本實用新型屬于粉體材料化學合成技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種閃速燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
氧化鋁粉體作為一種精細化工產(chǎn)品在國內(nèi)外發(fā)展極為迅速，廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、電器絕緣材料、集成電路基板、高速切削刀具、高強度耐磨耐腐蝕材料、高強度氣體放電燈管、熒光體用載體、單晶材料、催化劑載體、激光材料等許多高科技尖端行業(yè)，是綠色照明用三基色熒光粉、汽車傳感器、磁帶添加劑、催化劑載體涂層、半導(dǎo)體及液晶顯示器、透明高壓鈉燈管、精密儀表及航空光學器件等的重要基礎(chǔ)材料。
氧化鋁粉要求做到超細、高純、有較窄的粒徑分布，穩(wěn)定的相態(tài)，無嚴重的團聚現(xiàn)象。目前現(xiàn)階段超細氧化鋁粉的制備方法主要有溶膠凝膠法、硫酸鋁銨熱解法、碳酸鋁銨熱解法、異丙醇鋁水解法、氯化汞活化水解法、等離子體法、噴霧熱解法、火花放電法、水熱法、改良拜爾法、高純金屬鋁箔膽堿水解法和高純鋁直接水解法等。由于氯化汞活化水解法、等離子體法、噴霧熱解法、火花放電法、水熱法、提取法由于受原料、制備方法特點的影響和方法的成熟度的影響而難于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)方法有鋁銨鹽熱解法、改良拜爾法、醇鹽水解法和直接水解法以及這些方法的改良方法。
目前，現(xiàn)有技術(shù)的上述方法均屬于水溶液法制備氧化鋁粉，工序多、生產(chǎn)周期長、耗水量大，由于離不開水溶液參與，難以克服鈉鉀含量高的缺點，且在生產(chǎn)過程無法實現(xiàn)進一步提純；其中有的生產(chǎn)流程長，涉及的生產(chǎn)設(shè)備多，使用人員多，因此投資成本和生產(chǎn)成本高的缺點；有的生產(chǎn)設(shè)備和工序繁多造成人員和設(shè)備工器具多次接觸帶來多方面的產(chǎn)品質(zhì)量污染，難于制備高純度氧化鋁粉；有的生產(chǎn)能耗高，資源消耗高；生產(chǎn)效率低；有的三廢排放多，難于實現(xiàn)環(huán)保清潔生產(chǎn)。
而制備氧化鋁粉的新一代技術(shù)－燃燒合成法，通過鋁粉在氧氣中直接燃燒一步合成氧化鋁粉，能夠有效的克服上述缺陷。
因此，產(chǎn)業(yè)上需要開發(fā)一種實現(xiàn)鋁粉在氧氣中燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，以滿足新一代生產(chǎn)工藝推廣應(yīng)用的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供了一種閃速燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，以解決新一代生產(chǎn)工藝的裝備需求。
本實用新型提供的技術(shù)方案是：
一種閃速燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，由燃燒反應(yīng)釜(1)、鋁粉輸送裝置(2)、氧氣輸送裝置(3)、點火裝置(4)、冷卻裝置(5)、產(chǎn)品收集裝置(6)、尾氣排放管(7)組成；燃燒反應(yīng)釜(1)為封閉柱形腔體，鋁粉輸送裝置(2)的輸出管口、氧氣輸送裝置(3)的輸出管口、點火裝置(4)的點火端分別固定設(shè)置在燃燒反應(yīng)釜(1)內(nèi)部，燃燒反應(yīng)釜(1)的內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置有冷卻裝置(5)和尾氣排放管(7)，其下底面固定連接產(chǎn)品收集裝置(6)。
本實用新型的還包括的優(yōu)化或/和改進有：
優(yōu)選方案之一，所述閃速燃燒制備氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，還包括負壓收集罐(8)和風機(9)，分別設(shè)置在燃燒反應(yīng)釜(1)和尾氣排放管(7)之間，燃燒反應(yīng)釜(1)、負壓收集罐(8)、風機(9)和尾氣排放管(7)通過管路依次固定連接。
