專利名稱：一種采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法及裝置，是利用高速射流 實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體粉碎的同時(shí)通過(guò)高壓電場(chǎng)給粉體荷電，利用靜電庫(kù)侖作用使粉體保持高度 分散，從而制備出性能優(yōu)異的超微粉體。
背景技術(shù)：
超微粉體由于比表面積大，表面能高，表面活性高等特點(diǎn)，具有傳統(tǒng)常規(guī)顆粒所 不具備的優(yōu)良理化性質(zhì)和特殊的力、熱、光、磁等特性。但是，超微粉體顆粒由于粒 子的高表面能和粒子之間的范德華力、靜電力、液橋力等作用，極易相互吸附而發(fā)生 團(tuán)聚。所以，獲取分散性良好的超微粉體，不僅要考慮前期的制備技術(shù)，同時(shí)也要考 慮后期的分散。
目前超微粉體的制備方法主要有構(gòu)筑法和粉碎法。構(gòu)筑法是從原子或分子出發(fā)， 通過(guò)成核和長(zhǎng)大來(lái)構(gòu)筑超微粉體，該方法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低、很難滿足大 規(guī)模生產(chǎn)要求。粉碎法是通過(guò)給粒度大的粉體施加撞擊力、沖擊力或剪切力獲取超微 粉體，例如超聲、球磨等；此類方法具有產(chǎn)量高、能耗低和生產(chǎn)過(guò)程易于控制等優(yōu)點(diǎn)； 但缺點(diǎn)是對(duì)外界作用力依賴過(guò)強(qiáng)，制備的超微粉體極易團(tuán)聚。為了改善超微粉體的分 散性，目前常用的方法主要是改性法，即加入表面活性劑和偶聯(lián)劑等分散劑，利用分 散劑在顆粒表面的吸附、包覆來(lái)實(shí)現(xiàn)分散目的，盡管這種方法優(yōu)點(diǎn)具有分散效果顯著 的特點(diǎn)，但同時(shí)會(huì)引入雜質(zhì)，改變顆粒表面性質(zhì)，進(jìn)而影響超微粉體應(yīng)有的理化性能。
高速射流粉碎是以高壓氣流為動(dòng)力，利用高壓、高速氣流攜帶粉體，使粉體與粉 體、粉體與粉碎倉(cāng)壁之間產(chǎn)生沖擊和碰撞，從而達(dá)到粉碎粉體的目的。此方法具有效 率高、分散性好和不引入雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，但是制備的粉體易自發(fā)團(tuán)聚。
靜電分散是根據(jù)庫(kù)倫定律，利用高壓電場(chǎng)給粉體荷電，當(dāng)使帶有相同電荷的粉粒 間的庫(kù)侖斥力抵消粉體間的團(tuán)聚力達(dá)到有效分散的目的。此方法優(yōu)點(diǎn)為分散效率高，無(wú)雜質(zhì)污染，缺點(diǎn)為靜電分散后，粉體顆粒的荷電量隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)以傳導(dǎo)、 放電等形式發(fā)生損失，導(dǎo)致分散效果漸弱。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體 的方法及裝置。 技術(shù)方案
本發(fā)明的基本思想是利用高速射流實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體粉碎的同時(shí)通過(guò)高壓電場(chǎng)給粉體 荷電，利用靜電庫(kù)侖作用使粉體保持高度分散，從而制備出性能優(yōu)異的超微粉體。 采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法，其特征在于步驟如下
步驟1:將平均粒度為17.0~196.3um的粉料置于溫度為50°C~200°C的真空干燥箱 中干燥2 12小時(shí)；
步驟2:將干燥后的粉料在壓強(qiáng)為0.3 1.5MPa的高速氣流中進(jìn)行射流粉碎，同時(shí) 在電壓為15~60KV的高壓電場(chǎng)荷電區(qū)進(jìn)行靜電分散得到超微粉體。
一種射流靜電復(fù)合制備超微粉體的裝置，其特征在于包括空氣壓縮機(jī)1、調(diào)壓 器2、進(jìn)料倉(cāng)3、射流靜電分散器4和收集器5;空氣壓縮機(jī)1的氣路依次連接射流靜 電分散器4和收集器5，射流靜電分散器4的前端設(shè)計(jì)有調(diào)壓器2和進(jìn)料倉(cāng)3;所述的 射流靜電分散器4是在復(fù)合分散倉(cāng)8內(nèi)壁設(shè)計(jì)有兩個(gè)正負(fù)電極板9，氣流入口端為 兩個(gè)拉瓦爾噴嘴7，氣流出口為空心圓錐噴嘴10，高壓電源6的正負(fù)極電壓加載于兩 個(gè)正負(fù)電極板9。
所述的兩個(gè)拉瓦爾7噴嘴的夾角為100°~150°。
所述的拉瓦爾噴嘴7的出口半徑為0.4mm 0.8mm。
所述兩個(gè)正負(fù)電極板9間距為30mm 60mm。
所述的兩個(gè)正負(fù)電極板9每個(gè)電極板長(zhǎng)度為100~140mm。所述的空心圓錐噴嘴10，上口半徑為30mm 60mm，長(zhǎng)為60mm 60mm，下口半 徑為4mm 10mm。
