CN220245582U - 一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，包括高温反应器，高温反应器的上表面设置有供金属液流进入的进料管，进料管与高温反应器的连接处设置有环形管，环形管外侧与高压氧气管连通，环形管的内侧均匀设置有若干个朝向进料管内侧圆心处的高压喷嘴；所述高温反应器的上部侧表面设置有加热空气管，加热空气管上设置有加热器，采用环形管和均匀设置的高压喷嘴向金属液流中通入高压氧气，以高压氧气作为雾化介质，在提高了SnO2产量的同时也改善了氧化效率，提高了工作效率，能够实现氧化锡粉体的快速制备，同时也适用于大部分熔点低于800℃的金属氧化物粉体的快速制备。
Description
技术领域
本实用新型涉及纳米氧化物粉体制备技术领域，具体为一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统。
背景技术
SnO2是一种具有宽带隙的n型半导体材料，也是最早具有商业价值的透明导电材料，常用于制备氧化锡电极，其原料要求粒径分布均匀且具有较高的纯度和良好的分散性。现有的高分散纳米氧化物粉体制备系统大部分氧化效率较低，导致生产效率低下，成品的产量不高，且在制备过程中需要消耗大量的能源来加热空气进行高温反应，能耗较大，不利于节能环保。为此，我们提出一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，采用环形管4和均匀设置的高压喷嘴5向金属液流中通入高压氧气，以高压氧气作为雾化介质，在提高了SnO2产量的同时也改善了氧化效率，提高了工作效率，能够实现氧化锡粉体的快速制备，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，包括高温反应器，高温反应器的上表面设置有供金属液流进入的进料管，进料管与高温反应器的连接处设置有环形管，环形管外侧与高压氧气管连通，环形管的内侧均匀设置有若干个朝向进料管内侧圆心处的高压喷嘴；所述高温反应器的上部侧表面设置有加热空气管，加热空气管上设置有加热器，高温反应器的下部侧表面设置有用于出料的一级冷却管，一级冷却管的出口与二级冷却筒连通，所述一级冷却管上设置有余热回收装置，余热回收装置与加热空气管连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述余热回收装置包括安装在一级冷却管上的冷却套筒，所述冷却套筒上设置有热回收管，热回收管上设置有循环泵，热回收管的出口与套设在加热空气管外侧表面的回收套筒连通，回收套筒的侧表面下部设置有与热回收管上表面连通的循环管。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述冷却套筒内和回收套筒内均设置有螺旋管，所述螺旋管的两端分别与热回收管和循环管连通。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述高压氧气管上设置有第一电磁阀。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述加热空气管上分别设置有气泵和温度传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用环形管和均匀设置的高压喷嘴向金属液流中通入高压氧气，以高压氧气作为雾化介质，在提高了SnO2产量的同时也改善了氧化效率，提高了工作效率，能够实现氧化锡粉体的快速制备，同时也适用于大部分熔点低于800℃的金属氧化物粉体的快速制备；空气的预热采用一级冷却管上设置的余热回收装置进行热量回收和自带加热器相结合的方式，实现了能量的回收再利用，减少了加热空气所消耗的能源，有利于节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的侧视结构示意图；
图3为本实用新型的俯视结构示意图；
图4为本实用新型的正视结构示意图；
图5为本实用新型螺旋管的结构示意图。
图中：1高温反应器、2进料管、3高压氧气管、4环形管、5高压喷嘴、6第一电磁阀、7加热空气管、8气泵、9温度传感器、10一级冷却管、11第二电磁阀、12二级冷却筒、13出料口、14固废排出口、15冷却套筒、16热回收管、17循环泵、18回收套筒、19循环管、20螺旋管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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做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。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，包括高温反应器1，高温反应器1的上表面设置有供金属液流进入的进料管2，金属液流的加入量为10～20kg/h；进料管2与高温反应器1的连接处设置有环形管4，环形管4外侧与高压氧气管3连通，环形管4的内侧均匀设置有若干个朝向进料管2内侧圆心处的高压喷嘴5，氧气压力为1～3Mpa，采用环形管4和均匀设置的高压喷嘴5向金属液流中通入高压氧气，以高压氧气作为雾化介质，在提高了SnO2产量的同时也改善了氧化效率，提高了工作效率，能够实现氧化锡粉体的快速制备，同时也适用于大部分熔点低于800℃的金属氧化物粉体的快速制备。
所述高压氧气管3上设置有第一电磁阀6，用于控制高压氧气管3的通断，高压氧气管3的进口与外部的氧气罐或制氧设备连通。
所述高温反应器1的上部侧表面设置有加热空气管7，加热空气管7与外部气泵连通，向高温反应器1内通入空气，加热空气管7上设置有加热器，可选为常用的电加热器，用于加热空气管7的空气，热空气的温度为300～800℃，可以根据具体的金属进行设定，空气进口距离高温反应器顶部1/5～1/6高度处，通过加热器将加热的空气通入高温反应器内与金属及氧气进行反应，以生成相应的金属氧化物粉体。
所述加热空气管7上分别设置有气泵8，通过气泵8将空气通入到高温反应器1内。
