CN214438889U - 一种四针状氧化锌晶须生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四针状氧化锌晶须生产系统，包括反应炉，分别与反应炉连接的气压调节设备、回收装置、搅拌装置以及与气压调节设备连接的控制系统，所述反应炉中内设有截面为倒三角形的反应器；所述反应器包括水平设置在反应器中部的隔离板，所述隔离板将反应器由上至下分隔为原料物料仓和催化剂仓，隔离板上设有多个贯通的连接孔，所述催化剂仓和原料物料仓中均设有单独的加热器，加热器与控制系统电性连接，所述搅拌装置还与变频系统通讯连接。本实用新型提供的四针状氧化锌晶须生产系统能够自动调节反应器中的反应条件，晶须的转换率高，生产成本低，回收四针状氧化锌晶须的成品和催化剂方便快捷。

Description

一种四针状氧化锌晶须生产系统

技术领域

本实用新型涉及有色金属冶炼技术领域，尤其涉及一种四针状氧化锌晶须生产系统。

背景技术

四针状氧化锌晶须最早由日本松下产业于1989年研制成功，外观呈白色疏松状粉体，微观为三维四针状立体结构，晶须有一核心，从核心径向方向伸展出四根针状晶体，每根针状体均为单晶体微纤维，是迄今所有晶须中唯一具有空间立体结构的晶须，因其独特的立体四针状三维结构，很容易实现在基体材料中的均匀分布，从而各向同性地改善材料的物理性能，同时赋予材料多种独特的功能特性。它具有普通氧化锌所无法比拟的优良性能，如耐磨、增强、减振、防滑、降噪、吸波、抗老化、抗静电、抗菌等性能，可以广泛用作工程塑料、橡胶、树脂复合增强剂、吸波隐身材料，抗菌材料等。

四针状氧化锌晶须的生产工艺较多，通常以高纯锌粒为原料，以物料仓为反应设备，其过程为在物料仓的后端将锌粒加热至600℃-1100℃，挥发出的锌蒸气被通入温度为600℃-1100℃的N₂带至物料仓的前端，与通入的N₂和空气混合的高温氧化性气体的反应生成氧化锌，同时控制生成氧化锌的速率，使氧化锌结晶，直至长大后形成四针状氧化锌晶须，最后由N₂将氧化锌晶须带出，将氧化锌晶须冷却分离后收集，分离后的N₂返回物料仓的后端作为带入锌蒸气至前端的气体，将氮气循环利用。该法的缺点是生产过程不能连续，因此生产不稳定，晶须的转化率低，生产成本高，工艺流程长，产品质量不容易控制，无法满足生产需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种四针状氧化锌晶须生产系统，其主要根据四针状氧化锌晶须的结晶、成长机理设计出的晶须反应器，能有效提高工艺的稳定、连续性及晶须转化率，并大大降低生产成本。该四针状氧化锌晶须生产系统包括反应炉，分别与反应炉连接的气压调节设备、回收装置、搅拌装置以及与气压调节设备连接的控制系统，所述反应炉中内设有截面为倒三角形的反应器；所述反应器包括水平设置在反应器中部的隔离板，所述隔离板将反应器由上至下分隔为原料物料仓和催化剂仓，隔离板上设有多个贯通的连接孔，所述催化剂仓和原料物料仓中均设有单独的加热器，加热器与控制系统电性连接，所述搅拌装置还与变频系统通讯连接。

优选地，所述气压调节设备包括增压管道、减压管道以及分别与增压管道和减压管道相连的热压力表。

优选地，所述增压管道和减压管道分别与反应器的内部相连。

优选地，所述搅拌装置包括搅拌杆以及与所述搅拌杆相连设置在原料物料仓中的搅拌叶。

优选地，所述回收装置包括设置在反应炉外壁上与反应器相连通的成品回收通道和催化剂回收通道。

优选地，所述成品回收通道的一端与原料物料仓相连，另一端与成品回收容器相连。

优选地，所述催化剂回收通道的一端与催化剂仓相连，另一端与催化剂回收容器相连。

通过采用上述技术方案，本实用新型主要具有以下技术效果：

1、通过设置与加热器、气压调节设备通讯连接的控制系统，根据设定的参数以及热压力表所检测到的数据自动调节反应器中的反应条件至最适宜氧化锌结晶的反应条件，智能控制炉压，料仓压力，实现对四针状氧化锌晶须的自动化生产，减少操作人员的劳动负担。

2、通过设置搅拌装置，利用搅拌叶进行搅拌，使锌蒸气、气态催化剂以及功能性气体分子间加速运动，充分混合后加速正电荷离子反应，促进催化反应的进行，提高制备四针状氧化锌晶须的生产效率。