優(yōu)選方案之二，所述產(chǎn)品收集裝置(6)由連接燃燒反應(yīng)釜(1)下底面的收集筒(6-1)和產(chǎn)品收集罐(6-2)組成，產(chǎn)品收集罐(6-2)的上底面與收集筒(6-1)的下底面固定連接，內(nèi)部腔體聯(lián)通。
優(yōu)選方案之三，所述點火裝置(4)包括高壓脈沖點火裝置、電弧點火裝置、火焰點火裝置和高溫等離子體點火裝置。
優(yōu)選方案之四，所述冷卻裝置(5)采用循環(huán)水方式實現(xiàn)冷卻。
優(yōu)選方案之五，所述鋁粉輸送裝置(2)包含有鋁粉儲罐。
優(yōu)選方案之六，所述冷卻裝置(5)采用循環(huán)水方式實現(xiàn)冷卻。
優(yōu)選方案之七，所述氧氣輸送裝置(3)包含有氧氣儲罐。
優(yōu)選方案之八，所述鋁粉輸送裝置(2)采用載氣輸送方式實現(xiàn)。
優(yōu)選方案之九，所述鋁粉輸送裝置(2)包含有載氣儲罐。
使用本裝置時，啟動點火裝置(4)實施不間斷點火，再啟動氧氣輸送裝置(3)給反應(yīng)釜中輸送氧氣，然后啟動鋁粉輸送裝置(2)，鋁粉在氧氣中被引燃，放出大量的熱，可以維持反應(yīng)的持續(xù)進行。由于鋁粉輸送裝置(2)采用載氣方式輸送，使鋁粉以細小顆粒完全分散的氣流方式噴入燃燒反應(yīng)釜(1)中，氧氣的充分接觸，閃速燃燒，避免了鋁粉的團聚而導(dǎo)致的反應(yīng)不充分和燃燒反應(yīng)中止，反應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)完成，燃燒反應(yīng)完全而又能持續(xù)，產(chǎn)生的氧化鋁粉在重力作用下被產(chǎn)品收集裝置(6)所收集。鋁粉輸送裝置(2)提供的載氣對燃燒后的產(chǎn)物還具有冷卻作用。
在啟動風機(9)產(chǎn)生負壓的情況下，尺寸小而質(zhì)輕的顆粒在負壓作用下從反應(yīng)釜中被抽出到負壓收集罐(8)中，尺寸大而質(zhì)重的顆粒則在重力作用下落入產(chǎn)品收集裝置(6)下方的收料罐中，從而實現(xiàn)了按顆粒尺寸和質(zhì)量對產(chǎn)品進行初步分級，并確保原料以均勻穩(wěn)定的速度和完全分散的方式進入反應(yīng)釜，確保不堵料、不粘料。為防止溫度過高在燃燒反應(yīng)釜(1)內(nèi)壁周圍安裝有冷卻裝置(5)。
實施本實用新型技術(shù)方案的有益效果是：
本實用新型在使用過程中不使用水，實現(xiàn)了以金屬鋁為原料一步獲得納米級及以上各尺寸、2N～6N各種純度的氧化鋁粉；產(chǎn)品純度高、鈉含量低、粒度均勻、分散性好、球形化好。合成過程流程短，設(shè)備簡單，成本低，能耗低，合成效率高，無污染，無三廢生成。
由于是在高溫條件下燃燒反應(yīng)，鋁粉中的一些低熔點金屬會揮發(fā)掉，因此本實用新型在生產(chǎn)過程中還具有對氧化鋁粉產(chǎn)品的再提純效果。
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型的技術(shù)方案。
附圖說明
圖1是本實用新型的一種閃速燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1中，1—燃燒反應(yīng)釜、2—鋁粉輸送裝置、3—氧氣輸送裝置、4—點火裝置、5—冷卻裝置、6—產(chǎn)品收集裝置、6-1—收集筒、6-2-產(chǎn)品收集罐、7—尾氣排放管、8—負壓收集罐、9—風機。
具體實施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖1和實施例對本實用新型作進一步地詳細描述。
在實施例中，為了便于描述，各部件相對位置關(guān)系的描述是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如：上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖1的布圖方向來確定的。
實施例1：一種閃速燃燒合成氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，包括由燃燒反應(yīng)釜(1)、鋁粉輸送裝置(2)、氧氣輸送裝置(3)、點火裝置(4)、冷卻裝置(5)、產(chǎn)品收集裝置(6)、尾氣排放管(7)組成；燃燒反應(yīng)釜(1)為封閉柱形腔體，鋁粉輸送裝置(2)的輸出管口、氧氣輸送裝置(3)的輸出管口、點火裝置(4)的點火端分別固定設(shè)置在燃燒反應(yīng)釜(1)內(nèi)部，燃燒反應(yīng)釜(1)的內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置有冷卻裝置(5)和尾氣排放管(7)，其下底面固定連接產(chǎn)品收集裝置(6)。
