CN206219228U - 一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于粉体材料化学合成技术领域，是一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置。由燃烧反应釜(1)、铝粉输送装置(2)、氧气输送装置(3)、点火装置(4)、冷却装置(5)、产品收集装置(6)、尾气排放管(7)组成；燃烧反应釜(1)为封闭柱形腔体，其内壁上设置有冷却装置(5)和尾气排放管(7)，其下端固定连接产品收集装置(6)；铝粉输送装置(2)输出管口、氧气输送装置(3)输出管口、点火装置(4)点火端分别设置在燃烧反应釜(1)内部。使用本装置可解决现有水溶液法制备氧化铝粉工序多、周期长、耗水量大的问题，生产不用水，可一步获得纳米级及以上各尺寸、2N～6N各种纯度的氧化铝粉，成本低，无三废生成。
Description
技术领域
本实用新型属于粉体材料化学合成技术领域，具体是一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置。
背景技术
氧化铝粉体作为一种精细化工产品在国内外发展极为迅速，广泛应用于航空航天、兵器、电器绝缘材料、集成电路基板、高速切削刀具、高强度耐磨耐腐蚀材料、高强度气体放电灯管、荧光体用载体、单晶材料、催化剂载体、激光材料等许多高科技尖端行业，是绿色照明用三基色荧光粉、汽车传感器、磁带添加剂、催化剂载体涂层、半导体及液晶显示器、透明高压钠灯管、精密仪表及航空光学器件等的重要基础材料。
氧化铝粉要求做到超细、高纯、有较窄的粒径分布，稳定的相态，无严重的团聚现象。目前现阶段超细氧化铝粉的制备方法主要有溶胶凝胶法、硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法、异丙醇铝水解法、氯化汞活化水解法、等离子体法、喷雾热解法、火花放电法、水热法、改良拜尔法、高纯金属铝箔胆碱水解法和高纯铝直接水解法等。由于氯化汞活化水解法、等离子体法、喷雾热解法、火花放电法、水热法、提取法由于受原料、制备方法特点的影响和方法的成熟度的影响而难于大规模工业化生产。现有技术的生产方法有铝铵盐热解法、改良拜尔法、醇盐水解法和直接水解法以及这些方法的改良方法。
目前，现有技术的上述方法均属于水溶液法制备氧化铝粉，工序多、生产周期长、耗水量大，由于离不开水溶液参与，难以克服钠钾含量高的缺点，且在生产过程无法实现进一步提纯；其中有的生产流程长，涉及的生产设备多，使用人员多，因此投资成本和生产成本高的缺点；有的生产设备和工序繁多造成人员和设备工器具多次接触带来多方面的产品质量污染，难于制备高纯度氧化铝粉；有的生产能耗高，资源消耗高；生产效率低；有的三废排放多，难于实现环保清洁生产。
而制备氧化铝粉的新一代技术－燃烧合成法，通过铝粉在氧气中直接燃烧一步合成氧化铝粉，能够有效的克服上述缺陷。
因此，产业上需要开发一种实现铝粉在氧气中燃烧合成氧化铝粉的生产装置，以满足新一代生产工艺推广应用的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，以解决新一代生产工艺的装备需求。
本实用新型提供的技术方案是：
一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，由燃烧反应釜(1)、铝粉输送装置(2)、氧气输送装置(3)、点火装置(4)、冷却装置(5)、产品收集装置(6)、尾气排放管(7)组成；燃烧反应釜(1)为封闭柱形腔体，铝粉输送装置(2)的输出管口、氧气输送装置(3)的输出管口、点火装置(4)的点火端分别固定设置在燃烧反应釜(1)内部，燃烧反应釜(1)的内部侧壁上设置有冷却装置(5)和尾气排放管(7)，其下底面固定连接产品收集装置(6)。
本实用新型的还包括的优化或/和改进有：
优选方案之一，所述闪速燃烧制备氧化铝粉的生产装置，还包括负压收集罐(8)和风机(9)，分别设置在燃烧反应釜(1)和尾气排放管(7)之间，燃烧反应釜(1)、负压收集罐(8)、风机(9)和尾气排放管(7)通过管路依次固定连接。
优选方案之二，所述产品收集装置(6)由连接燃烧反应釜(1)下底面的收集筒(6-1)和产品收集罐(6-2)组成，产品收集罐(6-2)的上底面与收集筒(6-1)的下底面固定连接，内部腔体联通。
