本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料制備納米粉體領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備及制備方法。

技術(shù)背景

電氣石屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，是以含硼的帶有附加陰離子的環(huán)狀硅酸鹽類礦物，主要化學(xué)成分為sio2、feo、fe2o3、b2o3、a12o3、na2o、mgo、li2o、mno2。分子式：xy3z6[si6o18][bo3]3(o,oh,f)4(x＝ca,k,na；y＝fe²⁺,mg²⁺,al,li,fe³⁺,m²⁺；z＝al,cr³⁺,fe³⁺)。電氣石具有永久性自發(fā)極化效應(yīng)，形成靜電場，能產(chǎn)生負(fù)離子并發(fā)射遠(yuǎn)紅外線。電氣石具有放射4-18μm波長的遠(yuǎn)紅外特性，而人體吸收遠(yuǎn)紅外線最佳波長為9.6μm。這些特性可用于環(huán)境友好與有益健康功能建材產(chǎn)品，并適用于人體保健材料。中國專利申請：201110400676.6，公開日2012.06.13，其中敘述了電氣石釋放的負(fù)離子數(shù)和顆粒尺寸成反比關(guān)系，指出顆粒尺寸越細(xì)釋放的負(fù)離子數(shù)越高，而顆粒尺寸越細(xì)釋放的遠(yuǎn)紅外波段更適合人體接受的波段?？梢婋姎馐募{米工藝對材料本身在環(huán)境友好產(chǎn)品的開發(fā)和利用中有著舉足輕重的作用。

現(xiàn)有的無機(jī)非金屬材料粉體加工方法主要有機(jī)械法、物理法、化學(xué)法等，這些工藝方法因其原理簡單而應(yīng)用廣泛。但由于電氣石硬度大，莫氏硬度7.0-7.5，用傳統(tǒng)的加工方法制作納米顆粒工藝?yán)щy，需要反復(fù)多次研磨才能制作納米顆粒，且產(chǎn)量極低。本發(fā)明針對上述問題提出的一種應(yīng)用高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備及制備方法，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，體積輕便，操作方便，通過調(diào)節(jié)不同的高電壓生產(chǎn)不同等級粒徑的納米電氣石。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備及制備方法，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，體積輕便，操作方便，通過調(diào)節(jié)高電壓，將不同高電壓能量切割電氣石表面，利用流動的保護(hù)氣體將粉體輸送到粉體分級室。該方法可以實(shí)現(xiàn)納米電氣石制作一次成型，操作方便簡單，可以穩(wěn)定生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)電氣石的納米粒徑在可控范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種應(yīng)用高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備及制備方法。該設(shè)備主要由高電壓工作室1、螺旋機(jī)2、冷凝裝置3、第一粉體分級室4、第二粉體分級室5、封閉管道6和鼓風(fēng)機(jī)7依次連接構(gòu)成封閉回路；高電壓工作室1兩級分別連接陽極棒8和陰極棒9；螺旋機(jī)2和高電壓工作室1由活動隔板分隔開，螺旋機(jī)2上設(shè)置進(jìn)料口10；冷凝裝置3上端封閉，下端連接高電壓工作室1，右側(cè)面連接封閉管道6；第一粉體分級室4和第二粉體分級室5分別連接第一粉體收集罐11和第一粉體收集罐12；鼓風(fēng)機(jī)7通過氣體過濾凈化裝置與高電壓工作室1連接。

將足量電氣石裝入進(jìn)料口10并關(guān)閉封口，關(guān)閉高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，利用真空泵將本發(fā)明中該用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備抽至真空狀態(tài)，接著關(guān)閉真空泵。打開高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，啟動螺旋機(jī)2，利用螺旋機(jī)2將電氣石預(yù)熱擠進(jìn)高電壓工作室1，關(guān)閉隔板。將氬氣罐連接至鼓風(fēng)機(jī)7，調(diào)節(jié)至本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備壓力為1-3個大氣壓后打開冷凝裝置3和鼓風(fēng)機(jī)7，待冷凝裝置3溫度穩(wěn)定在40-50攝氏度后，接通高電壓工作室的電源，電氣石被陽極棒和陰極棒之間的高電壓能量切割；形成的電氣石粉經(jīng)冷凝裝置3迅速冷卻凝固成納米顆粒，并隨循環(huán)氣流經(jīng)第一粉體分級室4和第二粉體分級室5，分別通過其連接的第一粉體收集罐11和第二粉體收集罐12得到不同粒徑的電氣石納米粉體。

調(diào)節(jié)高電壓工作室所連電源容量以改變高電壓，進(jìn)而控制高電壓工作室中陽極棒8和陰極棒9的高電壓能量，形成不同級別的高電壓能量，最終實(shí)現(xiàn)對電氣石納米粉體平均粒徑的調(diào)整。

