專利名稱：等離子噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種制備超細(xì)陶瓷粉末，特別是用等離子噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末的裝置。
精細(xì)陶瓷亦稱技術(shù)陶瓷或特種陶瓷，被認(rèn)為是未來工業(yè)的基礎(chǔ)材料，制造優(yōu)質(zhì)陶瓷產(chǎn)品的前提是超細(xì)粉末的獲得，目前普遍采用共沉淀法制備超細(xì)陶瓷粉末，但其制備的粉末易于團(tuán)聚，顆粒形狀不太好，成分分配也不夠均勻，該工藝手工操作較多，也很難制得高純粉末，因此，制備超細(xì)陶瓷粉末的工藝及設(shè)備的研究，一直受到人們的重視。
近幾年，出現(xiàn)了等離子噴霧熱解工藝制備超細(xì)陶瓷的研究，第九屆國際等離子化學(xué)研討會文集(Proceeding of Intsrnational symposium on plasma chemistry Italy，1989)報導(dǎo)用等離子噴霧熱解工藝制備超細(xì)陶瓷粉末，該工藝采用的裝置主要是由霧化室、噴霧器、射頻等離子燈炬以及反應(yīng)器組成，噴霧器向霧化室噴霧，從霧化室引出一支垂直的噴霧管直接插入等離子矩中。預(yù)先將原料配成溶液，在霧化室內(nèi)噴成霧狀，由垂直的噴霧管送入等離子炬中，使其在高溫下熱解而生成超細(xì)粉末。該裝置有明顯缺點料霧從等離子燈具上端沿垂直的噴霧管引入等離子炬中，這樣易造成等離子弧不穩(wěn)，料霧的流量稍大即會使等離子體滅弧，從而限制了超細(xì)陶瓷粉末的產(chǎn)量；使用該裝置時，先在霧化室噴霧，再通過垂直的噴霧管送入等離子矩，該噴霧管直徑很小(直徑只有15mm)，因而噴霧量極少，至使制備的粉末很少；在石英反應(yīng)器上沒有冷卻氣進(jìn)口管，這樣反應(yīng)器得不到保護(hù)，使用壽命較短，而且使粉末顆粒易于成大。另外采用該裝置時，用純氬氣作等離子氣和料霧的載氣，造成工藝成本高；料液是以純蒸餾水作溶劑配成的溶液，這就使得只有非常細(xì)小的霧滴(比如直徑為1～2μm)才能在等離子內(nèi)停留期間完全蒸發(fā)。
本實用新型的目的在于提供一種改進(jìn)型的等離子噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末的裝置，該裝置運行穩(wěn)定，制備超細(xì)陶瓷粉末產(chǎn)量大，工藝成本低。
本實用新型是這樣來實現(xiàn)的，噴霧器插入反應(yīng)器側(cè)上方的斜管上，料霧從反應(yīng)器側(cè)上方斜噴入等離子炬的尾部，從而避免了由于引入料霧而導(dǎo)致等離子弧的穩(wěn)定的問題。噴霧器可用雙流體噴霧器或單流體噴霧器，反應(yīng)器下端兩側(cè)有冷卻氣進(jìn)口管，從相對切向引入冷卻氣，以提高淬冷速度并保護(hù)反應(yīng)器，反應(yīng)器出口直接通入裝水的粉末收集器中。對于含氯料液，反應(yīng)器可用石英制成。對于非氯料液，反應(yīng)器可用不銹鋼制成，后者的器壁應(yīng)有雙層水冷結(jié)構(gòu)。該裝置在制備陶瓷粉末運行中等離子氣、冷卻氣以及載帶氣體均用壓縮空氣而不用氬氣，氬氣僅用于點火，著火后立即切換成壓縮空氣；料液用蒸餾水加酒精溶劑配制而成，也可以制成溶膠噴入等離子炬中。
本實用新型的噴霧器直接插入反應(yīng)器側(cè)上方，料霧從反應(yīng)器側(cè)上方噴入等離子炬的尾部，而炬的主體在燈具管內(nèi)，這樣進(jìn)料保證了等離子體的穩(wěn)定性，加大料霧的噴霧量，仍可以保證等離子體的長期穩(wěn)定運行，因此本實用新型具有運行穩(wěn)定，制備陶瓷粉末產(chǎn)量大的優(yōu)點。另外，料液內(nèi)含有酒精，酒精在等離子體的加熱下會劇烈燃燒，從而使霧滴更易于蒸發(fā)、迸裂、熱解，直至生成超細(xì)粉末，并很快在反應(yīng)器中遇到冷卻氣流進(jìn)入收集器中，這樣保證了粉末的細(xì)度。