本實施例中，制造本實用新型中所需的燃燒反應(yīng)釜(1)、鋁粉輸送裝置(2)、氧氣輸送裝置(3)、點火裝置(4)、冷卻裝置(5)、產(chǎn)品收集裝置(6)、尾氣排放管(7)等部件，本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用公知技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)。
使用本實施例的裝置，將氧氣以3.5m3/h的流量輸送進入燃燒反應(yīng)釜(1)，將純度99.99%以上、粒徑100μm的鋁粉以3Kg/h的速度通過流量1m3/h的氬氣輸送進入燃燒反應(yīng)釜(1)；點火裝置(4) 以頻次15次/1s用電弧點火；鋁粉被點燃后在氧氣中以閃速燃燒方式持續(xù)穩(wěn)定燃燒，冷卻裝置(5)采用水循環(huán)方式，水流量1000L/h；燃燒后形成的氧化鋁粉被氬氣冷卻。得到D50～1000nm粒徑的球形氧化鋁粉產(chǎn)品，純度大于99.99%，其中鈉含量小于2ppm。
實施例2：下面結(jié)合實施例1和附圖1對本實用新型提供的優(yōu)化或/和改進作進一步描述：
所述閃速燃燒制備氧化鋁粉的生產(chǎn)裝置，還包括負壓收集罐(8)和風機(9)，分別設(shè)置在燃燒反應(yīng)釜(1)和尾氣排放管(7)之間，燃燒反應(yīng)釜(1)、負壓收集罐(8)、風機(9)和尾氣排放管(7)通過管路依次固定連接。
所述產(chǎn)品收集裝置(6)由連接燃燒反應(yīng)釜(1)下底面的漏斗形收集筒(6-1)和產(chǎn)品收集罐(6-2)組成，產(chǎn)品收集罐(6-2)的上底面與漏斗形收集筒(6-1)的下底面固定連接，內(nèi)部腔體聯(lián)通。
所述點火裝置(4)包括高壓脈沖點火裝置、電弧點火裝置、火焰點火裝置和高溫等離子體點火裝置。
所述冷卻裝置(5)采用循環(huán)水方式實現(xiàn)冷卻。
所述鋁粉輸送裝置(2)包含有鋁粉儲罐。
所述冷卻裝置(5)采用循環(huán)水方式實現(xiàn)冷卻。
所述氧氣輸送裝置(3)包含有氧氣儲罐。
所述鋁粉輸送裝置(2)采用載氣輸送方式實現(xiàn)。
所述鋁粉輸送裝置(2)包含有載氣儲罐。
本實施例中，制造本實用新型中所需的負壓收集罐(8)、風機(9)等部件，本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用公知技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)。
使用本實施例的裝置，將氧氣以3m3/h的流量輸送進入燃燒反應(yīng)釜(1)，將純度99.99%以上、粒徑30μm的鋁粉以2Kg/h的速度通過流量0.85m3/h的氬氣輸送進入燃燒反應(yīng)釜(1)；點火裝置(4) 以頻次10次/1s用電弧點火；鋁粉被點燃后在氧氣中以閃速燃燒方式持續(xù)穩(wěn)定燃燒，冷卻裝置(5)采用水循環(huán)方式，水流量600L/h；燃燒后形成的氧化鋁粉被氬氣冷卻。
燃燒反應(yīng)開始后，即開始利用負壓收集，生產(chǎn)的氧化鋁粉尺寸大而質(zhì)量重的顆粒直接落入反應(yīng)裝置下方的收集器中；尺寸小而質(zhì)量輕的顆?？沙槲⒇搲簩a(chǎn)品抽出，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)過程中的初次分級，可獲得納米級和亞微米級兩種尺寸產(chǎn)品。得到D50～450nm和D50～850nm兩種粒徑的球形氧化鋁粉產(chǎn)品，純度大于99.99%，其中鈉含量小于2ppm。
可以理解的是，以上實施例僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此，可根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，增加的這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。