專利名稱：生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于納米材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生產(chǎn)高純納米 級氧化鉍微粉的設(shè)備。
背景技術(shù)：
納米氧化鉍(Bi203 )粉末由于具有較高的表面積，且表面原子數(shù)與體積原 子數(shù)之比隨著粒徑減小而急劇增大，從而體現(xiàn)出了顯著的尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、 表面效應(yīng)，甚至是量子尺寸效應(yīng)與宏觀隧道效應(yīng)。這些特性使得高純納米級氧 化鉍微粉作為一種電子功能粉體摻雜材料具有某些優(yōu)異的性能，廣泛用于顯示 元器件、敏感元器件、介電陶瓷電子元器件等的生產(chǎn)中。并可用作有機(jī)合成催 化劑、特種玻璃、化纖品i燃劑等等。由于以上原因，納米氧化鉍(Bi203 )粉 體的研究受到科技界的廣泛重視而非常迅速發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了多種多樣 的制備方法，最普遍的是氣體冷凝法、濺射法、爐內(nèi)熱分解法、激光化學(xué)氣相 合成及化學(xué)還原法等方法，但上述方法都存在一定缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在設(shè)備的 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，往往需要昂貴的真空反應(yīng)室或真空收集室，操作和使用不方便， 或污染環(huán)境，不能投入工業(yè)化批量生產(chǎn)。
為了克服上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型人曾于2007年12月10日向中國專利 局提出過"高純納米級氧化鉍微粉的生產(chǎn)方法"發(fā)明專利申請(公開 號(hào)CN101186337，
公開日2008年05月28日)。該申請由于釆用現(xiàn)有技術(shù)的電
弧爐熔化金屬鉍，不利于金屬鉍蒸發(fā)氣化，導(dǎo)致高純納米級氧化鉍微粉產(chǎn)量不 高
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提出了一種生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微 粉的設(shè)備。利用該設(shè)備所生產(chǎn)的氧化鉍微粉，雜質(zhì)含量低，產(chǎn)品自動(dòng)分級，粒 度可控。
本實(shí)用新型解決問題的技術(shù)方案是 一種生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè) 備，是由帶底陰極的電弧爐、反應(yīng)器、旋風(fēng)收塵器、脈沖布袋收塵器和負(fù)壓引 風(fēng)機(jī)依次通過導(dǎo)管連接而咸；所述帶底陰極的電弧爐是在爐殼的底部安裝工作 層和安全層整體加工而成的底陰極，安全層上面連接消耗層；爐殼的上側(cè)部開 設(shè)直通爐膛上方的出氣口，該出氣口通過高溫導(dǎo)管連接反應(yīng)器；所述的反應(yīng)器 上有空氣吸入口，煙氣排出口和循環(huán)水冷卻裝置，反應(yīng)器的底部有積粉排出口； 所述脈沖布袋收塵器的濾袋材質(zhì)釆用滌綸針刺氈聚四氟乙烯覆膜。
由于本實(shí)用新型的帶底陰極的電弧爐，電弧放電產(chǎn)生熱輻射，以及陰極發(fā) 射電子效應(yīng)，使?fàn)t殼的底部工作層的溫度升高。鉍蒸氣不僅在電極附近生成， 而且在爐膛上方一定的空間中也積聚生成。這表明，鉍蒸氣的生成量是要一定 的溫度為條件，并不是電極本身的作用，之所以在電極附近易于產(chǎn)生鉍蒸氣， 是由于在電極局部有適合的溫度場?；谝陨蠈?shí)驗(yàn)與分析，本實(shí)用新型提出控 制電弧爐弧區(qū)的溫度為3000-350(TC,將可以大幅度提高電弧法生產(chǎn)鉍蒸氣的產(chǎn) 氣率，因而可以提高納米級氧化鉍微粉的產(chǎn)量。
本實(shí)用新型的負(fù)壓引風(fēng)機(jī)是帶底陰極的電弧爐的負(fù)壓產(chǎn)生裝置，也是整個(gè) 設(shè)備系統(tǒng)煙氣及氧化鉍微粉輸送的動(dòng)力源。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本秀用新型取得的技術(shù)效果是
①利用帶底陰極的電弧爐加熱熔化精鉍，經(jīng)蒸發(fā)產(chǎn)生鉍蒸氣，由于反應(yīng)是 在大量過量氧氣參與的情況下完成，時(shí)間短，生成的納米級氧化鉍微粉粒度很 細(xì)。② 本實(shí)用新型的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級，粒度細(xì)且粒度分布較窄，可滿足不同 檔次、不同層次的客戶需求。既易于控制產(chǎn)品的純度又利于控制產(chǎn)品的粒度。
③ 本實(shí)用新型整個(gè)生產(chǎn)工藝無需破碎，工藝簡單，對設(shè)備的要求不高，能 耗低，操作方便、安全，制備過程不使用高壓氧氣，防止了經(jīng)霧化后的金屬鉍 微細(xì)液珠存在的燃燒與爆炸的隱患，同時(shí)可降低成本。
