CN115893448B - 超氧化钾粉末制备装置及利用其制备超氧化钾粉末的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超氧化钾粉末制备装置及利用其制备超氧化钾粉末的方法，涉及超氧化钾制备技术领域，包括反应容器、熔钾罐以及空气压缩机，反应容器的顶部安装有出料盘，出料盘包括旋转喷头和若干围绕旋转喷头设置的出风口，旋转喷头的侧壁上设置有若干喷口，旋转喷头与熔钾罐通过进料管连接；反应容器的外围套设有导风组件。借此，本方案中的旋转喷头向四周喷洒液态钾，这种设计使得液态钾的分布范围更广。导风组件的引入，使得压缩空气分为了两部分，一部分为液态钾反应供氧；另一部分可以带走超氧化钾粉末上的温度加速超氧化钾粉末冷却速度，又可以打散超氧化钾粉末，避免超氧化钾粉末结块。

Description

超氧化钾粉末制备装置及利用其制备超氧化钾粉末的方法

技术领域

本发明涉及超氧化钾制备技术领域，具体地说，涉及超氧化钾粉末制备装置及利用其制备超氧化钾粉末的方法。

背景技术

超氧化钾，一级氧化剂，可以作为制氧剂应用于航空航天、潜艇技术、矿井急救等领域。在密闭环境中，人体呼吸时产生的二氧化碳、水分均可以与超氧化钾发生反应，产生人体生存所必需的氧气。

在传统的超氧化钾制备过程中，一般采用氢氧化钾与双氧水作为原料进行反应。然而上述制备方法制造的超氧化钾粉末纯度较低，所以人们又采用了金属钾和氧气在高温环境下反应，制备超氧化钾的方法。例如在2018.04.06公开的中国专利，公开号为CN107879361A，其公开了“一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法”，其技术内容为：“包括如下步骤：液态钾与压缩空气通过内外嵌套的喷枪进行雾化处理制得超氧化钾粉末；喷枪包括供压缩空气流动的外腔体，以及供液态钾流动的内腔体；压缩空气的流速为6-8米/秒，液态钾的流速为0.3-0.5米/秒；液态钾与压缩空气的反应温度为260-300℃。按照如上方法制得的超氧化钾粉末中含氧量大于31%，体密度可达到0.565 g/cm³，采用以上方法制得的超氧化钾粉末可用于生产65型－钾空气再生药板和隔绝式自救器中生氧剂。”

然而上述方法中存在以下缺陷：一是液态钾从内腔体喷出后尚未扩散便开始与氧气发生反应，这导致液态钾无法与氧气充分接触，因此会导致液态钾无法与氧气充分发生反应，导致副产物增多，如氧化钾、过氧化钾。如果液态钾的流量过快，还会导致超氧化钾包裹住金属钾，出现结块的问题。二是没有冷却手段，这会导致反应生成的超氧化钾出现结块的问题。喷枪喷出的液态金属钾为小液滴状，此时反应后生成的超氧化钾则为粉末状。但空气和液态钾是持续进入反应容器的，即整个过程是持续进行的。由于钾与氧反应放热，因此反应容器内的温度会持续上升，当温度超过一定范围后，超氧化钾粉末在得不到冷却的情况下会在下降过程中发生粘连结块的问题。

综上可知，现有技术在实际使用上存在以下缺点：一是喷枪喷出的液态钾无法与氧气充分反应；二是缺乏有效的冷却手段，使得超氧化钾粉末容易粘连结块。所以，有必要针对上述缺点加以改进。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种超氧化钾粉末制备装置及利用其制备超氧化钾粉末的方法，旨在解决现有技术中液态钾无法与氧气充分反应，以及制成的超氧化钾粉末因未充分冷却而造成粘连结块的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