所述拉瓦爾噴嘴7、復(fù)合分散倉(cāng)8、空心圓錐噴嘴IO采用絕緣材料環(huán)氧樹脂、聚 四氟乙烯和硅橡膠制成。
所述兩個(gè)正負(fù)電極板9采用金屬材料銅和鉑制成。 有益效果
本發(fā)明提供的采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法及裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)-
① 本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)單，成本低，效率高，制備的粉體粒度分布均勻。
② 本發(fā)明在粉體制備過(guò)程中無(wú)需引入化學(xué)改性劑，如偶聯(lián)劑、表面活性劑，防止 了雜質(zhì)污染。
③ 本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于在精密陶瓷、磁性材料、稀土材料等對(duì)粉體純度要求較高 和不宜采用濕法制備粉體的行業(yè)。


圖1:本發(fā)明系統(tǒng)示意圖
l-空氣壓縮機(jī)；2-調(diào)壓器；3-進(jìn)料倉(cāng)；4-射流靜電分散器；5-收集器； 圖2:射流靜電分散裝置示意圖
6-高壓電源；7-拉瓦爾噴嘴；8-復(fù)合分散倉(cāng)；9-荷電裝置；10-圓錐噴嘴 圖3:鎂鋅鐵氧體粒子的SEM圖，實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)室溫度為24。C,濕度為28~33%， 電暈電壓50kV
(a) 自然狀態(tài)(標(biāo)尺長(zhǎng)度為20um);
(b) 射流靜電復(fù)合制備方法(標(biāo)尺長(zhǎng)度為20um)
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例l、鎂鋅鐵氧體粉體的射流靜電分散① 將平均粒度為196.3um的鎂鋅鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為70'C， 干燥時(shí)間為2小時(shí)。
② 將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為l.OMPa，荷電電壓為50KV。
實(shí)施例2、鋇鐵氧體粉體的射流靜電分散
① 將平均粒度為12.9um的鋇鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為40'C，干 燥時(shí)間為4小時(shí)。
② 將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為0.3MPa，荷電電壓為20KV。
實(shí)施例3、鋇鐵氧體粉體的射流靜電分散
① 將平均粒度為12.9um的鎂鋅鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為6(TC， 干燥時(shí)間為6小時(shí)。
② 將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為0.7MPa，荷電電壓為30KV。
實(shí)施例4、鋇鐵氧體粉體的射流靜電分散
① 將平均粒度為12.9um的鋇鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為8(TC，干 燥時(shí)間為8小時(shí)。
② 將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為UMPa，荷電電壓為40KV。
實(shí)施例5、鋇鐵氧體粉體的射流靜電分散
① 將平均粒度為12.9um的鎂鋅鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為IO(TC， 干燥時(shí)間為IO小時(shí)。
② 將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為1.3MPa，荷電電壓為50KV。實(shí)施例6、鋇鐵氧體粉體的射流靜電分散
①將平均粒度為12.9um的鎂鋅鐵氧體置于真空干燥箱中，干燥箱溫度為12(TC， 干燥時(shí)間為12小時(shí)。
②將干燥后的粉體置于加有高壓電場(chǎng)的高速空氣流中進(jìn)行射流靜電復(fù)合分散，高 速氣流壓強(qiáng)為1.5MPa，荷電電壓為60KV。 上述實(shí)施例可以通過(guò)以下裝置實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)施例提供的射流靜電復(fù)合制備超微粉體的裝置，由空氣壓縮機(jī)l、調(diào)壓器2、 進(jìn)料倉(cāng)3、射流靜電分散器4和收集器5組成，空氣壓縮機(jī)1的型號(hào)為羅威(Z-O 12/8); 所述的射流靜電分散器4由復(fù)合分散倉(cāng)8、兩個(gè)正負(fù)電極板9、、兩個(gè)拉瓦爾噴嘴7、 氣流出口和高壓電源6組成，高壓電源6的型號(hào)為金三航(UP-15010)。
