用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了用于金属及氧化物纳米粉体微波热分解装置的一种机械装置，它采用沿垂直方向分布的立式结构，利用微波的加热与活化效应的多个微波单元组件，促进粉体干燥、热分解反应，提高了反应速率，降低了能耗，减少了纳米粉反应过程中聚集与长大，通过热分解后反应生成物依沉降原理顺流向下经骤冷段的冷热交换套急冷处理后经出料口出料，故更适用于工业化生产。装置还设有防止微波泄漏的网及对纳米粉体进行冷却用热交换套进行急速冷却等，它可广泛用于化工、医药、食品、选矿、造纸等领域中。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及金属及金属氧化物，特别涉及用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置。如众所知，纳米颗粒，由于其表面效应和体效应所产生的特殊效果，使得由纳米颗粒构成的材料在断裂韧性、应变速度、超塑性、烧结性能及催化活性等方面都表现出不同于大块物质的优异性能。但在制备纳米粉体的过程中，由于粒子越小，表而能就越大，在颗粒与液体的界面张力及液体表面张力作用下，极易产生凝胶孔的塌陷及颗粒的聚集和长大。因此，干燥技术、热分解技术以及工艺条件对颗粒的大小、聚集状态等产生显著的影响，特别是工业化生产更是如此。纳米粒子的聚集和长大，降低了颗粒的表面能而导致了粉体及其制成材料的各项性能的劣化。为了防止和减少纳米粒子在干燥过程中的聚集和长大，适合于纳米粉体干燥的方法，主要有冷冻干燥法、溶剂置换干燥法、超临界干燥法和电热分解法等。如用传统工艺由草酸钴热分解反应生成金属钴所需时间为3-5小时，耗能高，并且不能进行连续工作，同时还易产生过浇、塌陷、结块、损坏(改变)表面效应和体效应等影响纳米粉体形成和质量。本技术的目的是提供一种能克服上述缺点的用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置。本技术的解决方案是采用通过合理利用微波的加热效应和活化效应，防止和减少纳米粉粒在干燥和热分解过程中的聚集长大。同时在装置结构设计上采用垂直分布的立式结构，建立有热分解反应场的反应室和完成热分解反应的反应腔，成为适用于工业化生产的一种机械装置。微波是一种能量形式，能量转化的机理有许多种，如离子传导、偶极子转动、界面极化、磁滞、压电效应、电致伸缩、核磁共振等，当电介质置于交变的外电场中，则含有极分子或无极分子的电介质都被反复极化，偶极子随电磁场的变化在不断的发生”取向”(从随机排列趋向电场方向)和”驰豫”(电场强度为零时，偶极子又回复至近乎随机的取向排列)排列。这样，由于分子原有的热运动和相邻分子之间的相互作用，使分子随外电场而转动的规则运动受到干扰和阻碍，产生”磨擦效应”，结果一部分能量转化为分子热运动的动能，即以热的形式表现出来，从而使材料的温度提高。即由场能转化为势能，尔后转化为热能。微波干燥、加热与普通(传导、对流、辐射)干燥和加热有很大差别。普通干燥时水份开始从表面蒸发，内部的水份慢慢扩散至表面，加热的推动力是温度梯度，通常需要很高的外部温度米形成所需的温度差(能量由外部传递到物料内部)，传质的推动力是物料内部和表面之间的浓度梯度，由外及内地使物料加热。在微波干燥和加热过程中，物料内部产生热量，传质推动力主要是物料内部迅速产生的蒸汽所形成的压力梯度，物料内部的压力非常快地升高，则液体可能在压力梯度的作用下从物料中被排出。初始湿含量越高，压力梯度对湿分排除的影响也越大，也即有一种”泵”效应，驱使液体(经常是以汽态的形式)流向表面，这使干燥进行得非常快。同时这种加热方式产生异乎寻常的温度梯度，热能在内部积累，导致内部温度急剧攀升，实现迅速加热的目的。与此同时，微波扰动了反应物分子的特性，使得原子、分子、离子等微观粒子得到活化，使反应的活化能降低，从而使反应的速率增加。本技术的组成包括用以建立热分解反应场的反应室和完成热分解反应的反应腔，产生微波的微波单元组件，防微波泄漏的金属网，供料口与出料口，尾气排放口，冷却用骤冷热交换套等。采用本技术由草酸钴热分解反应生成金属钴所需时间仅为几分钟，不但大大节省了时间，还降低了能耗，提高了纳米粉颗粒形成和质量，且能连续工作。以下结合附图对本技术作进一步说明。附图说明图1，为本技术立体结构示意图。