著录项信息
专利名称 | 一种纳米粉收集方法及系统 |
申请号 | CN98114069.6 | 申请日期 | 1998-06-11 |
法律状态 | 权利终止 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 1999-12-22 | 公开/公告号 | CN1239010 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | 暂无 | IPC分类号 | 暂无查看分类表>
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申请人 | 中国科学院金属研究所 | 申请人地址 | 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
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权利人 | 中国科学院金属研究所 | 当前权利人 | 中国科学院金属研究所 |
发明人 | 梁勇;线全刚;郑丰;吴振刚;吴寅生 |
代理机构 | 沈阳科苑专利代理有限责任公司 | 代理人 | 张晨 |
摘要
一种纳米粉的收集方法,其特征在于:在合成粉出口,粉体收集前,用超高速气流对纳米粉喷吹,以冷却造粒,气流流速在150m/s~400m/s之间。本发明采用超高速气流对气一粉混合物进行强迫激励,使纳米粉之间强烈碰撞,假团聚成大粒子,同时消除了纳米粉的不饱和键,因而其流动性大大提高,即本发明将纳米粉的收集问题转变成一般粗粉的收集问题,使用常规的粗粉收集方法就可以获得高质量无污染的纳米粉产品。
1.一种纳米粉的收集方法,其特征在于:在合成粉出口,粉体收集前,用超高速 气流对纳米粉喷吹,以冷却造粒,气流流速在150m/s~400m/s之间;超高速气流 对粉体吹送两次,即第一次冷却气流,单向吹送粉体,第二次造粒气流环冷却气流 方向吹送。
2.按照权利要求1所述纳米粉的收集方法,其特征在于:第二次造粒气流与第 一次冷却气流间夹角在30~60°之间。
3.一种纳米粉收集方法,包括气—固分离、尾气处理、自动控制、真空封装 四大部分,其特征在于:在气—固分离前加装喷射造粒装置,其为由入口输粉管(21) 和出口输粉管(22)组成的L型结构,入口辅粉管(21)底部设置冷却气喷嘴(23),其 喷射方向恰好为出口输粉管(22)中心轴线,出口输粉管(22)上设置环状喷嘴(24), 喷射方向聚集于中心轴线上。
本发明涉及纳米粉的收集工艺及设备,特别是激光法气相合成纳米粉(<50 nm)的收集方法及装置。\n<50nm的纳米粉,表面活性高、合成后的粘度大、严重粘壁。要连续收集, 需解决的关键难题多,涉及到化工、机械、材料多学科交叉。纳米材料具有特殊 的光学、电学、声学等性质,有极其广泛的应用前景。纳米粉由于制备工艺和原 材料诸多因素,决定了其价格高,产品粉纯度高,因此高收得率无污染地收集封装 技术是粉体商业应用的关键问题之一。纳米粉特别是平均粒径<50nm气—固分 离,是化工领域尚待解决的新课题,现有技术只能实现≥1μm的粒子的气—固分离。 到目前为止,国内外文献报道纳米粉收集主要有如下三个方法:1.高压静电吸引法。 一般为>20万伏高压电(即静电除尘原理),由于各种粉体的比电阻不同,因此一种 设备只能收集一种粉体,因此设备复杂、造价高,而且粉体收率低,且易受电晕框 架污染。2.液N2冷凝法,收粉效率和粉体收得率较低。3.自然凝聚并沉降造粒法, 此为美国专利。自然沉降造粒,是基于气、粉混合物为气溶胶的原理。激光法纳 米粉,实际上是一种光化学烟雾。很小的纳米粒子因激烈的布朗运动而相互碰撞 并变成较大粒子,一般20nm=0.2μ的粒子靠自然造粒成可高效收集状态,至少要 30分钟,因自然沉降速度较慢,所以所需设备非常庞大,经准确计算,沉降室体积至 少φ3.5×5m。\n本发明的目的在于提供一种纳米粉的收集方法,用该方法可以简便低成本地 获得高质无污染的产品粉。\n本发明提供了一种纳米粉的收集方法,其特征在于:在合成粉出口,粉体收集 前,用超高速气流对纳米粉喷吹,以冷却造粒,气流流速在150m/s~400m/s之间。