3、通过设置隔离板，不仅在反应前将原料与催化剂分离，反应结束后也同时将四针状氧化锌晶须成品和催化剂分离，方便操作人员添加原料和催化剂的同时，也方便将四针状氧化锌晶须的成品和催化剂单独回收。

4、晶须的转化率高，反应结束后得到的产物中，99.9％以上为四针状氧化锌晶须，利用锌粒作为制备四针状氧化锌晶须的原料，生产成本低，锌的回收率大于99％。

附图说明

图1为本实用新型一种四针状氧化锌晶须生产系统的连接结构示意图；

图2为本实用新型一种四针状氧化锌晶须生产系统中反应炉的结构示意图；

其中，附图标记的含义如下：

1、反应炉；

2、反应器；21、隔离板；211、连接孔；22、催化剂仓；23、原料物料仓；

3、气压调节设备；31、增压管道；32、减压管道；

4、回收装置；41、成品回收通道；42、催化剂回收通道；

5、搅拌装置；51、搅拌杆；52、搅拌叶；

6、控制系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型的说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参见图1，本实用新型提供了一种四针状氧化锌晶须生产系统，所述生产设备在实际应用中，用于生产四针状氧化锌晶须，其包括反应炉1、分别与反应炉 1连接的气压调节设备3、回收装置4、搅拌装置5以及与气压调节设备3通讯连接的控制系统6。

所述反应炉1内设有截面为倒三角形的反应器2，所述反应器2包括水平设置在反应器2中部的隔离板21，隔离板21上设有多个贯通的连接孔211，隔离板21将倒三角形的反应器2分为上下两个区域，其中，所述隔离板21下方的区域为催化剂仓22，用于放置制备四针状氧化锌晶须所需的催化剂，其截面形状为倒置的三角形；上方的区域为原料物料仓23，用于放置生产四针状氧化锌晶须的原料，其截面形状为倒置的梯形，通过设置隔离板21，将生产四针状氧化锌晶须的原料和催化剂在反应前分离，以便于操作人员向反应器2中分别加入原料和催化剂。其中，所述催化剂仓22和原料物料仓23中均设有加热器(图中未示出)，加热器与控制系统6电性连接用于调节催化剂仓22和原料物料仓 23中的温度，进而改变原料或催化剂的状态(固、液、气三态)。在此需要说明的是，本实施例中，所述制备四针状氧化锌晶须的原料包括锌粒，且锌粒经石英舟盛装后置于原料物料仓23中，在反应器2中通过控制反应仓压力及催化剂的流动交换性，保证电荷反应的速度，以四针状氧化锌晶须为核心，让无机催化剂蒸气与锌蒸气形成螺旋形运动状态进行正电荷离子反应，在螺旋形运动过程长大，形成更大的晶体，成为四针状氧化锌晶须，提高晶须的质量。

进一步地，所述气压调节设备3包括设置在反应炉1外壁上与反应器2相连通的增压管道31和减压管道32以及分别与增压管道31和减压管道32相连的热压力表，增压管道31和减压管道32均为U型，其中，所述增压管道31用于向反应器2中通入功能性气体，进而调节反应器2中制备四针状氧化锌晶须的反应条件，使氧化锌结晶，得到四针状氧化锌晶须。优选地，本实施例中，所述功能性气体为氮气和氧气的混合气体。

具体地，所述增压管道31的一端与反应器2的内部相连，另一端与一热压力表相连(图中未示出)，所述减压管道32的一端与反应器2的内部相连，另一端与热压力表图中未示出)相连。其中，所述热压力表用于检测反应器2内部的反应条件，优选地，所述反应条件包括压力和温度，根据热压力表反馈的数据，操作人员即可在反应过程中利用气压调节设备3和加热器来调节反应器2 中的反应条件至氧化锌结晶所适宜的反应条件，其中，所述增压管道31用于向反应器2中通入功能性气体，所述减压管道32用于回收反应器2中的功能性气体，通过向反应器2中通入或回收功能性气体以及调节反应器2中的加热器，从而调节反应器2中反应条件，使氧化锌结晶，得到四针状氧化锌晶须。

进一步地，本实施例中，所述控制系统6还与气压调节设备3和加热器通讯连接，根据热压力表反馈的数据以及预设的参数，控制系统6能够自动发出单独或同时启闭增压管道31，减压管道32以及加热器的指令，进而调节反应器 2中的反应条件至最适宜氧化锌结晶的反应条件。优选地，本实施例中，所述控制系统为PLC程序，通过设置PLC程序，方便对反应器中2的反应条件进行自动化调节，智能控制炉压，料仓压力，实现对四针状氧化锌晶须的自动化生产，以减少操作人员的劳动负担。