超氧化钾粉末制备装置，包括反应容器、熔钾罐以及空气压缩机，所述反应容器的顶部安装有出料盘，所述出料盘包括旋转喷头和若干围绕旋转喷头设置的出风口，旋转喷头的侧壁上设置有若干喷口，所述旋转喷头与熔钾罐通过进料管连接；所述反应容器的外围套设有导风组件，导风组件与空气压缩机之间安装有抽风管道，导风组件与反应容器之间安装有进风管道，导风组件与出料盘之间安装有出风管道。

其中，所述旋转喷头位于出料盘与反应容器底部之间，旋转喷头包括储料腔和若干围绕储料腔设置的出料道，所述储料腔与进料管转动连接，所述出料道的一端与储料腔连通，出料道的另一端与喷口连接。

其中，所述出料道为弧形，若干弧形的出料道围绕储料腔均匀排列。

其中，所述储料腔与进料管之间安装有密封垫圈。

其中，所述出料盘包括热风腔，所述热风腔中安装有加热管，出风管道和若干出风口均与热风腔连通。

其中，所述出风管道包括预热段与通风段，通风段位于预热段与导风组件之间，预热段的一端与热风腔连接，所述预热段套设在进料管的外围。

其中，所述反应容器的底部安装有密封绞龙。

其中，所述导风组件与反应容器的底部之间安装有过滤网和若干导风栅格，导风栅格位于过滤网与进风管道之间，过滤网围绕反应容器的内壁设置。

一种利用超氧化钾粉末制备装置制备超氧化钾粉末的方法，包括以下步骤：

步骤1，预热；

将金属钾放入到熔钾罐进行加热并搅拌，加热温度80-130℃，搅拌速度120-300r/min，直到金属钾处于液态状态；同时，加热管开始为热风腔中的空气进行预热，预热完成后的高温空气温度为100-180℃；

步骤2，点火；

液态钾通过进料管到达旋转喷头，旋转喷头转动着将液态钾向四周喷洒，形成雾状液态钾；同时，高温空气通过出风口到达反应容器，高温空气在与雾状液态钾接触后，点燃雾状液态钾；其中，液态钾的流速为0.4-0.8m/s，高温空气通过出风口流速9.0-12.3m/s；

步骤3，持续反应；

在步骤2进行的同时，空气压缩机和制氧机分别将压缩空气与氧气注入导风组件，形成富氧空气，富氧空气温度为a，含水量为b，氧含量为c，a≤23℃，b≤0.7%，30%≤c≤60%；此时进风管道关闭，压缩空气通过通风段到达预热段，然后压缩空气沿着预热段到达热风腔；检测反应容器内部温度，当内部温度≥380℃时，加热管停止加热，进风管道开启，一部分富氧空气通过进风管道进入反应容器；

步骤4，尾气处理；

在步骤2进行的同时，雾状液态钾燃烧产生的废气通过废气管道到达沉降罐，废气完成沉降后通过尾气管道到达除尘罐，除尘罐中的喷淋组件开启；废气在从反应容器排出的过程中，一般会携带5%-10%的反应产物一起排出，为了避免浪费，废气需要先在沉降罐中静置，以方便大颗粒反应产物能够下落收集；然而废气中还含有一小部分小颗粒反应产物，为避免污染空气，通过喷淋的方式将小颗粒反应产物溶解；

步骤5，材料收集；

在步骤2进行的同时，密封绞龙启动，雾状液态钾燃烧产生的超氧化钾粉末和部分超氧化钾粉末粘连结块进入密封绞龙，密封绞龙在破碎结块的同时，将超氧化钾粉末向储存装置输送，完成收集。

其中，超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.74%之间，体密度在0.55-0.58g/cm³之间。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

一是，改变了现有技术中向下喷洒液态钾的技术方案，本方案中的旋转喷头向四周喷洒液态钾，这种设计使得液态钾的分布范围更广，与空气的接触面积更大。

二是，导风组件的引入，使得压缩空气分为了两部分，一部分为液态钾反应供氧；另一部分可以带走超氧化钾粉末上的温度加速超氧化钾粉末冷却速度，又可以打散超氧化钾粉末，避免超氧化钾粉末结块，还可以为液态钾反应供氧，增加超氧化钾粉末的生成含量，减少副产物的产生。