优选方案之三，所述点火装置(4)包括高压脉冲点火装置、电弧点火装置、火焰点火装置和高温等离子体点火装置。
优选方案之四，所述冷却装置(5)采用循环水方式实现冷却。
优选方案之五，所述铝粉输送装置(2)包含有铝粉储罐。
优选方案之六，所述冷却装置(5)采用循环水方式实现冷却。
优选方案之七，所述氧气输送装置(3)包含有氧气储罐。
优选方案之八，所述铝粉输送装置(2)采用载气输送方式实现。
优选方案之九，所述铝粉输送装置(2)包含有载气储罐。
使用本装置时，启动点火装置(4)实施不间断点火，再启动氧气输送装置(3)给反应釜中输送氧气，然后启动铝粉输送装置(2)，铝粉在氧气中被引燃，放出大量的热，可以维持反应的持续进行。由于铝粉输送装置(2)采用载气方式输送，使铝粉以细小颗粒完全分散的气流方式喷入燃烧反应釜(1)中，氧气的充分接触，闪速燃烧，避免了铝粉的团聚而导致的反应不充分和燃烧反应中止，反应在数秒内完成，燃烧反应完全而又能持续，产生的氧化铝粉在重力作用下被产品收集装置(6)所收集。铝粉输送装置(2)提供的载气对燃烧后的产物还具有冷却作用。
在启动风机(9)产生负压的情况下，尺寸小而质轻的颗粒在负压作用下从反应釜中被抽出到负压收集罐(8)中，尺寸大而质重的颗粒则在重力作用下落入产品收集装置(6)下方的收料罐中，从而实现了按颗粒尺寸和质量对产品进行初步分级，并确保原料以均匀稳定的速度和完全分散的方式进入反应釜，确保不堵料、不粘料。为防止温度过高在燃烧反应釜(1)内壁周围安装有冷却装置(5)。
实施本实用新型技术方案的有益效果是：
本实用新型在使用过程中不使用水，实现了以金属铝为原料一步获得纳米级及以上各尺寸、2N～6N各种纯度的氧化铝粉；产品纯度高、钠含量低、粒度均匀、分散性好、球形化好。合成过程流程短，设备简单，成本低，能耗低，合成效率高，无污染，无三废生成。
由于是在高温条件下燃烧反应，铝粉中的一些低熔点金属会挥发掉，因此本实用新型在生产过程中还具有对氧化铝粉产品的再提纯效果。
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的技术方案。
附图说明
图1是本实用新型的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置的整体结构示意图；
图1中，1—燃烧反应釜、2—铝粉输送装置、3—氧气输送装置、4—点火装置、5—冷却装置、6—产品收集装置、6-1—收集筒、6-2-产品收集罐、7—尾气排放管、8—负压收集罐、9—风机。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
在实施例中，为了便于描述，各部件相对位置关系的描述是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
实施例1：一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，包括由燃烧反应釜(1)、铝粉输送装置(2)、氧气输送装置(3)、点火装置(4)、冷却装置(5)、产品收集装置(6)、尾气排放管(7)组成；燃烧反应釜(1)为封闭柱形腔体，铝粉输送装置(2)的输出管口、氧气输送装置(3)的输出管口、点火装置(4)的点火端分别固定设置在燃烧反应釜(1)内部，燃烧反应釜(1)的内部侧壁上设置有冷却装置(5)和尾气排放管(7)，其下底面固定连接产品收集装置(6)。
本实施例中，制造本实用新型中所需的燃烧反应釜(1)、铝粉输送装置(2)、氧气输送装置(3)、点火装置(4)、冷却装置(5)、产品收集装置(6)、尾气排放管(7)等部件，本领域的技术人员利用公知技术无需创造性劳动即可实现。
使用本实施例的装置，将氧气以3.5m3/h的流量输送进入燃烧反应釜(1)，将纯度99.99%以上、粒径100μm的铝粉以3Kg/h的速度通过流量1m3/h的氩气输送进入燃烧反应釜(1)；点火装置(4) 以频次15次/1s用电弧点火；铝粉被点燃后在氧气中以闪速燃烧方式持续稳定燃烧，冷却装置(5)采用水循环方式，水流量1000L/h；燃烧后形成的氧化铝粉被氩气冷却。得到D50～1000nm粒径的球形氧化铝粉产品，纯度大于99.99%，其中钠含量小于2ppm。
实施例2：下面结合实施例1和附图1对本实用新型提供的优化或/和改进作进一步描述：
所述闪速燃烧制备氧化铝粉的生产装置，还包括负压收集罐(8)和风机(9)，分别设置在燃烧反应釜(1)和尾气排放管(7)之间，燃烧反应釜(1)、负压收集罐(8)、风机(9)和尾气排放管(7)通过管路依次固定连接。