本發(fā)明的設(shè)計原理采用不同等級的高電壓能量切割電氣石表面加工成納米粒子，并對粉體顆粒進(jìn)行等級分離。通過調(diào)整電源容量，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)納米粉體平均粒徑的調(diào)整，即粒徑區(qū)間可控制。該方法通過下述步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)挑選1-5cm的電氣石，清洗晾干后放入進(jìn)料口10，關(guān)閉進(jìn)料口封口；

(2)關(guān)閉高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，利用真空泵將本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備抽至真空狀態(tài)，然后關(guān)閉真空泵。

(3)通過螺旋機(jī)2將電氣石預(yù)熱并傳送到高電壓工作室1，關(guān)閉隔板。

(4)將氬氣罐連接至鼓風(fēng)機(jī)7，調(diào)節(jié)至本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備壓力為1-3個大氣壓后，打開冷凝裝置3和鼓風(fēng)機(jī)7。

(5)待冷凝裝置3溫度穩(wěn)定在40-50攝氏度后，接通高電壓工作室1的電源并控制電壓值為10-25kv，電氣石被陽極棒和陰極棒之間的高電壓能量切割。

(6)形成的電氣石粉經(jīng)冷凝裝置3迅速冷卻凝固成納米顆粒，并隨循環(huán)氣流經(jīng)第一粉體分級室4和第二粉體分級室5，分別通過其連接的第一粉體收集罐11和第二粉體收集罐12得到不同粒徑的電氣石納米粉體。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

將電氣石裝入進(jìn)料口10并關(guān)閉封口，關(guān)閉高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，利用真空泵將本發(fā)明中該用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備抽至真空狀態(tài)，接著關(guān)閉真空泵。打開高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，啟動螺旋機(jī)2，利用螺旋機(jī)2將電氣石預(yù)熱擠進(jìn)高電壓工作室1，關(guān)閉隔板。將氬氣罐連接至鼓風(fēng)機(jī)7，調(diào)節(jié)至本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備壓力為1個大氣壓后打開冷凝裝置3和鼓風(fēng)機(jī)7，待冷凝裝置3溫度穩(wěn)定在40-50攝氏度后，接通高電壓工作室1的電源，將高電壓工作室1的高電壓調(diào)節(jié)為10kv，電氣石被陽極棒和陰極棒之間的高電壓能量切割；形成的電氣石粉經(jīng)冷凝裝置3迅速冷卻凝固成納米顆粒，并隨循環(huán)氣流經(jīng)第一粉體分級室4和第二粉體分級室5，第一粉體收集罐11和第二粉體收集罐12收集到粒徑為300-400納米電氣石。

實(shí)施例2

將電氣石裝入進(jìn)料口10并關(guān)閉封口，關(guān)閉高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，利用真空泵將本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備抽至真空狀態(tài)，接著關(guān)閉真空泵。打開高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，啟動螺旋機(jī)2，利用螺旋機(jī)2將電氣石預(yù)熱擠進(jìn)高電壓工作室1，關(guān)閉隔板。將氬氣罐連接至鼓風(fēng)機(jī)7，調(diào)節(jié)至本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備壓力為2個大氣壓后打開冷凝裝置3和鼓風(fēng)機(jī)7，待冷凝裝置3溫度穩(wěn)定在40-50攝氏度后，接通高電壓工作室1的電源，將高電壓工作室1的高電壓調(diào)節(jié)為16kv，電氣石被陽極棒和陰極棒之間的高電壓能量切割；形成的電氣石粉經(jīng)冷凝裝置3迅速冷卻凝固成納米顆粒，并隨循環(huán)氣流經(jīng)第一粉體分級室4和第二粉體分級室5，第一粉體收集罐11和第二粉體收集罐12收集到粒徑為150-250納米電氣石。

實(shí)施例3

將電氣石裝入進(jìn)料口10并關(guān)閉封口，關(guān)閉高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔 板，利用真空泵將本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備抽至真空狀態(tài)，接著關(guān)閉真空泵。打開高電壓工作室1和螺旋機(jī)2的隔板，啟動螺旋機(jī)2，利用螺旋機(jī)2將電氣石預(yù)熱擠進(jìn)高電壓工作室1，關(guān)閉隔板。將氬氣罐連接至鼓風(fēng)機(jī)7，調(diào)節(jié)至本發(fā)明中用于高電壓法制備納米電氣石的設(shè)備壓力為2個大氣壓后打開冷凝裝置3和鼓風(fēng)機(jī)7，待冷凝裝置3溫度穩(wěn)定在40-50攝氏度后，接通高電壓工作室1的電源，將高電壓工作室1的高電壓調(diào)節(jié)為25kv，電氣石被陽極棒和陰極棒之間的高電壓能量切割；形成的電氣石粉經(jīng)冷凝裝置3迅速冷卻凝固成納米顆粒，并隨循環(huán)氣流經(jīng)第一粉體分級室4和第二粉體分級室5，第一粉體收集罐11和第二粉體收集罐12收集到粒徑為50-100納米電氣石。