉的加工步驟如圖3所示，包括：

1.將所收集的回收碳粉進行微觀形態和宏觀性能的檢測，按照回收碳粉的型號或者回收碳粉顆粒大小、碳粉流動相、碳粉導電性能分類；

2.將同一類回收碳粉通過130～170目的超聲波震篩機震篩，除去回收碳粉中的大塊固體顆粒。

3.將同一類回收碳粉篩選后，采用雙錐回轉真空干燥機進行低速預混合。混合時間為40～50min，混合轉速為75～125r/min。

4.向預混合后的回收碳粉中添加助劑進行改性，所述助劑包括占總質量2wt％～4wt％的氣相二氧化硅，占總質量7wt％～9wt％的二氧化鈦，占總質量1wt％～3wt％的電荷調節。

5.將改性后的回收碳粉放在本技術方案所提供的回收碳粉的混合裝置內，進行高速混合，所述高速混合時間為10～20min，所述高速混合的轉速為1800～2200r/min,所述高速混合過程的碳粉溫度為20～30℃。

6.將高速混合后的回收碳粉采用280～320目的超聲波震篩器進行震篩，完成回收碳粉的加工。

本技術方案中采用雙錐回轉真空干燥機對碳粉進行預混合，混合過程中能有效避免攪拌混合導致的碳粉溫度升高，導致碳粉變質。采用雙錐回轉真空干燥機對碳粉進行預混合，整個混合過程依靠碳粉微觀顆粒表面所帶電荷導致不同碳粉之間的滲透混勻，能夠從微觀上實現碳粉顆粒間的均勻混合，具有更好的混合效果。