[實用新型]一種微波加熱MnO2制備氮化錳的裝置

有效

• 申請號: 201420181971.6
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN203807170U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 葉乾旭;彭金輝;陳菓;張利波;朱紅波
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種微波加熱MnO₂制備氮化錳的裝置，屬于微波冶金技術領域。?

背景技術

氮化錳主要用于制備特種鋼。錳在鋼中起到脫氧，脫硫和合金化的作用，可改善鋼的熱加工性能，提高鋼的硬度、強度和淬透性，降低鋼臨界轉變溫度等。氮在鋼中可起到固溶強化、時效沉淀強化；形成和穩定奧氏體組織的能力是鎳的10倍；與鋼中Cr、Al、V等合金元素化合可提高鋼的硬度、強度、耐磨性和抗蝕性。但是因為錳極易氧化和氮比重極小溶解度小而均難以單獨有效的加入鋼中，而氮化錳不僅易加入鋼中而且兩者利用率都高，所以氮化錳的生產具有不可替代性。?

隨著微波優越的加熱效果和對化學反應極大地促進效果的發現和利用，對微波加熱的實驗設備和工業設備的完善日趨迫切。?

現有的微波高溫管式反應器存在諸多方面不能滿足實驗要求。第一，目前主要使通過測定管外壁的溫度來間接測定物料溫度(專利申請號為“200920253863.4”、“200920111951.0”的專利申請，爐體結構復雜，沒有說明測溫方法，沒有標示測溫元件伸入管內所需的孔)，以有利于保證管的氣密性，因而測溫不準確；第二，對于反應管兩端的密封，采用的是蓋板，連接方式和操作都復雜，氣密性不能完全保證；第三，管內保溫措施復雜（專利201320045891.3），導入氣體難與原料有效接觸。?

發明內容

本實用新型針對上述現有技術存在的問題及不足，提供一種微波加熱MnO2制備氮化錳的裝置。該裝置既保證微波高溫管式反應器氣密性，又能進行準確的直接測溫，整個設備結構簡單，操作方便，本實用新型通過以下技術方案實現。?

本實用新型的原理為：?

第一步加熱過程中的反應為：?；

第二步加熱過程中的反應為：；

總反應為：5MnO₂+10C+N₂(g)=Mn₅N₂+10CO?(g)??。

溫度為1300℃（1573K）時，MnO₂制備氮化錳的熱力學圖，如圖2所示。并得出生成氮化錳所需的N₂(g)?壓力與溫度的關系為：

據上式計算知道，在900℃（1173K）、1200℃（1473K）、1300℃（1573K）時，N₂(g)的平衡分壓分別為3個大氣壓、0.158個大氣壓、0.084個大氣壓。而本工藝過程中N₂(g)的壓力衡為1個大氣壓，因此在1200℃（1473K）以上制備氮化錳在熱力學上式可行的，并具有良好的動力學條件。

一種微波加熱MnO₂制備氮化錳的裝置，包括膠塞1、石英管2、熱電偶3、內保溫體5、鋁箔6、金屬絲網7、出氣管8、進氣管9、微波爐腔體10、控溫裝置11、磁控管13和氣體管道14，所述微波爐腔體10內部的中間位置設有石英管2，微波爐腔體10兩側設有氣體管道14，石英管2與氣體管道14連通，微波爐腔體10上設有磁控管13，微波爐腔體10頂部的中間位置熱電偶3并使熱電偶3的底部插入物料4中，物料4放置到內保溫體5中，氣體管道14表面從里至外依次設有鋁箔6、金屬絲網7，氣體管道14兩側設有膠塞1其中一端膠塞1上設有進氣管9、另一端膠塞設有出氣管8，熱電偶3、磁控管13分別與控溫裝置11連接。?

所述熱電偶3通過膠塞1設置在微波爐腔體10的頂端。?

所述氣體管道14兩側的膠塞1內部表面設有鋁箔6。?

所述該裝置還設有推料器12。?

該微波加熱MnO₂制備氮化錳的裝置的使用方法為：將混合好的物料4置入內保溫體5內，再用推料器12將內保溫體5推入石英管2內，插入熱電偶3，將對應的膠塞1旋緊密封，將氣體管道14兩側的膠塞1旋緊密封，向進氣管9中通入氣體，打開磁控管13進行微波加熱。?

本實用新型的有益效果是：該裝置既保證微波高溫管式反應器氣密性，又能進行準確的直接測溫，整個設備結構簡單，操作方便。?

附圖說明

圖1是本實用新型微波加熱MnO₂制備氮化錳的裝置的結構示意圖，?

圖2是本實用新型MnO₂直接制備得到氮化錳的熱力學分析圖。