三是，预热段的存在使得压缩空气在被加热管加热前先进行预热，减少其加热时间，从而减少了能源的消耗。

四是，按照本方案提供的制备方法制造的超氧化钾粉末，在金属钾纯度为99%时，超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.75%之间，体密度在0.54-0.59g/cm³之间，符合应用标准。

附图说明

图1是超氧化钾粉末制备装置的主视图；

图2是超氧化钾粉末制备装置的剖视图；

图3是出料盘的剖视图；

图4是旋转喷头的俯剖视图；

图5是旋转喷头的剖视图；

图6是超氧化钾粉末制备装置的结构图；

图7是超氧化钾粉末的制备流程图。

在图中：1-反应容器，11-出料盘，111-旋转喷头，112-出风口，113-储料腔，114-出料道，115-喷口，116-密封垫圈，117-热风腔，118-加热管，12-导风组件，13-进风管道，14-出风管道，142-预热段，141-通风段，15-密封绞龙，16-过滤网，17-导风栅格，18-制氧机，181-运输管道，19-废气管道，2-熔钾罐，21-进料管，3-空气压缩机，31-抽风管道，4-沉降罐，5-除尘罐。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

超氧化钾粉末制备装置，包括反应容器1、熔钾罐2以及空气压缩机3，所述反应容器1的顶部安装有出料盘11，所述出料盘11包括旋转喷头111和若干围绕旋转喷头111设置的出风口112，旋转喷头111的侧壁上设置有若干喷口115，所述旋转喷头111与熔钾罐2通过进料管21连接；所述反应容器1的外围套设有导风组件12，导风组件12与空气压缩机3之间安装有抽风管道31，导风组件12与反应容器1之间安装有进风管道13，导风组件12与出料盘11之间安装有出风管道14。熔钾罐2用于储存熔化的液态钾，液态钾通过进料管21送入到旋转喷头111，同时空气压缩机3将压缩空气通过抽风管道31、导风组件12以及出风管道14输送到出料盘11，然后再通过出风口112输送到反应容器1中。由于旋转喷头111的喷口115位于其侧壁，因此液态钾会沿着喷口115朝着旋转喷头111的周向喷出，形成雾化。而现有技术中的液态钾是朝向反应罐的底部喷出的，因此，本方案中的液态钾在反应容器1中分布范围更广，从而使得钾与空气的接触面积更大，这使得钾与空气中的氧能够发生更充分的反应，进而使得反应产物中超氧化钾的含量更高，副产物的含量减少，提高了纯度。在现有技术中，只有喷枪进行空气供给，这会导致氧气供给速度无法匹配反应速度，从而使得反应产物中，超氧化钾的含量降低，氧化钾、过氧化钾等副产物的含量上升，影响最终品质。而在本方案中，导风组件12为反应容器1提供了额外的供氧通道。导风组件12通过进风管道13将压缩空气输送进反应容器1，压缩空气中的氧气会对反应进行及时的补充，以提高反应产物的选择性，增加超氧化钾的含量。钾与氧气反应时会释放大量的热，在现有技术中，反应产物超氧化钾粉末只能依靠自由落体进行冷却。想要超氧化钾粉末获得足够的冷却，就需要加高反应罐，这使得整个装置的高度无法减小，对检修人员造成影响。而且，在超氧化钾粉末下落的过程中，高温的超氧化钾粉末会粘连在一起形成结块，结块会导致超氧化钾使用不便。但是，本方案中的导风组件12可以向反应容器1输送冷风来加速超氧化钾粉末冷却。进风管道13与反应容器1的连接点处于旋转喷头111的下方，由于钾与氧气反应时会导致氧气消耗，这使得旋转喷头111附近会出现负压状态，通过进风管道13进入的压缩空气会形成高速风填补负压区域，而高速风又会带走超氧化钾粉末的温度，从而实现了超氧化钾粉末的冷却。并且高速风会将超氧化钾粉末吹散，从而避免了超氧化钾粉末粘连结块。

