CN105234424A

CN105234424A - 一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺

Info

Publication number: CN105234424A
Application number: CN201510654460.0A
Authority: CN
Inventors: 陈蛟华; 肖辉; 吴祖祥; 王志雄; 周贱华
Original assignee: HUNAN JINWANG BISMUTH CO Ltd
Current assignee: HUNAN JINWANG BISMUTH CO Ltd
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，属于纳米材料生产技术领域。本发明以石墨碳棒为阴极，金属银为阳极，使阴阳极中间产生高温电弧，将金属蒸发气化，银粉粒子随后进入粒子控制系统急剧冷却成纳米粒子，通过控制纳米粉体粒径的大小；生成的纳米粉体随气流进入收集系统，经粉体钝化箱钝化、真空包装后，放产品库。本发明工艺工序简单，工艺流程短，不产生大量废水，大大降低了企业生产成本。

Description

一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺

技术领域

本发明公开了一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，属于纳米材料生产技术领域。

背景技术

国内银粉的所有应用领域中，导电浆料制备用量最大，用量达1000吨/年。目前的应用几乎都采用银微粉（0.1～3微米），而纳米银粉（1nm～100nm）用量很少。但是，从近几年发表的科技文献和专利文献来看，用纳米银粉作为主体功能相制备导电浆料将成为发展趋势。传统的纳米银粉制备方式以银锭和硝酸的湿法还原硝酸银制备为主进行生产纳米银粉，研究者多半是在对湿法还原剂、分散剂、工艺参数上进行探索。虽然湿法制备工艺能够制备出合格的纳米银粉，但是不能避免湿法制备工艺中存在的银粉团聚问题，导致该工艺的产量以及收率上不来。利用银锭和硝酸制备硝酸银过程产生大量的氮氧化物造成环境污染且工作环境恶劣，湿法还原硝酸银制备纳米银粉工艺工序复杂，工艺流程长，且产生大量废水。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺点，通过设计优化，提出一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，该工艺工序简单，工艺流程短，不产生大量废水，大大降低了企业生产成本。

解决本发明技术问题目所采取的具体技术措施如下所述：一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，是以石墨碳棒为阴极，金属银为阳极，将阴极与阳极短暂的接触，接通电源，使其发生短路，再将阴极与阳极分开一定的距离，使阴阳极中间产生高温电弧，将金属在不断融化并蒸发气化，汽化后的银粉粒子随后进入粒子控制系统，银金属原子在此急剧冷却成纳米粒子，通过调节金属银粒子飞行路径和飞行时间来控制纳米粉体粒径的大小；生成的纳米粉体随气流进入收集系统，收集系统由一级旋风收尘与一级布袋收尘以及振动设备组成，收集下来的纳米银粉送至粉体钝化箱钝化，再经过真空包装后，放产品库；上述金属融化蒸发气化，粒子控制，纳米粉体收集，粉体钝化箱钝化以及真空包装全设计在惰性气体氛围中进行。

本发明的工艺特点：

1、直接用电解银为原料，省去制备硝酸银的工序中带来的成本以及废水废气的环境污染隐患；

2、本发明的工艺流程短，整个生产工艺工人只需通过监控来进行原料的添加以及对石墨碳棒电极的更换工作，大操作方便，可实现全自动化生产，大大降低人工成本；

3、本发明的环境友好，生产过程无废水、废气、废渣排放，大改善工人工作环境；

4、本发明没有传统湿法工艺的团聚困扰，钝化后的纳米银粉不容易氧化，性能稳定，产品质量高，产量高；本发明全程生产在真空和惰性保护气体下进行，确保产品无氧化隐患，切实提高产品质量。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细阐述。

附图1表示一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，按下列步骤进行：

1将1#电解银粉装入蒸发气化系统炉中，在该系统以石墨碳棒为阴极，1#电解银粉为阳极，将阴极与阳极短暂的接触，接通电源，使其发生短路，再将阴极与阳极分开一定的距离，使阴阳极中间产生高温电弧，将金属在不断融化并蒸发气化；