空氣壓縮機(jī)1的氣路依次連接射流靜電分散器4和收集器5，射流靜電分散器4 的前端設(shè)計(jì)有調(diào)壓器2和進(jìn)料倉(cāng)3;所述的射流靜電分散器4是在復(fù)合分散倉(cāng)8內(nèi) 壁設(shè)計(jì)有兩個(gè)正負(fù)電極板9，每個(gè)電極板長(zhǎng)度為120mm，兩個(gè)正負(fù)電極板間間距為 40mm。氣流入口端為兩個(gè)拉瓦爾噴嘴7，拉瓦爾噴嘴7的夾角為120°,出口半徑為 0.5mm。氣流出口為空心圓錐噴嘴10，空心圓錐噴嘴10上口直徑為40mm，長(zhǎng)為40mm、 下口直徑為8mm。高壓電源6的正負(fù)極電壓加載于兩個(gè)正負(fù)電極板9，兩個(gè)正負(fù)電極 板9間距為40mm，各長(zhǎng)120mm。
將干燥后的粉體置于裝置的進(jìn)料倉(cāng)3中，通過(guò)壓強(qiáng)為l.OMpa的高速空氣流進(jìn)入 復(fù)合分散倉(cāng)8內(nèi)。復(fù)合分散倉(cāng)8內(nèi)加有高壓電場(chǎng)，調(diào)整荷電電壓為50KV。進(jìn)行射流 靜電復(fù)合分散。
8
權(quán)利要求
1.一種采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法，其特征在于步驟如下步驟1將平均粒度為17.0～196.3um的粉料置于溫度為50℃～200℃的真空干燥箱中干燥2～12小時(shí)；步驟2將干燥后的粉料在壓強(qiáng)為0.3～1.5MPa的高速氣流中進(jìn)行射流粉碎，同時(shí)在電壓為15～60KV的高壓電場(chǎng)荷電區(qū)進(jìn)行靜電分散得到超微粉體。
2. —種制備權(quán)利1所述的超微粉體的裝置，其特征在于包括空氣壓縮機(jī)(1)、調(diào)壓器(2)、進(jìn)料倉(cāng)(3)、射流靜電分散器(4)和收集器(5);空氣壓縮機(jī)(1)的氣路依次連接射流靜電分散器(4)和收集器(5)，射流靜電分散器(4)的前端設(shè)計(jì)有調(diào)壓器(2)和進(jìn)料倉(cāng)(3);所述的射流靜電分散器(4)是在復(fù)合分散倉(cāng)(8)內(nèi)壁設(shè)計(jì)有兩個(gè)正負(fù)電極板(9)，氣流入口端為兩個(gè)拉瓦爾噴嘴(7)，氣流出口為空心圓錐噴嘴(10)，高壓電源(6)的正負(fù)極電壓加載于兩個(gè)正負(fù)電極板(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的兩個(gè)拉瓦爾(7)噴嘴的夾角為100° ~150。。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于所述的拉瓦爾噴嘴(7)的出口半徑為0.4mm 0,8mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述兩個(gè)正負(fù)電極板(9)間距為30mm 60mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的裝置，其特征在于所述的兩個(gè)正負(fù)電極板(9)每個(gè)電極板長(zhǎng)度為100 140mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的空心圓錐噴嘴(10)，上口半徑為30mm 60mm，長(zhǎng)為60mm 60mm，下口半徑為4mm 10mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述拉瓦爾噴嘴(7)、復(fù)合分散倉(cāng)(8)、 空心圓錐噴嘴(10)采用絕緣材料環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和硅橡膠制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的裝置，其特征在于所述兩個(gè)正負(fù)電極板(9)采用金屬材料銅和鉑制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用射流靜電復(fù)合制備超微粉體的方法及裝置，其特征在于步驟如下步驟1將粉料置于真空干燥箱中干燥；步驟2將干燥后的粉料在高速氣流中進(jìn)行射流粉碎，同時(shí)在高壓電場(chǎng)荷電區(qū)進(jìn)行靜電分散得到超微粉體。一種制備超微粉體的裝置，其特征在于空氣壓縮機(jī)的氣路依次連接射流靜電分散器和收集器，射流靜電分散器的前端設(shè)計(jì)有調(diào)壓器和進(jìn)料倉(cāng)；具有以下優(yōu)點(diǎn)方法操作簡(jiǎn)單，成本低，效率高，制備的粉體粒度分布均勻；在粉體制備過(guò)程中無(wú)需引入化學(xué)改性劑，如偶聯(lián)劑、表面活性劑，防止了雜質(zhì)污染?？蓮V泛應(yīng)用于在精密陶瓷、磁性材料、稀土材料等對(duì)粉體純度要求較高和不宜采用濕法制備粉體的行業(yè)。
文檔編號(hào)B02C19/06GK101491784SQ20091002095
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者騫 劉, 婷 周, 蓉 張, 李雪瑩 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)