在本方案中，为了使得液态钾能够被旋转喷头111均匀地洒向四周，我们需要使得旋转喷头111处于转动状态。想要使得旋转喷头111处于转动，我们可以通过电机、齿轮等机构带动旋转喷头111转动。但这些机构造成了旋转喷头111的结构复杂，使其不容易检修。为此，所述旋转喷头111位于出料盘11朝向反应容器1底部的一面，旋转喷头111包括储料腔113和若干围绕储料腔113设置的出料道114，所述储料腔113与进料管21转动连接，所述出料道114的一端与储料腔113连通，出料道114的另一端与喷口115连接。出料道114与喷口115的口径较小，一般在0.8mm-2.3mm之间，这使得液态钾在喷洒过程中，液态钾会对出料道114造成反作用力，从而可以推动旋转喷头111转动。然而，如果出料道114是直线，这就使得旋转喷头111只会出现横移，而无法转动，因此，所述出料道114为弧形，若干弧形的出料道114围绕储料腔113均匀排列。出料道114需要存在一定的角度，即出料道114可是折线也可以是弧线，但折线存在积料的问题，所以出料道114优选为弧形。为了方便旋转喷头111能够平稳转动，若干出料道114需要均匀围绕储料腔113设置。

为了避免出现液态钾从旋转喷头111顶部喷出的问题，优选的，所述储料腔113与进料管21之间安装有密封垫圈116。

为了方便将液态钾均匀地配送到出料道114，优选的，所述储料腔113为圆台。

钾想要与氧发生充分的反应生产超氧化钾，这需要一个合适的反应温度。而钾的熔点为64℃左右，这无法为反应提供合适的温度。为此，我们需要对空气进行加热。优选的，所述出料盘11包括热风腔117，所述热风腔117中安装有加热管118，出风管道14和若干出风口112均与热风腔117连通。本方案中的加热管118有多种选择，例如电加热管、高温介质加热管等，通过加热管118对空气进行加热，使其温度到达合适的反应温度，减少副产物的产生。

在本方案中，导风组件12将压缩空气分为了两部分，一部分通过出风管道14送入出料盘11，另一部分通过进风管道13送入了反应容器1。为了使得超氧化钾粉末快速降温，空气压缩机3为制冷除湿的风机，目的是产生低温干燥的压缩空气。但这也造成了压缩空气在进入热风腔117后加热时间过长，从而导致能源消耗增加。为此，所述出风管道14包括预热段142与通风段141，通风段141位于预热段142与导风组件12之间，预热段142的一端与热风腔117连接，所述预热段142套设在进料管21的外围。液态钾的温度远高于室温，这种设计使得低温的压缩空气被液态钾的余温预热，从而减少了加热管118的加热时间，有效地减少了能源的消耗。

虽然本方案对超氧化钾粉末进行了冷却处理，但依旧存在超氧化钾粉末结块的可能。为此，所述反应容器1的底部安装有密封绞龙15。密封绞龙15可以将接收到的超氧化钾粉末进行挤压破碎，这使得结块被破碎成粉末。

如果进风管道13只是简单地连通导风组件12与反应容器1，即进风管道13的出风角度无法调节，那么会导致超氧化钾粉末出现四散乱飘的问题。所以，所述导风组件12与反应容器1的底部之间安装有过滤网16和若干导风栅格17，导风栅格17位于过滤网16与进风管道13之间，过滤网16围绕反应容器1的内壁设置。导风栅格17可以调整进风角度，使得压缩空气能够按照我们需要的角度去冷却超氧化钾粉末；而过滤网16则是为了避免超氧化钾粉末通过进风管道13到达外界。