\n本发明采用超高速气流对气--粉混合物进行强迫激励,使纳米粉之间强烈碰 撞,假团聚成大粒子,同时消除了纳米粉的不饱和键,因而其流动性大大提高,即本 发明将纳米粉的收集问题转变成一般粗粉的收集问题,使用常规的粗粉收集方法 就可以获得高质量无污染的纳米粉产品。\n本发明方法较宜采用超高速气流对粉体吹送两次,即第一次冷却气流,单向吹 送粉体,第二次造粒气流环冷却气流方向吹送。上述过程中最好第二次造粒气流 与第一次冷却气流间夹角在30~60°之间。\n在实验中发现,当仅使用第一次冷却喷吹气流时,粉流动性改变,但收率较低。 而仅使用第二次造粒气流时,则粉体收率较高,但流动性差,具体表现为粉体较粘, 粘壁现象较为严重,只有两种气流同时作用对,粉体钝化造粒效果最好,具体表现 为粉体收得率在92%以上,且基本无粘壁现象发生。\n本发明还提供了依据上述方法制备的纳米粉收集系统,它包括气—固分离、 尾气处理、自动控制、真空封装四大部分,其特征在于:在气—固分离前加装喷射 造粒装置,其为由入口输粉管(21)和出口输粉管(22)组成的L型结构,入口输粉管 (21)底部设置冷却气喷嘴(23),其喷射方向恰好为出口输粉管(22)中心轴线,出口 输粉管(22)上设置环状喷嘴(24),喷射方向聚焦于中心轴线上。收集系统的具体 结构见附图4。图中(1)冷却器;(2)喷射造粒装置;(3)旋风分离器;(4)涡流沉降装 置;(5)脉冲袋式收粉器;(6)智能控制器;(7)电磁阀;(8)高真空蝶阀;(9)(10)管道 过滤器;(11)循环机组;(12)抽空机组;(13)(14)去气贮粉箱;(15)(18)质量流量计; (19)真空包装箱。\n其中喷射造粒装置如图5,外加气流速靠质量流量计来控制,根据粉体产量,可 更换适当喷嘴,然后根据喷嘴直径及气--粉流量来调整流速,直至达到工艺要求。 图中(21)入口输粉管;(22)出口输粉管;(23)喷嘴;(24)造粒喷嘴。\n气—固分离包括旋风分离器(3)、涡流沉降装置,剩余尾气进入装有进口高密 光洁无污染的进口滤料的袋式收集器件(6),可使粉体收得率>95%,尾气经管道 过滤器(9)(10)达到环境要求要循环机组(11)排放。成品粉放入(13)(14)去气贮 粉箱中,达到工艺要求后,放入包装手套箱(19)中,隔氧封装得到成品粉。\n下面结合实施例详述本发明。\n附图1为实施例1第一次气流与第二次气流吹送方向示意图。\n附图2为实施例2第一次气流与第二次气流吹送方向示意图。\n附图3为实施例3第一次气流与第二次气流吹送方向示意图。\n附图4为纳米粉收集系统结构原理图。\n附图5为纳米粉收集系统喷射送粉装置结构示意图。\n实施例1\n由激光气相合成Si3N4纳米粉,以v=350m/s的气流对粉体进行两次吹送,两次 气流的吹送方向如附图1所示,即夹角为90°。再采用常规的旋风分离、/涡流沉降、 脉冲袋式收粉,最终粉收得率达55%,经粒度分析,1μ粉达60%以上。\n实施例2\n由激光气相合成Si3N4纳米粉,以v=350m/s的气流对粉体进行两次吹送,两次 气流的吹送方向如附图1所示,即夹角为60°。再采用常规的旋风分离、涡流沉降、 脉冲袋式收粉,最终粉收得率达75%,经粒度分析,1μ粉达80%以上。\n实施例3\n由激光气相合成Si3N4纳米粉,以v=350m/s的气流对粉体进行两次吹送,两次 气流的吹送方向如附图1所示,即夹角为45°。再采用常规的旋风分离、涡流沉降、 脉冲袋式收粉,最终粉收得率达90%,经粒度分析,1μ粉达95%以上。\n实施例4\n采用实施例3吹送方式,改变喷送速度。\n①当v<150m/s时,粉体粘性改善不大,收率<30%。\n②当150m/s<v<300m/s时,粉体粒径达1μ的85%,收得率在83%。\n③当300m/s<v<400m/s时,粉体粒径达1μ的95%,收得率在90%。
法律信息
- 2006-08-23
专利权的终止未缴年费专利权终止
专利权的终止未缴年费专利权终止
- 2001-12-19
- 2001-05-30
- 1999-12-22
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |