專利名稱：一種工業(yè)用透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于還原設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種工業(yè)用透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，適用于各種用氫還原制備納米金屬粉體的工作領(lǐng)域；如粉體工程中納米金屬鎢粉、納米鈷粉、納米鎳粉、納米鎳一鐵合金粉末的還原。
背景技術(shù)：
由近50年的文獻(xiàn)檢索可知，用H2還原WO3直接制取鎢粉或先還原成蘭鎢、(或二氧化鎢)再還原成鎢粉的工藝已有一百多年的歷史，所使用的還原爐多為管式推舟式還原爐，1965年以后美國(guó)、蘇聯(lián)、中國(guó)和德國(guó)開(kāi)始研制機(jī)械回轉(zhuǎn)爐和流化床(沸騰爐)還原爐，1996年以后我國(guó)開(kāi)始研制氣流回轉(zhuǎn)爐。上述還原爐各有優(yōu)缺點(diǎn)，如管式推舟式還原爐(含四管馬弗爐、十二管還原爐等)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低，物料損失率小。缺點(diǎn)是被還原的物料在高溫下呈靜置地堆積狀態(tài)，H2氣流從堆積的料層表面流過(guò)，料層內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣，不易被H2氣流帶走，這樣很容易造成鎢粉顆粒長(zhǎng)大，還原速度低，效率差，很難用于生產(chǎn)納米鎢粉和其它納米金屬粉末。
機(jī)械式回轉(zhuǎn)爐優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有靜置的料層，物料呈翻動(dòng)，拋撒和流動(dòng)狀態(tài)，粉末能與H2氣較好地混合，反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣，容易被H2氣帶走，還原速度較高，產(chǎn)量大，鎢粉顆粒不易長(zhǎng)大。缺點(diǎn)是，設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)高、旋轉(zhuǎn)密封件壽命較短，在生產(chǎn)超細(xì)顆粒和納米級(jí)鎢粉時(shí)，物料損失率較高，且物料與管壁和槽板表面粘接、掛壁現(xiàn)象嚴(yán)重，故只適用于生產(chǎn)中、細(xì)顆粒鎢粉，不適用于生產(chǎn)納米鎢粉和其它納米金屬粉末。
流化床(沸騰爐)的優(yōu)點(diǎn)是在高溫下H2氣流能與被還原的物料，形成氣一固多相流沸騰狀態(tài)，被還原的物料能以很小的團(tuán)粒，甚至單個(gè)顆粒與H2氣接觸，因此還原反應(yīng)速度快，效率高，在還原過(guò)程中鎢顆粒很難靠近，故鎢粉顆粒不易長(zhǎng)大。缺點(diǎn)是物料損失很大，除塵及回收系統(tǒng)龐大。氣體消耗量，能源消耗量均很大，同時(shí)很難進(jìn)行連續(xù)化、自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。在用作納米鎢粉還原時(shí)，往往使用粒度較粗的Al2O3球形顆粒，做為攜帶鎢粉的載體，以產(chǎn)生沸騰式的跳躍動(dòng)作。還原后還需將Al2O3球體過(guò)篩分離。故這種設(shè)備在用來(lái)生產(chǎn)納米鎢粉時(shí)，是極不適宜的。
氣流回轉(zhuǎn)爐是北京科技大學(xué)吳成義教授在1997年設(shè)計(jì)的，其優(yōu)點(diǎn)是在這種回轉(zhuǎn)爐中，被還原的物料與(H2+N2)氣，形成均勻的氣一固多相懸浮氣流，在高溫下這種多相氣流，沿立式爐管的內(nèi)壁，螺旋式的向上運(yùn)動(dòng)，直至爐管頂部，然后在負(fù)壓作用下，經(jīng)內(nèi)爐管返回到外爐管底部，如此反復(fù)循環(huán)，直至還原反應(yīng)結(jié)束，鎢粉出爐。在整個(gè)還原過(guò)程中，排出的工作氣體(H2+N2)很少，故沒(méi)有除塵問(wèn)題，氣體消耗量、能源消耗量很低，在還原過(guò)程中三氧化鎢和鎢粉顆粒在懸浮氣流中彼此處于分離狀態(tài)，沒(méi)有顆粒沉積和聚集長(zhǎng)大的條件，因此生產(chǎn)的鎢粉顆粒很細(xì)，這種設(shè)備特別適用于生產(chǎn)納米級(jí)超細(xì)鎢粉，但其缺點(diǎn)是很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)，除水問(wèn)題仍需要外部輔助設(shè)備解決。
從上述各種爐型的發(fā)展過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)分析可知，以上所有設(shè)備，都不能同時(shí)具有或者說(shuō)不能全面的解決還原納米鎢粉時(shí)的三個(gè)基本要求即①是物料損失要少。②是還原過(guò)程中要即時(shí)的將反應(yīng)料層中的水蒸氣快速的徹底地排出料層。③是盡量要避免鎢的氧化物顆粒，特別是鎢粉顆粒彼此接觸。
在制備納米鎢粉的過(guò)程中，由于原料氧化物粉末均為納米級(jí)粉末，因此物料的劇烈運(yùn)動(dòng)，對(duì)鎢粉的實(shí)收率和設(shè)備的除塵問(wèn)題是十分不利的，因此若選擇機(jī)械回轉(zhuǎn)爐或沸騰床是不適宜的。但是現(xiàn)有的管式推舟式還原爐，雖然沒(méi)有物料損失的問(wèn)題，但最大的缺點(diǎn)卻是反應(yīng)料層中的水蒸氣不能快速排出，因此近十年來(lái)發(fā)現(xiàn)在用管式推舟式還原爐生產(chǎn)納米鎢粉時(shí)，鎢粉的平均粒徑一直居高不下，很難達(dá)到≤100nm，而且粒度分布帶寬＞120nm，粉末中大于100nm的顆粒仍有35％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。這種現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了我國(guó)納米鎢粉的生產(chǎn)水平。
本申請(qǐng)的發(fā)明內(nèi)容正是為了解決管式推舟式還原爐中排水難的問(wèn)題而提出的一種新型設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)用透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，能夠在還原過(guò)程中，連續(xù)不斷地將反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣，快速?gòu)氐椎嘏懦隽蠈樱黠@的降低了納米鎢粉的還原溫度和鎢粉的平均粒徑。設(shè)備造價(jià)低，產(chǎn)量大，最適于推廣應(yīng)用，預(yù)計(jì)將對(duì)我國(guó)納米鎢粉的生產(chǎn)會(huì)起到重大的推動(dòng)作用。
本發(fā)明包括推舟機(jī)構(gòu)1、爐門2、廢氣點(diǎn)火或回收管3、透氣舟皿4、納米氧化鎢粉5、舟皿透氣底板6、爐管7、正壓供H2多孔氣墊8、加熱板9、排水氣流通道10、爐彀11、水冷套12，正壓供氣系統(tǒng)13、爐架14。裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
本發(fā)明的爐型與常規(guī)管式推舟式還原爐的不同點(diǎn)在于，爐管7的底部，另外設(shè)有一個(gè)能夠正壓供H2氣的多孔氣墊8，多孔氣墊8的表面按不同密度均勻的開(kāi)有很多小孔，多孔氣墊8內(nèi)均勻的分成3～6路供氣通道并與各小孔聯(lián)通，在多孔氣墊的右端與外部正壓供氣系統(tǒng)13連接，以保證爐內(nèi)氣墊的H2氣壓降按線性分布。這種供H2系統(tǒng)的特點(diǎn)與常規(guī)管式推舟式爐一端供氣，流向另一端的方式完全不同，本發(fā)明的正壓透氣式供氣系統(tǒng)中，供H2氣的方向是由爐管底部垂直向上并穿過(guò)每個(gè)底部有孔的舟皿。這種正壓強(qiáng)迫式供氣方式，不僅可以使新鮮H2氣，能夠連續(xù)不斷地從料層底部穿過(guò)整個(gè)還原料層，從而可保證在任何時(shí)刻內(nèi)將反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣迅速排除料層，同時(shí)在嚴(yán)格地控制H2氣壓力的情況下，又可防止納米粉料，不會(huì)被H2氣吹起或帶走，以避免納米粉料的無(wú)易損失。
本發(fā)明的另一特殊之處是在舟皿結(jié)構(gòu)上，采用了雙層透氣式舟皿。舟皿的底部架空，在舟皿透氣底板6與多孔氣墊8之間形成一個(gè)H2氣均壓室，H2氣經(jīng)均壓緩沖后，再穿過(guò)舟皿的透氣底板6。舟皿的透氣底板是用孔徑為40～50μm的不銹鋼篩網(wǎng)布制成，納米粉料因顆粒間有靜電引力作用而團(tuán)聚，直接放在多孔篩網(wǎng)上不會(huì)漏下，這種透氣式舟皿，在由爐頭推向爐尾的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不斷地從透氣墊小孔中獲得新鮮H2氣，而且是從舟皿底部向上穿過(guò)料層，H2在一路還原的過(guò)程中，又快速的將反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣帶出舟皿料層，匯集到舟皿上部的廢氣排氣通道，然后由爐管上部空間內(nèi)自然形成的廢氣氣流將所有水蒸氣帶出爐管。在條件較好的情況下，還可在點(diǎn)火或廢氣回收管處用蘿茨泵將廢氣與水蒸氣抽出，經(jīng)除水回收H2。此外在物料的運(yùn)行、推舟方向、出爐方向、操作程序等都與常規(guī)管式還原爐完全相同，不同點(diǎn)是還原速度明顯加快，生產(chǎn)效率大幅度提高，鎢粉平均粒徑成倍減小。
本發(fā)明在矩形截面的爐管中，正壓供H2多孔氣墊，是由不銹鋼板組合焊接而成，其高度為H＝9～12mm，長(zhǎng)度和寬度與爐管相等，內(nèi)部分為3-6個(gè)氣體通道，表面開(kāi)有很多小孔，外形像扁平狀的長(zhǎng)條盒子。其兩端封閉并分別用螺釘固定在爐管底板上，一端開(kāi)有總進(jìn)氣口，并與外部的正壓供氣系統(tǒng)相聯(lián)。在爐管中多孔氣墊所占的橫截面積舟皿橫截面積廢氣排出通道截面積＝1.5∶3.5∶1。
在本發(fā)明的矩形爐管的正壓供H2多孔氣墊表面上的小孔直徑為1.5～4mm，在爐管低溫帶和中溫帶區(qū)域上的表面小孔面分布密度為5～8孔/dm2。在爐管高溫帶區(qū)域上的表面小孔面分布密度為12~18孔/dm2。在爐管冷卻帶的表面小孔面分布密度為3～5孔/dm2。在爐管的加熱溫區(qū)設(shè)置中可以設(shè)置三帶，四帶直至六帶，但也可以免去低、中溫區(qū)段，只設(shè)置一帶高溫區(qū)和冷卻區(qū)段。
園形截面爐管中，正壓供H2多孔氣墊可由1～2根園形截面的不銹鋼管制成，在不同溫區(qū)上的供H2小孔，可以是園形小孔也可以是長(zhǎng)條形的切割槽孔。園形小孔直徑為1.2～2.5mm，槽形孔的寬度為B＝2mm長(zhǎng)為2～4mm。低溫和中溫區(qū)段上的小孔線密度為3～5孔/dm。高溫區(qū)段上小孔線密度為4～7孔/dm。冷卻區(qū)段上小孔線密度為2～3孔/dm。
本發(fā)明所使用的H2氣供氣壓力為爐內(nèi)外壓差，ΔP＝0.003～0.005MPa。
本發(fā)明舟皿的第一層多孔底板是用40～50μm不銹鋼篩網(wǎng)布制成，可保證在透氣的情況下，納米粉末不會(huì)漏出。
本發(fā)明舟皿的推舟方向與廢氣流排出方向相反，即沿著遠(yuǎn)離爐氣的點(diǎn)火口或廢氣回收管相反的方向推進(jìn)，并最終進(jìn)入水冷套，冷卻后方能出爐。推舟機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式或氣動(dòng)式液壓式均可。
本發(fā)明可以使用露點(diǎn)較低的(-15～-20)℃的H2氣作為還原氣體，也可使用常規(guī)分解氨爐生產(chǎn)并用分子篩除水后的(25％N2+75％H2)的混合氣體作為還原氣體。
本發(fā)明可以在600～650℃，40～60分，H2截面流量Q＝70～90ml/cm2·分，H2氣壓力ΔP＝0.003-0.005MPa，裝舟量為0.65～0.7克/cm2的條件下，將平均粒徑為50～70nm的，前驅(qū)體非晶氧化鎢粉末或蘭鎢粉末，一次還原成納米鎢粉，其SAXS平均粒徑為30～35.5nm，BET比表面為19～23m2/g。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、從生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)上提供了一種能連續(xù)化自動(dòng)化的將納米鎢的氧化物粉末直接還原成納米鎢粉的裝置，同時(shí)可用來(lái)還原其它納米金屬粉末。
2、在不采用其它工作氣體或抽氣泵的情況下，利用H2氣的正壓供氣可以將反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣迅速?gòu)牧蠈又信懦?。與常規(guī)還原爐相比。在H2氣壓力相同的情況下，本發(fā)明的由下向上的透氣墊式的供氣方式，實(shí)際上提高了料層中局部的H2氣分壓，從而提高了還原反應(yīng)速度，生產(chǎn)效率明顯提高。
3、反應(yīng)產(chǎn)物水蒸氣的順利排除，明顯的抑制了鎢粉顆粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，對(duì)納米鎢粉和其他納米金屬粉末的生產(chǎn)十分有利。
4、由于采用了透氣排水式舟皿，從而徹底解決了物料還原不均勻，和出爐前被水蒸氣重復(fù)氧化的癖病。
5、生產(chǎn)的納米鎢粉，平均粒徑≤35.5nm，粒徑分布寬度很窄45～50nm范圍。
6、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，容易推廣。
7、物料損失少，實(shí)收率高。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中推舟機(jī)構(gòu)1、爐門2、廢氣點(diǎn)火或回收管3、透氣舟皿4、納米氧化鎢粉末5、舟皿透氣底板6、爐管7、正壓供H2多孔氣墊8、加熱板9、排水氣流通道10、爐殼11、水冷套12、正壓供氣系統(tǒng)13、爐架14。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施方式。
實(shí)施例1制備產(chǎn)量為1.42噸/月的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐應(yīng)按下列設(shè)計(jì)。
1、爐管制備用厚度δ＝4.5mm的Cr25Ni20耐熱不銹鋼板或1Cr18Ni9Ti不銹鋼板，組合焊接制成二個(gè)矩形截面的長(zhǎng)方形爐管，其爐膛內(nèi)腔高H＝36mm，內(nèi)腔寬B＝146mm，爐管耐熱鋼部分總長(zhǎng)為2274mm，水冷套內(nèi)的爐管長(zhǎng)為665mm，爐體長(zhǎng)為1824mm，爐管高溫帶長(zhǎng)為1424mm，設(shè)為一帶加熱32KW，冷卻水套長(zhǎng)480mm。
2、正壓供H2多孔氣墊是用厚度δ＝1mm的不銹鋼板組合焊接而成，內(nèi)有5個(gè)氣體通道。多孔氣墊的總高為9mm，寬為143mm，長(zhǎng)為2941mm(含法蘭墊厚2mm)。在高溫區(qū)段上氣墊上部的小孔直徑φ＝4mm，面密度為18孔/dm2，爐頭低溫區(qū)段上小孔直徑φ＝2.5mm，面密度為8孔/dm2。水冷套區(qū)段上的小孔直徑φ＝2.5mm，面密度為5孔/dm23、雙底透氣式舟皿是用厚度δ＝1mm的Cr25Ni20或1Cr18Ni9Ti不銹鋼板制成，下底開(kāi)有φ＝2mm小孔，面密度為60孔/dm2上底是用孔徑為40μm的不銹鋼篩網(wǎng)布制成。舟皿長(zhǎng)L＝200mm寬B＝140mm高H＝21mm，兩底之間相距5mm，故上部排氣通道高度為6mm，服合，氣墊截面積∶舟皿截面積∶排氣通道截面積＝1.5∶3.5∶1的關(guān)系。
4、推舟方式為手工推舟，手工出舟。
實(shí)施例1效果在上述設(shè)計(jì)的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐中采用超聲噴霧熱轉(zhuǎn)換工藝生產(chǎn)的納米非晶氧化鎢前驅(qū)體粉末，在600℃；60分；H2氣壓力ΔP＝0.005MPa；H2截面流量為90ml/cm2·分；H2氣露點(diǎn)-15℃；推舟速度7.12舟/h；裝舟量為0.65g/cm2；每舟共裝185g的條件下，生產(chǎn)的納米鎢粉SAXS平均粒徑＝30.3nm、BET比表面積為23m2/g，鎢粉日產(chǎn)量(雙管)為47.4kg/日，與此同時(shí)，為了對(duì)比還原效果，將上述兩爐管中的正壓供H2多孔氣墊拆除，改為常規(guī)還原爐，供氣方式沿爐管軸線供H2氣。舟皿改為單底，不透氣舟皿，在其他還原工藝條件，完全相同的情況下，即使用的原料粉相同、還原溫度、保溫時(shí)間、推舟速度、裝舟量、H2氣截面流量、H2氣露點(diǎn)、日產(chǎn)量、等完全相同的情況下，按常規(guī)還原爐還原出的鎢粉，經(jīng)XRD檢測(cè)，還原不完全，仍含有WO2殘余氧化鎢相，而且，SAXS平均粒徑＝198nm，BET比表面為2.82m2/g，兩者相差甚遠(yuǎn)，說(shuō)明透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，在還原納米鎢粉時(shí)，其反應(yīng)速度快，效率高，可以有效的阻止納米鎢顆粒的長(zhǎng)大現(xiàn)象。綜合效益十分顯著。納米鎢粉月產(chǎn)量可達(dá)1.42噸/月。
實(shí)施例2制備一種園形爐管(單管)，日產(chǎn)量為8.3kg/日的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐應(yīng)按下列設(shè)計(jì)。
1、爐管制備用厚度為δ＝6mm，內(nèi)徑為φ70mm的Cr25Ni20耐熱不銹鋼管，長(zhǎng)為2.3米，其中水冷套占用長(zhǎng)度為450mm，爐體長(zhǎng)為1500mm，高溫帶長(zhǎng)為1.1米，加熱功率10KW，只設(shè)一段高溫帶，水冷套中可同時(shí)冷卻二個(gè)舟皿。
2、正壓供H2多孔氣墊是用直徑為φ＝12mm壁厚δ＝1.5mm的園形不銹鋼管制成，兩端孔呈堵塞狀，長(zhǎng)度L＝2.28米，兩端頭用夾頭固定在園形爐管底部，進(jìn)氣端口與爐管外部的進(jìn)氣管口相聯(lián)，并用卡頭固定。在高溫區(qū)段上氣墊上部的小孔直徑φ＝2.5mm，線分布密度8孔/dm。
3、舟皿用厚度為δ＝1mm 1Cr18Ni9Ti不銹鋼板卷成半園筒并焊接而成，半園的名義直徑φ＝65mm，下部沿軸線切開(kāi)。制成馬鞍形的兩個(gè)腳并騎在多孔氣墊鋼管兩邊，在半園形的舟皿中部，焊有一層(厚1.2mm)的不銹鋼方形托圈，并用另一個(gè)方形夾板把不銹鋼篩網(wǎng)壓緊。篩網(wǎng)用孔徑為50μm的不銹鋼網(wǎng)布。舟皿長(zhǎng)為220mm，裝粉處寬為60mm，每舟可裝92克還原物料，爐管的高溫區(qū)段內(nèi)可容納5個(gè)舟。
4、推舟方式為手工推舟，手工出舟實(shí)施例2效果在實(shí)施例2中設(shè)計(jì)的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐中，采用超聲噴霧熱轉(zhuǎn)換工藝生產(chǎn)的納米非晶氧化鎢前驅(qū)體粉末，在650℃；40分；H2氣壓力ΔP＝0.003MPa；H2截面流量為70ml/cm2·分；推舟速度5舟/h(或1舟/12min)；裝舟量為0.7g/cm2每舟共裝反應(yīng)物料92g/舟，日產(chǎn)量可達(dá)8.3kg/日納米鎢粉，其SAXS平均粒徑＝35.1nm、BET比表面積為19.2m2/g。與實(shí)施例1相仿，為了對(duì)比常規(guī)圓形單管還原爐，還原的鎢粉質(zhì)量和粒度情況，將正壓供H2氣墊管拆除，舟皿也采取單底不透氣舟皿，在其他還原條件完全相同的情況下，還原的鎢粉經(jīng)XRD檢測(cè)，鎢粉中含有極少量WO2。SAXS平均粒徑＝192nm、BET比表面積為2.78m2/g。
權(quán)利要求
1.一種透氣強(qiáng)排水式管式還原爐，包括推舟機(jī)構(gòu)(1)、爐門(2)、廢氣點(diǎn)火或回收管(3)、透氣舟皿(4)、納米氧化鎢粉(5)、舟皿透氣底板(6)、爐管(7)、正壓供H2多孔氣墊(8)、加熱板(9)、排水氣流通道(10)、爐殼(11)、水冷套(12)、正壓供氣系統(tǒng)(13)、爐架(14)；其特征在于爐管(7)的底部設(shè)有一個(gè)能夠正壓供H2氣的多孔氣墊(8)，多孔氣墊(8)的表面按不同密度均勻的開(kāi)有很多小孔，多孔氣墊(8)內(nèi)均勻的分成3～6路供氣通道并與各小孔聯(lián)通，在多孔氣墊的右端與外部正壓供氣系統(tǒng)(13)連接，以保證爐內(nèi)氣墊的H2氣壓降按線性分布；正壓透氣式供氣系統(tǒng)中，供H2氣的方向是由爐管底部垂直向上并穿過(guò)每個(gè)底部有孔的舟皿；舟皿結(jié)構(gòu)上，采用了雙層透氣式舟皿，舟皿的底部架空，在舟皿透氣底板(6)與多孔氣墊(8)之間形成一個(gè)H2氣均壓室，H2氣經(jīng)均壓緩沖后，再穿過(guò)舟皿的透氣底板(6)；反應(yīng)物料放在上層多孔舟底上，以保證多孔氣墊噴出的H2氣，在舟皿的第一第二層舟底之間再進(jìn)行一次緩沖、均壓過(guò)程；從正壓供氣多孔氣墊噴出的H2氣，通過(guò)控制H2氣的爐內(nèi)外壓差ΔP，保證新鮮的H2氣，能夠連續(xù)不斷地順利的穿過(guò)料層。
2.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于a、在矩形截面的爐管中，正壓供H2多孔氣墊，是由不銹鋼板組合焊接而成，其高度為H＝9～12mm，長(zhǎng)度和寬度與爐管相等，內(nèi)部分為3-6個(gè)氣體通道，表面開(kāi)有很多小孔，外形像扁平狀的長(zhǎng)條盒子；其兩端封閉并分別用螺釘固定在爐管底板上，一端開(kāi)有總進(jìn)氣口，并與外部的正壓供氣系統(tǒng)相聯(lián)；在爐管中多孔氣墊所占的橫截面積∶舟皿橫截面積∶廢氣排出通道截面積＝1.5∶3.5∶1。b、矩形爐管的正壓供H2多孔氣墊表面上的小孔直徑為1.5～4mm，在爐管低溫帶和中溫帶區(qū)域上的表面小孔面分布密度為5～8孔/dm2；在爐管高溫帶區(qū)域上的表面小孔面分布密度為12～18孔/dm2，在爐管冷卻帶的表面小孔面分布密度為3～5孔/dm2；在爐管的加熱溫區(qū)設(shè)置中設(shè)置3帶～6帶，或只設(shè)置一帶高溫區(qū)和冷卻區(qū)段。c、園形截面爐管中，正壓供H2多孔氣墊可由1～2根園形截面的不銹鋼管制成，在不同溫區(qū)上的供H2小孔為園形小孔或長(zhǎng)條形的切割槽孔；園形小孔直徑為1.2～2.5mm，槽形孔的寬度為B＝2mm長(zhǎng)為2～4mm；低溫和中溫區(qū)段上的小孔線密度為3～5孔/dm；高溫區(qū)段上小孔線密度為4～7孔/dm；冷卻區(qū)段上小孔線密度為2～3孔/dm。
3.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于所使用的H2氣供氣壓力為爐內(nèi)外壓差，ΔP＝0.003～0.005MPa。
4.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于舟皿的第一層多孔底板是用孔徑為40～50μm的不銹鋼篩網(wǎng)布制成，保證在透氣的情況下，納米粉末不會(huì)漏出。
5.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于舟皿的推舟方向與廢氣流排出方向相反，沿著遠(yuǎn)離爐氣的點(diǎn)火口或廢氣回收管相反的方向推進(jìn)，并最終進(jìn)入水冷套，冷卻后方能出爐；推舟機(jī)構(gòu)為機(jī)械式或氣動(dòng)式或液壓式。
6.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于；使用露點(diǎn)較低的-15～-20℃的H2氣作為還原氣體，或使用常規(guī)分解氨爐生產(chǎn)并用分子篩除水后的25％N2加75％H2的混合氣體作為還原氣體。
7.按照權(quán)利要求1所述的透氣強(qiáng)排水式納米鎢粉還原爐，其特征在于在600～650℃，40～60分，H2截面流量Q＝70～90ml/cm2·分，H2氣壓力ΔP＝0.003～0.005MPa，裝舟量為0.65～0.7克/cm2的條件下，將平均粒徑為50～70nm的，前驅(qū)體非晶氧化鎢粉末或蘭鎢粉末，一次還原成納米鎢粉，其SAXS平均粒徑為30～35.5nm，BET比表面為19～23m2/g。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種透氣強(qiáng)排水式管式還原爐，包括推舟機(jī)構(gòu)(1)、爐門(2)、廢氣點(diǎn)火或回收管(3)、透氣舟皿(4)、納米氧化鎢粉(5)、舟皿透氣底板(6)、爐管(7)、正壓供H
文檔編號(hào)F27B13/00GK1766510SQ20051008639
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者吳成義, 張麗英, 林濤, 李會(huì)謙, 汪莉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)