为了提高压缩空气中的氧含量，减少副产物的产生，优选的，还包括制氧机18，所述制氧机18与导风组件12之间安装有运输管道181。制氧机18制造的氧气与压缩空气在导风组件12中混合，使得压缩空气变成富氧空气，从而有效地增加了超氧化钾粉末的产生。

为了方便将废气排出，优选的，反应容器1的侧壁上安装有废气管道19。

一种制备超氧化钾粉末的方法，包括：

步骤1，预热；

将金属钾放入到熔钾罐2进行加热并搅拌，加热温度80-130℃，搅拌速度120-300r/min，直到金属钾处于液态状态；同时，加热管118开始为热风腔117中的空气进行预热，预热完成后的高温空气温度为100-180℃；

步骤2，点火；

液态钾通过进料管21到达旋转喷头111，旋转喷头111转动着将液态钾向四周喷洒；同时，高温空气通过出风口112到达反应容器1，在与液态钾接触后，点燃液态钾；液态钾的流速为0.4-0.8m/s，高温空气通过出风口的流速9.0-12.3m/s；

步骤3，持续反应；

在步骤2进行的同时，空气压缩机3和制氧机18分别将压缩空气与氧气注入导风组件12，形成富氧空气，富氧空气温度为a，含水量为b，氧含量为c，a≤23℃，b≤0.7%，30%≤c≤60%；此时进风管道13关闭，压缩空气通过通风段141到达预热段142，沿着预热段142到达热风腔117；检测反应容器1内部温度，当内部温度≥380℃时，加热管118停止加热，进风管道13开启，一部分富氧空气通过进风管道13进入反应容器1；

为了避免其他副产物的产生，我们需要减少压缩空气中水分的含量。为了增加超氧化钾的产生，我们需要增加压缩空气中氧气的含量，但如果氧气含量过高，那么会导致反应过于剧烈，进而使得反应不可控，所以我们需要将氧气含量控制在一定范围中。

步骤4，尾气处理；

在步骤2进行的同时，雾状液态钾燃烧产生的废气通过废气管道19到达沉降罐4，废气完成沉降后通过尾气管道到达除尘罐5，除尘罐5中的喷淋组件开启；废气在从反应容器1排出的过程中，一般会携带5%-10%的反应产物一起排出，为了避免浪费，废气需要先在沉降罐4中静置，以方便大颗粒反应产物能够下落收集。然而废气中还含有一小部分小颗粒反应产物，为避免污染空气，本方案通过喷淋的方式将小颗粒反应产物溶解。

步骤5，材料收集；

在步骤2进行的同时，密封绞龙15启动，雾状液态钾燃烧产生的超氧化钾粉末和部分超氧化钾粉末粘连结块进入密封绞龙15，密封绞龙15在破碎结块的同时，将超氧化钾粉末向储存装置输送，完成收集。

值得注意的是，本方案中的雾状液态钾与液态钾，其本质上均为金属钾，只是因本方案需要而改变了其形态。

实施例2：

选取纯度为97.5%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度100℃，搅拌速度150r/min；高温空气温度为150℃，液态钾的流速为0.6m/s，高温空气流速10.0m/s，富氧空气温度为20℃，含水量为0.5%，氧含量为35%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为6-9目。

实施例3：

选取纯度为98.0%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度100℃，搅拌速度150r/min；高温空气温度为150℃，液态钾的流速为0.6m/s，高温空气流速10.0m/s，富氧空气温度为20℃，含水量为0.5%，氧含量为35%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为10-14目。

实施例4：

选取纯度为98.5%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度100℃，搅拌速度150r/min；高温空气温度为150℃，液态钾的流速为0.6m/s，高温空气流速10.0m/s，富氧空气温度为20℃，含水量为0.5%，氧含量为35%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为12-16目。