實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是雙流體噴霧器的示意圖，圖中1為空壓機(jī)，2為料液，3為輸液泵，4為液流噴嘴，5為氣流噴嘴，6為料霧。
圖2為等離子體噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末裝置圖，圖中7為射頻電源，8為感應(yīng)卷，9為燈具管，10為等離子矩，11為冷卻氣進(jìn)口管，12為反應(yīng)器，13為收集器，14為出料口，15為旋風(fēng)分離器，16為氬氣瓶。
下面結(jié)合
圖1和圖2說明本實用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
雙流體噴霧器用輸液泵3將料液打入液流管道，并從液流噴嘴4噴出，正好被從垂直方向的氣流噴嘴5噴出的高速氣流吹散成霧。對于含氯料液，噴霧器可用石英制成，噴霧質(zhì)量取決于氣流噴嘴和液流噴嘴的相對位置和口徑的配合，氣流噴孔要略大于液流噴孔，兩者必須對準(zhǔn)，否則會產(chǎn)生大液滴。
稱量250克ZrOCl2·8H2O，置于容器中，加入1000毫升無離子水，再加200毫升酒精，攪拌，使其完全溶解，作為料液。啟動空壓機(jī)1，打開氬氣瓶16接通全部冷卻水，并向收集器內(nèi)充水至所需位置，啟動射頻電源7，打開氬氣閥門，在感應(yīng)卷8產(chǎn)生的強電磁場作用下，燈具管9中會著火產(chǎn)生等離子矩，此時炬的中心溫度可達(dá)1萬度以上，開動輸液泵3并接通冷卻氣進(jìn)口管11，此時料霧噴入反應(yīng)器上方的等離子炬的尾部，料霧6在等離子體的加熱下蒸發(fā)、燃燒并發(fā)生碰撞、迸裂、熱解、成核及生長等一系列物理化學(xué)過程而生成超細(xì)粉末，粉末隨熱氣流沿反應(yīng)器而下，很快被冷卻氣冷卻并被通入收集器13中進(jìn)一步淬冷，于是大部分粉末被收集在水中，其余隨尾氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器(或洗滌裝置)15被再次收集，還可加布袋收集。
粉末從出料口14出料，經(jīng)濾洗，烘干即可。
經(jīng)測試，制備出的粉末其平均粒度為0.1μm左右，比表面積在20米2／克以上，每小時可制備1公斤以上的粉末，若向原始料液中滴入氨水，高速攪拌，控制PH值在2～4，可制得溶膠，用溶膠噴霧，無論顆粒形貌或粒度都將更好。
權(quán)利要求1.一種等離子噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末裝置，其中包括霧化室、噴霧器、射頻等離子燈炬及反應(yīng)器，其特征在于噴霧器插入反應(yīng)器側(cè)上方，反應(yīng)器下端兩側(cè)有冷卻氣進(jìn)口管。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的裝置，其特征在于所述的噴霧器可為雙流體或單流體噴霧器。
專利摘要本實用新型是一種等離子噴霧熱解制備超細(xì)陶瓷粉末的裝置，該裝置由霧化室、噴霧器、射頻等離子燈炬及反應(yīng)器組成，噴霧器插入反應(yīng)器側(cè)上方，反應(yīng)器下端兩側(cè)有冷卻氣進(jìn)口管。該裝置具有運行穩(wěn)定，制備超細(xì)陶瓷粉末產(chǎn)量大，成本低的優(yōu)點。
文檔編號B22F9/16GK2080433SQ9022669
公開日1991年7月10日 申請日期1990年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月29日
發(fā)明者戴遐明, 邵義, 葉桂芹, 田杰謨 申請人:清華大學(xué)