[發明專利]采用氣流粉碎方法制備高純納米顆粒的工藝和裝置

無效

• 申請號: 200710098966.3
• 申請日: 2007-04-30
• 公開（公告）號: CN101049580A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 沈志剛;蔡楚江;麻樹林;邢玉山
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B02C19/06
• 分類號: B02C19/06;B02C23/08;B02C23/06;B01D53/26;B01D46/00;B01D29/11
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種顆粒的粉碎制備工藝和裝置，更特別地說，是指一種采用氣流循環連續粉碎方式制備高純納米顆粒的工藝和裝置。

背景技術

納米顆粒材料由于其自身的許多特殊性質，在很多領域有著十分廣泛的應用。目前，有關納米顆粒的制備方法總體來說主要分為合成方法和粉碎方法兩類。合成方法制備納米顆粒主要包括氣體蒸發法、液相沉淀法、溶膠-凝膠法等。而粉碎方法制備納米顆粒目前主要是采用機械力化學方法制備納米顆粒。采用合成方法制備納米顆粒的時候，制備的材料是很受限制的，而采用機械力化學方法如介質磨制備納米顆粒，由于在制備過程中有介質球的磨損，所制得的納米顆粒純度不是很高，存在有一定的污染，所制備的材料也有很大的局限性。

氣流粉碎方法是目前一種常用的顆粒制備方法，在其制備顆粒的過程中，由于沒有其它介質的存在，只是利用物料之間的相互碰撞而使物料破碎，因而，這種方法也是一種無污染的高純顆粒制備方法。但由于目前一般的氣流粉碎設備多是采用分級輪對粉碎后的顆粒進行分級處理，將粒度合格的細粉從粗粉中分離，而不合格的粗粉則繼續在氣流粉碎機中進行粉碎而獲得粒度合格的細粉顆粒。受分級輪分級原理及分級精度的限制，想通過分級輪的方法將納米顆粒和空氣分離，目前在工業上還是很難實現的。

發明內容

本發明的目的之一是提出一種采用氣流粉碎方法制備高純納米顆粒的工藝，該工藝利用二股超音速射流攜帶物料，通過帶料射流的對撞、粉碎，并使物料在粉碎腔中進行循環連續粉碎，制備得到高純度納米顆粒。

本發明的另一目的是提供一種采用氣流粉碎方法制備高純納米顆粒的裝置，該裝置可以由氣源系統、粉碎系統和氣固分離系統組成，或者由氣源系統、粉碎系統、改性劑噴入系統和氣固分離系統組成，氣源系統與粉碎系統通過管道連接、粉碎系統與改性劑噴入系統通過管道連接。

所述氣源系統包括有空壓機、干燥器、加熱器、溫度傳感器和溫度控制器；溫度傳感器與溫度控制器相連，溫度傳感器的敏感端安裝在加熱器內；由空壓機產生的高壓氣體進入干燥器中進行干燥處理、然后經加熱器加熱獲得20～200℃溫度的干燥高壓氣體；

所述氣固分離系統包括有過濾器、氣體反吹器、引風機，所述引風機與引風機接口連接，氣體反吹器分別與氣體反吹器A接口、氣體反吹器B接口連接，過濾器安裝在氣固分離腔上部，該氣固分離系統可以使粉碎腔中物料與空氣實現分離；

所述粉碎系統包括有圓柱殼體、左錐部、右錐部、右回流管、上升管、左回流管、左噴嘴、右噴嘴、粉碎腔，圓柱殼體的上部設有引風機接口、氣體反吹器A接口、氣體反吹器B接口；圓柱殼體的下部連接有左錐部、上升管、右錐部，左錐部與右錐部之間有一A形槽，上升管放置在A形槽內，左錐部另一端連接有左回流管，左回流管另一端連接在粉碎腔上，右錐部另一端連接有右回流管，右回流管另一端連接在粉碎腔上，左噴嘴、右噴嘴分別連接在粉碎腔的左進氣端、右進氣端；圓柱殼體內設有氣固分離腔。

本發明采用氣流粉碎方法制備高純納米顆粒裝置的優點在于：

(1)粉碎系統下部采用對稱的兩個錐部設計，方便了物料通過左右回流管進入粉碎腔，并使分別通過左回流管和右回流管進入粉碎腔的物料質量相當，有利于物料在粉碎腔中的碰撞粉碎；

(2)左回流管、右回流管和上升管構成氣流粉碎過程的物料循環回路，被粉碎顆粒通過上升管從粉碎腔出去，然后又通過左右回流管，使已經被粉碎過的顆粒分別進入射流內，同時被加速并對撞，實現再一次的粉碎；這樣的過程往復連續進行，一定時間后，就可以獲得納米級顆粒；

(3)左右噴嘴采用拉瓦爾噴嘴，能夠產生超音速射流，加速粉碎腔中的物料進行相互碰撞；

(4)粉碎腔的兩端連接拉瓦爾噴嘴，粉碎腔中的物料是在噴嘴出口的外面，通過高速射流的引射作用進入射流，并被攜帶加速的，被粉碎物料不通過噴嘴，對噴嘴不會造成磨損；

(5)過濾器采用陶瓷或高分子材料加工制作成毛細管狀，可以實現納米級顆粒與空氣的分離；

(6)由氣源系統提供的高壓干燥空氣具有一定溫度，對改性劑在物料表面的吸附具有促進作用，可以在顆粒表面包覆一層致密的改性劑膜，改善了顆粒的流動性，降低了粉碎后納米顆粒的表面自由能，防止了粉碎后納米顆粒的團聚。同時也可以提高粉碎效率；

(7)在粉碎過程中，可以在粉碎腔中物料粉碎的同時添加改性劑，也可以在粉碎前將改性劑與物料進行事先預混合；

(8)本發明裝置中，物料是循環連續的粉碎，因此，粉碎時間可以在較大范圍內進行調節，以控制粉碎后物料顆粒的粒度。

附圖說明

圖1是本發明采用氣流粉碎方法制備高純納米顆粒的結構框圖。