④ 本實(shí)用新型設(shè)備的特點(diǎn)在于控制帶底陰極的電弧爐弧區(qū)內(nèi)的溫度，使精 鉍在爐膛內(nèi)大面積揮發(fā)產(chǎn)生鉍蒸氣，可以大幅度提高納米級氧化鉍微粉的產(chǎn)量， 同時(shí)釆用在安全層上面連接消耗層，更換裝一次消耗層可以熔化多爐精鉍，陽 極棒幾乎不產(chǎn)生消耗，從而提高了生成效率。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1帶底陰極的電弧爐；2反應(yīng)器；3旋風(fēng)收塵器；4脈沖布袋收塵 器；5負(fù)壓引風(fēng)機(jī)；6、 7、'8、 9導(dǎo)管；10工作層；11安全層；12消耗層；13 出氣口； 14空氣吸入口； 15煙氣排出口； 16循環(huán)水冷卻裝置；17積粉排出口 18排氣簡。
具體實(shí)施方式
一種生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè)備，是由帶底陰極的電弧爐1、反應(yīng)器 2、旋風(fēng)收塵器3、脈沖布袋收塵器4和負(fù)壓引風(fēng)機(jī)5依次通過導(dǎo)管6、導(dǎo)管7、 導(dǎo)管8及導(dǎo)管9連接而成；所述帶底陰極的電弧爐1是在爐殼的底部安裝工作 層10和安全層11整體加工而成的底陰極，安全層11上面連接消耗層12;爐殼 的上側(cè)部開設(shè)直通爐膛上方的出氣口 13，該出氣口 13通過高溫導(dǎo)管6連接反應(yīng) 器；所述的反應(yīng)器2上有空氣吸入口 14，煙氣排出口 15和循環(huán)水冷卻裝置16，反應(yīng)器2的底部有積粉排出口 17;所述脈沖布袋收塵器4的濾袋材質(zhì)采用滌綸 針刺氈聚四氟乙烯覆膜。
利用本設(shè)備生產(chǎn)高純納米級氧化鎮(zhèn)微粉的方法，是按下列工藝步驟生產(chǎn)
a、 將含量99. 99%的精鎮(zhèn)加入帶底陰極的電弧爐1中，將鉍錠加熱熔化，在 溫度3000-350(TC，壓力0. 6-0. 95個(gè)大氣壓的條件下，使精鎮(zhèn)氣化產(chǎn)生鉍蒸氣；
b、 鎮(zhèn)蒸氣經(jīng)負(fù)壓沿高溫導(dǎo)管6吸入送入反應(yīng)器2后，與送入反應(yīng)器中空氣 吸入口 14進(jìn)來的的空氣匯合，高溫鉍蒸氣被負(fù)壓氧化吸收生成納米級固態(tài)氧化 鉍顆粒，同時(shí)，反應(yīng)器2吸入冷空氣后，煙氣溫度降為17(TC左右，經(jīng)循環(huán)水冷 卻裝置16冷卻，部分較粗顆粒氧化鉍微粉積集在反應(yīng)器底部經(jīng)積粉排出口 17 排出送回步驟a的帶底陰極的電弧爐1中，未積集的氧化鉍微粉與煙氣一起進(jìn) 入旋風(fēng)收塵器3;所述的旋風(fēng)收塵器3選用型號(hào)為CLK-06OO旋風(fēng)收塵器；
c、 在旋風(fēng)收塵器3中，夾帶著氧化鉍微粉的煙氣經(jīng)旋風(fēng)收塵，粒徑在2-10 Mm的氧化鉍微粉被收集，經(jīng)排出、人工裝袋成產(chǎn)品；
d、 經(jīng)c步驟排出的含塵煙氣，再經(jīng)脈沖布袋收塵器4收塵，得到平均粒徑 為l)im的高純納米級氧化鉍微粉產(chǎn)品，直接進(jìn)行人工裝袋(25kg/袋)即可出 售；布袋尾氣經(jīng)由負(fù)壓引風(fēng)機(jī)5尾部的排氣簡18排往大氣。
權(quán)利要求1、一種生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備由帶底陰極的電弧爐(1)、反應(yīng)器(2)、旋風(fēng)收塵器(3)、脈沖布袋收塵器(4)和負(fù)壓引風(fēng)機(jī)(5)依次通過導(dǎo)管(6、7、8、9)連接而成；所述帶底陰極的電弧爐(1)是在爐殼的底部安裝工作層(10)和安全層(11)整體加工而成的底陰極，安全層(11)上面連接消耗層(12)；爐殼的上側(cè)部開設(shè)直通爐膛上方的出氣口(13)，該出氣口(13)通過高溫導(dǎo)管(6)連接反應(yīng)器；所述的反應(yīng)器(2)上有空氣吸入口(14)，煙氣排出口(15)和循環(huán)水冷卻裝置(16)，反應(yīng)器(2)的底部有積粉排出口(17)；所述脈沖布袋收塵器(4)的濾袋材質(zhì)采用滌綸針刺氈聚四氟乙烯覆膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè)備，其特征在于 所述的負(fù)壓引風(fēng)機(jī)(5)是帶底陰極的電弧爐(1)的負(fù)壓產(chǎn)生裝置，也是整個(gè) 設(shè)備系統(tǒng)煙氣及氧化鉍微粉輸送的動(dòng)力源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)高純納米級氧化鉍微粉的設(shè)備，屬于納米材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。該設(shè)備由帶底陰極的電弧爐(1)、反應(yīng)器(2)、旋風(fēng)收塵器(3)、脈沖布袋收塵器(4)和負(fù)壓引風(fēng)機(jī)(5)依次通過導(dǎo)管(6、7、8、9)連接而成；利用該設(shè)備所生產(chǎn)的氧化鉍微粉，雜質(zhì)含量低，產(chǎn)品自動(dòng)分級，粒度可控。
文檔編號(hào)C01G29/00GK201276427SQ20082015867
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者吳祖祥, 戴艷平 申請人:湖南金旺實(shí)業(yè)有限公司