实施例5：

选取纯度为99.0%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度100℃，搅拌速度150r/min；高温空气温度为150℃，液态钾的流速为0.6m/s，高温空气流速10.0m/s，富氧空气温度为20℃，含水量为0.5%，氧含量为35%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为8-14目。

对实施例2-实施例5制得的超氧化钾粉末进行含氧量和体密度的测试。

含氧量的测试方法为：采用质量百分数为1%的硝酸钴溶液(相对于超氧化钾粉末过量)，对超氧化钾粉末进行滴定。

组装好滴定所用的反应器，称取质量为m₀；在反应器中加入1-2g超氧化钾进行称量，称取质量为m₁；超氧化钾粉末的质量为m₁-m₀。对超氧化钾粉末进行滴定，待反应完全并降至室温后，称取反应后整个装置的质量为m₂。有效氧的含量X(％)＝(m₁-m₀)/(m₁-m₂)。

体密度测试方法：称取质量m＝30g的样品，放入直径为d的圆柱筒中，采用重锤对放入圆柱筒中的样品按压，直至重锤不再下降为止，圆柱筒内样品的高度为h。超氧化钾的体密度ρ(g/cm³)的计算方式为：。

从实施例2-实施例5制得的超氧化钾粉末中各称取一份，总共四份，分别对称取的超氧化钾粉末进行含氧量和体密度的测试，并取平均值进行记录，结果如下：

在表中体密度ρ的单位为（g/cm³）。

由上表可以看出，实施例2-5中每份的超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.74%之间，体密度在0.55-0.58g/cm³之间，符合应用标准。

实施例6：

实施例2-实施例5中最主要的变量为金属钾的纯度，为了更加直观的展示其他各项条件对超氧化剂粉末生产造成的影响，以下对照组均采用纯度为99.0%的金属钾。

对照组1：

选取纯度为99.0%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度80℃，搅拌速度120r/min；高温空气温度为100℃，液态钾的流速为0.4m/s，高温空气流速9.0m/s，富氧空气温度为23℃，含水量为0.7%，氧含量为30%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为9-13目。

对照组2：

选取纯度为99.0%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度100℃，搅拌速度180r/min；高温空气温度为150℃，液态钾的流速为0.5m/s，高温空气流速10m/s，富氧空气温度为23℃，含水量为0.7%，氧含量为45%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为8-14目。

对照组3：

选取纯度为99.0%的金属钾作为生产超氧化钾粉末的原料，按照实施例1中记载的方法进行制备，在制备过程中，金属钾的加热温度130℃，搅拌速度300r/min；高温空气温度为180℃，液态钾的流速为0.8m/s，高温空气流速12.3m/s，富氧空气温度为23℃，含水量为0.7%，氧含量为60%。

经测量得知，按照上述方法获得的超氧化钾粉末的粒径为8-13目。

从对照组1-对照组3中分别取一份超氧化钾粉末按照实施例5中记载的方法进行含氧量和体密度的测量，并取平均值进行记录，结果如下：

在表中体密度ρ的单位为（g/cm³）。

由上表可以看出，实施例5和对照组1-对照组3中每份的超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.75%之间，体密度在0.54-0.59g/cm³之间，同样符合应用标准。

对照组1中制备超氧化剂粉末的各项数据在最低值，而对照组3则选用了最高值，两组制得的超氧化钾粉末的含氧量误差为0.03%，体密度误差为0.05g/cm³，属于正常误差范围。

综上所述，本方案具有以下有益效果：一是改变了现有技术中向下喷洒液态钾的技术方案，本方案中的旋转喷头111向四周喷洒液态钾，这种设计使得液态钾的分布范围更广，与空气的接触面积更大。二是导风组件12的引入，使得压缩空气分为了两部分，一部分为液态钾反应供氧；另一部分可以带走超氧化钾粉末上的温度加速超氧化钾粉末冷却速度，又可以打散超氧化钾粉末，避免超氧化钾粉末结块，还可以为液态钾反应供氧，增加超氧化钾粉末的生成含量，减少副产物的产生。三是预热段142的存在使得压缩空气在被加热管118加热前先进行预热，减少其加热时间，从而减少了能源的消耗。四是按照本方案提供的制备方法制造的超氧化钾粉末，在金属钾浓度为99%时，超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.75%之间，体密度在0.54-0.59g/cm³之间，符合应用标准。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预热；