所述产品收集装置(6)由连接燃烧反应釜(1)下底面的漏斗形收集筒(6-1)和产品收集罐(6-2)组成，产品收集罐(6-2)的上底面与漏斗形收集筒(6-1)的下底面固定连接，内部腔体联通。
所述点火装置(4)包括高压脉冲点火装置、电弧点火装置、火焰点火装置和高温等离子体点火装置。
所述冷却装置(5)采用循环水方式实现冷却。
所述铝粉输送装置(2)包含有铝粉储罐。
所述冷却装置(5)采用循环水方式实现冷却。
所述氧气输送装置(3)包含有氧气储罐。
所述铝粉输送装置(2)采用载气输送方式实现。
所述铝粉输送装置(2)包含有载气储罐。
本实施例中，制造本实用新型中所需的负压收集罐(8)、风机(9)等部件，本领域的技术人员利用公知技术无需创造性劳动即可实现。
使用本实施例的装置，将氧气以3m3/h的流量输送进入燃烧反应釜(1)，将纯度99.99%以上、粒径30μm的铝粉以2Kg/h的速度通过流量0.85m3/h的氩气输送进入燃烧反应釜(1)；点火装置(4) 以频次10次/1s用电弧点火；铝粉被点燃后在氧气中以闪速燃烧方式持续稳定燃烧，冷却装置(5)采用水循环方式，水流量600L/h；燃烧后形成的氧化铝粉被氩气冷却。
燃烧反应开始后，即开始利用负压收集，生产的氧化铝粉尺寸大而质量重的颗粒直接落入反应装置下方的收集器中；尺寸小而质量轻的颗粒可抽微负压将产品抽出，实现连续生产过程中的初次分级，可获得纳米级和亚微米级两种尺寸产品。得到D50～450nm和D50～850nm两种粒径的球形氧化铝粉产品，纯度大于99.99%，其中钠含量小于2ppm。
可以理解的是，以上实施例仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，增加的这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，由燃烧反应釜(1)、铝粉输送装置(2)、氧气输送装置(3)、点火装置(4)、冷却装置(5)、产品收集装置(6)、尾气排放管(7)组成；燃烧反应釜(1)为封闭柱形腔体，铝粉输送装置(2)的输出管口、氧气输送装置(3)的输出管口、点火装置(4)的点火端分别固定设置在燃烧反应釜(1)内部，燃烧反应釜(1)的内部侧壁上设置有冷却装置(5)和尾气排放管(7)，其下底面固定连接产品收集装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于：还包括负压收集罐(8)和风机(9)，分别设置在燃烧反应釜(1)和尾气排放管(7)之间，燃烧反应釜(1)、负压收集罐(8)、风机(9)和尾气排放管(7)通过管路依次固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述产品收集装置(6)由连接燃烧反应釜(1)下底面的收集筒(6-1)和产品收集罐(6-2)组成，产品收集罐(6-2)的上底面与收集筒(6-1)的下底面固定连接，内部腔体联通。
4.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述点火装置(4)包括高压脉冲点火装置、电弧点火装置、火焰点火装置和高温等离子体点火装置。
5.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述冷却装置(5)采用循环水方式实现冷却。
6.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述铝粉输送装置(2)包含有铝粉储罐。
7.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述氧气输送装置(3)包含有氧气储罐。
8.根据权利要求1所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述铝粉输送装置(2)采用载气输送方式实现。
9.根据权利要求8所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述铝粉输送装置(2)包含有载气储罐。
10.根据权利要求3所述的一种闪速燃烧合成氧化铝粉的生产装置，其特征在于，所述收集筒(6-1)为漏斗形。
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