所述搅拌装置5包括搅拌杆51以及与所述搅拌杆51相连的搅拌叶52，其中，所述搅拌杆51的一端穿过反应炉1的炉体伸入原料物料仓23中与搅拌叶 52相连，另一端连接有智能变频系统用于控制搅拌速度，搅拌叶52通电后旋转，进而加速原料物料仓23中的空气流动。在此需要说明的是，本实施例中，制备四针状氧化锌晶须的过程为，将催化剂置于催化剂仓22中利用加热器加热至气态，将锌粒置于原料物料仓23中利用加热器加热至气态，然后通入功能性气体，当然，制备四针状氧化锌晶须的过程中，加热至气态的催化剂将通过连接孔211 将从催化剂仓22中上升至原料物料仓23中与锌蒸气、功能性气体混合，进而催化制备四针状氧化锌晶须的反应，反应中生成的四针状氧化锌晶须将堆积在隔离板21上，反应后的催化剂将以块状结晶方式通过连接孔211从原料物料仓 23中掉落至催化剂仓22中。

进一步地，反应过程中，控制系统驱动搅拌装置5工作，在搅拌叶52的搅拌作用下，锌蒸气、气态催化剂以及功能性气体分子间加速运动，使锌蒸气、气态催化剂以及功能性气体充分混合，进而促进正电荷离子反应，促进催化反应的进行，提高制备四针状氧化锌晶须的生产效率。

所述回收装置4包括成品回收通道41和催化剂回收通道42，其中，所述成品回收通道41的一端与原料物料仓23相连，另一端与成品回收容器(图中未示出)相连，所述催化剂回收通道42的一端与催化剂仓22相连，另一端与催化剂回收容器相连(图中未示出)，操作人员利用抽取泵(图中未示出)即可将四针状氧化锌晶须或者催化剂回收。通过设置隔离板21，既能让无机催化剂预热产生的气体与锌蒸气进行正电荷离子反应，加速形成四针状氧化锌晶须，又能在反应结束后同时将四针状氧化锌晶须成品和催化剂分离，方便操作人员添加原料和催化剂的同时，也方便将四针状氧化锌晶须的成品和催化剂单独回收。

利用本实用新型中的四针状氧化锌晶须生产系统制备四针状氧化锌晶须，将催化剂与锌在气态下与功能性气体混合，使得催化剂与反应物充分接触，晶须的转化率高，反应结束后得到的产物中，99.9％以上为四针状氧化锌晶须，工艺流程智能，同时晶须产品的直收率99％,锌回收率>99％,生产成本低。本发明提出的生产工艺容易实现全流程的连续化和自动智能化生产，保证产品质量的稳定。

最后应说明的是：本实用新型实施例公开的仅为本实用新型较佳实施例而已，仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，包括反应炉(1)，分别与反应炉(1)连接的气压调节设备(3)、回收装置(4)、搅拌装置(5)以及与气压调节设备(3)连接的控制系统(6)，所述反应炉(1)中内设有截面为倒三角形的反应器(2)；所述反应器(2)包括水平设置在反应器(2)中部的隔离板(21)，所述隔离板(21)将反应器(2)由上至下分隔为原料物料仓(23)和催化剂仓(22)，隔离板(21)上设有多个贯通的连接孔(211)，所述催化剂仓(22)和原料物料仓(23)中均设有单独的加热器，加热器与控制系统(6)电性连接，所述搅拌装置(5)还与变频系统通讯连接。

2.如权利要求1所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述气压调节设备(3)包括增压管道(31)、减压管道(32)以及分别与增压管道(31)和减压管道(32)相连的热压力表。

3.如权利要求2所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述增压管道(31)和减压管道(32)分别与反应器(2)的内部相连。

4.如权利要求1所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述搅拌装置(5)包括搅拌杆(51)以及与所述搅拌杆(51)相连设置在原料物料仓(23)中的搅拌叶(52)。

5.如权利要求1所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述回收装置(4)包括设置在反应炉(1)外壁上与反应器(2)相连通的成品回收通道(41)和催化剂回收通道(42)。

6.如权利要求5所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述成品回收通道(41)的一端与原料物料仓(23)相连，另一端与成品回收容器相连。

7.如权利要求5所述的一种四针状氧化锌晶须生产系统，其特征在于，所述催化剂回收通道(42)的一端与催化剂仓(22)相连，另一端与催化剂回收容器相连。

Images