将金属钾放入到熔钾罐进行加热并搅拌，加热温度80-130℃，搅拌速度120-300r/min，直到金属钾处于液态状态；同时，加热管开始为热风腔中的空气进行预热，预热完成后的高温空气温度为100-180℃；

步骤2，点火；

液态钾通过进料管到达旋转喷头，旋转喷头转动着将液态钾向四周喷洒，形成雾状液态钾；同时，高温空气通过出风口到达反应容器，高温空气在与雾状液态钾接触后，点燃雾状液态钾；其中，液态钾的流速为0.4-0.8m/s，高温空气通过出风口的流速9.0-12.3m/s；

步骤3，持续反应；

在步骤2进行的同时，空气压缩机和制氧机分别将压缩空气与氧气注入导风组件，形成富氧空气，富氧空气温度为a，含水量为b，氧含量为c，a≤23℃，b≤0.7%，30%≤c≤60%；此时进风管道关闭，压缩空气通过通风段到达预热段，然后压缩空气沿着预热段到达热风腔；检测反应容器内部温度，当内部温度≥380℃时，加热管停止加热，进风管道开启，一部分富氧空气通过进风管道进入反应容器；

步骤4，尾气处理；

在步骤2进行的同时，雾状液态钾燃烧产生的废气通过废气管道到达沉降罐，废气完成沉降后通过尾气管道到达除尘罐，除尘罐中的喷淋组件开启；

步骤5，材料收集；

在步骤2进行的同时，密封绞龙启动，雾状液态钾燃烧产生的超氧化钾粉末和部分超氧化钾粉末粘连结块进入密封绞龙，密封绞龙在破碎结块的同时，将超氧化钾粉末向储存装置输送，完成收集；

所述超氧化钾粉末制备装置，包括反应容器、熔钾罐以及空气压缩机，所述反应容器的顶部安装有出料盘，所述出料盘包括旋转喷头和若干围绕旋转喷头设置的出风口，旋转喷头的侧壁上设置有若干喷口，所述旋转喷头与熔钾罐通过进料管连接；所述反应容器的外围套设有导风组件，导风组件与空气压缩机之间安装有抽风管道，导风组件与反应容器之间安装有进风管道，导风组件与出料盘之间安装有出风管道；

所述旋转喷头位于出料盘与反应容器底部之间，旋转喷头包括储料腔和若干围绕储料腔设置的出料道，所述储料腔与进料管转动连接，所述出料道的一端与储料腔连通，出料道的另一端与喷口连接。

2.根据权利要求1所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述出料道为弧形，若干弧形的出料道围绕储料腔均匀排列。

3.根据权利要求2所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述储料腔与进料管之间安装有密封垫圈。

4.根据权利要求1所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述出料盘包括热风腔，所述热风腔中安装有加热管，出风管道和若干出风口均与热风腔连通。

5.根据权利要求4所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述出风管道包括预热段与通风段，通风段位于预热段与导风组件之间，预热段的一端与热风腔连接，所述预热段套设在进料管的外围。

6.根据权利要求1所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述反应容器的底部安装有密封绞龙。

7.根据权利要求1所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述导风组件与反应容器的底部之间安装有过滤网和若干导风栅格，导风栅格位于过滤网与进风管道之间，过滤网围绕反应容器的内壁设置。

8.根据权利要求1所述的制备超氧化钾粉末的方法，其特征在于，所述金属钾纯度为99%，所述超氧化钾粉末的含氧量在31.72%-31.75%之间，体密度在0.54-0.59g/cm3之间。