2、汽化后的银粉粒子随后进入粒子控制系统，银金属原子在此急剧冷却成纳米粒子，通过调节金属银粒子飞行路径和飞行时间来控制纳米粉体粒径的大小；

3、所生成的纳米粉体随气流进入收集系统；

4、收集下来的纳米银粉送至粉体钝化箱钝化；

5、再经过真空封装系统包装后，放产品库。

上述金属融化蒸发气化，粒子控制，纳米粉体收集，粉体钝化箱钝化以及真空包装全设计在惰性气体氛围中进行；惰性气体依靠罗茨泵控制循环。

所述的粉体钝化箱钝化的钝化操作是：①先将收集下来的纳米银粉送至粉体钝化箱，在标准大气压下，循环通纯氩气30min；控制好气体循环速度1500～3500m³/h；②用真空设备抽出氩气，在稳定粉体钝化箱气压10kPa下，充入第一次混合气体，循环60min；③抽出第一次混合气体，在稳定粉体钝化箱气压20kPa下，充入第二次混合气体，循环90min；④抽出第二次混合气体，在稳定粉体钝化箱气压10kPa下，充入第三次混合气体，循环180min；上述钝化过程均在室温下进行，无需搅拌纳米银粉体；所述第一次混合气体，第二次混合气体和第三次混合气体均是氧气和氩气的混合气体，其体积比1：19；所述充入第一次混合气体、第二次混合气体以及第三次混合气体的通气循环速度均是1500～3500m³/h。

所述的石墨碳棒为消耗品，需要定期检查更换，更换周期为3-5天。

所述的金属银为电解银，银含量≥99.5%。

Claims

1.一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，其特征是以石墨碳棒为阴极，金属银为阳极，将阴极与阳极短暂的接触，接通电源，使其发生短路，再将阴极与阳极分开一定的距离，使阴阳极中间产生高温电弧，将金属在不断融化并蒸发气化，汽化后的银粉粒子随后进入粒子控制系统，银金属原子在此急剧冷却成纳米粒子，通过调节金属银粒子飞行路径和飞行时间来控制纳米粉体粒径的大小；生成的纳米粉体随气流进入收集系统，收集系统由一级旋风收尘与一级布袋收尘以及振动设备组成，收集下来的纳米银粉送至粉体钝化箱钝化，再经过真空包装后，放产品库；上述金属融化蒸发气化，粒子控制，纳米粉体收集，粉体钝化箱钝化以及真空包装全设计在惰性气体氛围中进行。

2.根据权利要求1所述的一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，其特征还在于：所述的粉体钝化箱钝化的钝化操作是：①先将收集下来的纳米银粉送至粉体钝化箱，在标准大气压下，循环通纯氩气30min；控制好气体循环速度1500～3500m³/h；②用真空设备抽出氩气，在稳定粉体钝化箱气压10kPa下，充入第一次混合气体，循环60min；③抽出第一次混合气体，在稳定粉体钝化箱气压20kPa下，充入第二次混合气体，循环90min；④抽出第二次混合气体，在稳定粉体钝化箱气压10kPa下，充入第三次混合气体，循环180min；上述钝化过程均在室温下进行，无需搅拌纳米银粉体；所述第一次混合气体，第二次混合气体和第三次混合气体均是氧气和氩气的混合气体，其体积比1：19；所述充入第一次混合气体、第二次混合气体以及第三次混合气体的通气循环速度均是1500～3500m³/h。

3.根据权利要求1所述的一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，其特征还在于：所述的石墨碳棒为消耗品，需要定期检查更换，更换周期为3-5天。

4.根据权利要求1所述的一种电弧炉气化法生产纳米银粉的工艺，其特征还在于：所述的金属银为电解银，银含量≥99.5%。