高温反应器1的下部侧表面设置有用于出料的一级冷却管10，一级冷却管10的出口与二级冷却筒12连通，反应生成的纳米氧化物粉体从一级冷却管10进入二级冷却筒12后再排出外部，经氧化的粉末在高温反应器1内经重力沉降后分离出大颗粒，然后在二级冷却时进行离心分离，将成品产物收集。
二级冷却筒12外部为锥形筒，其外壁上设置高导热材料如石墨烯等，以便于快速冷却，同时也可以设置热管和散热风扇等，进一步提高冷却效果；内部可以为离心筒等，经旋转等方式对产品离心分离。
所述一级冷却管10上设置有余热回收装置，余热回收装置与加热空气管7连接，空气的预热采用一级冷却管10上设置的余热回收装置进行热量回收和自带加热器相结合的方式，实现了能量的回收再利用，减少了加热空气所消耗的能源，有利于节能环保。
加热空气管7上设置有温度传感器9，温度传感器9的检测端设置在加热空气管7内部，温度传感器9与外部控制器电连接，将检测到的温度值传送到外部控制器，当余热回收装置所加热的空气温度低于反应所需的设定温度时，外部控制器会及时启动加热器进行温度补偿，即外部控制器可以根据空气的温度自动调节加热器的开关和加热功率等，以保证反应所需的温度。
具体的，所述余热回收装置包括安装在一级冷却管10上的冷却套筒15，所述冷却套筒15上设置有热回收管16，热回收管16上设置有循环泵17，热回收管16的出口与套设在加热空气管7外侧表面的回收套筒18连通，回收套筒18的侧表面下部设置有与热回收管16上表面连通的循环管19，冷却套筒15和回收套筒18均为空心结构，其内填充有循环液，经氧化的粉末在高温反应器内经重力沉降后分离出大颗粒，氧化的粉末进入到一级冷却管10内进行一级冷却，此时冷却套筒15内的循环液被加热，打开循环泵17，将被加热的循环液通过热回收管16输送到回收套筒18内，回收套筒18内的热循环液对加热空气管7内的空气进行加热，从而减少加热器的能源消耗，有利于节能环保；回收套筒18内的热循环液在加热空气后冷却，在重力作用下通过循环管19回流到下部的冷却套筒15内，继续对氧化的粉末进行冷却。
优选的技术方案，所述冷却套筒15内和回收套筒18内均设置有螺旋管20，所述螺旋管20的两端分别与热回收管16和循环管19连通，且螺旋管20分别与加热空气管7的外壁和一级冷却管10的外壁紧密贴合，通过使用螺旋管20输送循环液，可以扩大余热回收装置与加热空气管7和一级冷却管10的接触面积，从而提高冷却和加热效率。
进一步优选的，冷却套筒15内和回收套筒18内填充有导热硅脂，用于填充螺旋管20与加热空气管7和一级冷却管10之间的缝隙，进一步提高了导热效果和换热效率。
优选的技术方案，所述一级冷却管10上设置有第二电磁阀11，用于控制反应生成物料的输出。
本申请中所用的加热器、第一电磁阀6、第二电磁阀11、循环泵17、气泵8、温度传感器9等均为现有技术中常用的电子元器件，其具体结构、工作原理和电路连接等均为公知技术，在此不作详述。
优选的技术方案，所述高温反应器1的下表面设置有固废排出口14，用于排出重力沉降后分离出的大颗粒。
优选的技术方案，所述二级冷却筒12的下表面设置有出料口13，用于排出冷却后的氧化物粉体；所述二级冷却筒12的侧表面上部设置有与外部废气处理设备连通的废气排出口，用于排出冷却后废气并进行相应处理，以保护空气环境。
本申请中所用的外部控制器可选用常用的三菱FX2N系列的PLC控制器或80C51单片机等，外部控制器与本申请中的其他电子元器件如加热器、第一电磁阀6、第二电磁阀11、循环泵17、气泵8、温度传感器9等电连接并控制其开关或传递相应信号，控制器控制上述电子元器件的方式均为现有技术中常用的方法。
本实用新型中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于，包括高温反应器（1），高温反应器（1）的上表面设置有供金属液流进入的进料管（2），进料管（2）与高温反应器（1）的连接处设置有环形管（4），环形管（4）外侧与高压氧气管（3）连通，环形管（4）的内侧均匀设置有若干个朝向进料管（2）内侧圆心处的高压喷嘴（5）；所述高温反应器（1）的上部侧表面设置有加热空气管（7），加热空气管（7）上设置有加热器，高温反应器（1）的下部侧表面设置有用于出料的一级冷却管（10），一级冷却管（10）的出口与二级冷却筒（12）连通，所述一级冷却管（10）上设置有余热回收装置，余热回收装置与加热空气管（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述余热回收装置包括安装在一级冷却管（10）上的冷却套筒（15），所述冷却套筒（15）上设置有热回收管（16），热回收管（16）上设置有循环泵（17），热回收管（16）的出口与套设在加热空气管（7）外侧表面的回收套筒（18）连通，回收套筒（18）的侧表面下部设置有与热回收管（16）上表面连通的循环管（19）。
3.根据权利要求2所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述冷却套筒（15）内和回收套筒（18）内均设置有螺旋管（20），所述螺旋管（20）的两端分别与热回收管（16）和循环管（19）连通。
4.根据权利要求1所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述高压氧气管（3）上设置有第一电磁阀（6）。
5.根据权利要求4所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述加热空气管（7）上分别设置有气泵（8）和温度传感器（9）。
6.根据权利要求5所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述一级冷却管（10）上设置有第二电磁阀（11）。
7.根据权利要求6所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述高温反应器（1）的下表面设置有固废排出口（14）。
8.根据权利要求7所述的一种高分散纳米氧化物粉体快速制备系统，其特征在于：所述二级冷却筒（12）的下表面设置有出料口（13），且二级冷却筒（12）的侧表面上部设置有与外部废气处理设备连通的废气排出口。
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