图2，为图一主观图；图3，为微波单元组件结构示意图。图中，I为干燥预热段，II为反应段，III为骤冷段，IV为成品出料段，W1为物位检测传感器；T1、T2、T3为温度传感器，1为反应室，2为反应腔，3为防微波泄漏金属网，4为微波单元组件，5为反应末端骤冷段，6为骤冷段冷热交换套，7为预处理干燥预热管，8为预处理保温层，9为进料口，10为出料口，11为机架，12为尾气排气口，13为冷却液进口，14为冷却液出口，15为电源，16为磁控管，17为波导，18为散热器兼箱体。本技术根据与热分解要求，为组成连续、封闭、可控的整体，采取沿垂直方向布局。以整机机架11为支撑和承载，自上而下分布着，进料口9和排气口12，预处理干燥预热管7，完成物料的干燥和预加热，然后流入反应腔2，反应腔2置于反应室1中，在反应室1壁上装有微波单元组件4，供建立微波反应场。物料在反应腔2内进行干燥和热分解反应，其间物料均匀分布在反应腔2中以及微波防泄漏网中间；干燥和热分解后反应生成物依沉降原理在顺流向下经骤冷段III由冷却液骤冷热交换套6急冷处理后由出料口10出料。参见图2，物位传感器W1放置在预处理保温层8内壁。温度传感器T1放置在反应腔2的下端漏斗部分内壁。根据反应要求，同时对骤冷段III末端有温度传感器T2，骤冷段III上端有用于检测冷却液温度传感器T3，对反应生成的尾气，通过装置上端尾气排气口12排出，为尾气的处理与利用带来便利。反应室1在本技术中设计为由电磁波良导体组合成方柱体，并设计在其上下端面外部安装连接预热段I和骤冷段III，其内部中心位安装有反应腔2，四周安装有2个以上微波单元组件4，通常为4个单元组，参见图1、图3所示。预热段I的预处理保温层8用保温材料制造。反应腔2由管状且具有耐温性和微波透波性的材料构成，供干燥和热分解反应在其间进行。参见图3，微波单元组件4由大功率磁控管16，变换电源15，散热器18统一设计成一体，以模块化设计便于生产和维护。本技术采用多个微波源组成组合体可以使微波场均匀化，使反应物能更均匀地接受微波能。本技术为使纳米粉体经反应处理后进入急速冷却，采用冷却液通过骤冷热交换套进行急冷，即由冷却液进口13送入，经冷却骤冷热交换套6后由冷却液出口14流出，从而达到使其纳米粉迅速冷却。本技术与传统工艺由草酸钴热分解反应生成金属钴比可以由原来的3-5小时缩短到数分钟，不仅大大节省了时间，而且极大地降低了能耗，同时还不易产生过烧、塌陷、结块，保证了纳米粉体的形成与质量，又能连续工作。本技术具有热分解反应迅速、连续、节能和高效等优点，所以，本领域的技术人员依据本技术原理还可用很多方式来实施。本技术不仅可以应用于金属及金属氧化物纳米粉体的制备和其它化学反应中，还可广泛应用于化工、医药以及中药材加工、食品与蔬菜加工、冶金选矿、造纸业、陶瓷业等相近领域中。权利要求1.一种由加热部分、冷却部分机架、进料口、出料口等组成的用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置，其特征在于它还包括有利用微波的加热效应和活化效应，防止和减少纳米粉粒在干燥和热分解过程中的聚集和长大的微波单元组件，对纳米粉体进行冷却的聚冷段和冷却热交换套、防止微波泄漏网，及建立热分解反应的反应室和完成热分解反应的反应腔。2.根据权利要求1所述的用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置，其特征在于组成连续、封闭、微波热分解装置的一种机械装置，沿垂直方向分布着干燥预热段、反应段、骤冷段、出料口。3.根据权利要求1所述的用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由加热部分、冷却部分机架、进料口、出料口等组成的用于金属及氧化物纳米粉体热分解装置的一种机械装置，其特征在于它还包括有利用微波的加热效应和活化效应，防止和减少纳米粉粒在干燥和热分解过程中的聚集和长大的微波单元组件，对纳米粉体进行冷却的聚冷段和冷却热交换套、防止微波泄漏网，及建立热分解反应的反应室和完成热分解反应的反应腔。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维俊，郑军，尤东，
申请(专利权)人：李维俊，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]