[實用新型]一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置

有效

• 申請號: 201420806111.7
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN204348859U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 詹路;向希蜀
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本實用新型屬于金屬納米粉末制備技術領域，尤其涉及一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置。

背景技術

本實用新型涉及的鋅錳電池主要用于收音機、遙控器、玩具等電子產品，因其價格低廉而廣受消費者青睞。我國是干電池生產和消費大國，有報告指出在2003年我國的鋅錳電池出口量就達到了181億只，每年用于生產干電池的鋅就達數十萬噸。而由于回收制度的不完善，回收過程的復雜化以及經濟利益的制約，這些電池在使用后便被隨意丟棄，很多被當做市政垃圾而被填埋。填埋存在潛在的重金屬污染，如鋅錳干電池中的電解質二氧化錳和鋅，可能因為內部和外部的各種化學反應而最終遷移到水體和土壤中，通過動植物的吸收富集，最終進入人體而危害人體健康。目前國內外很少有專門針對電池的回收企業，究其原因，主要還是回收的經濟驅動力不夠，回收電池不能帶來可觀的經濟效益。

發明內容

針對目前大量廢舊鋅錳干電池處置不當的現狀，本實用新型提供一種既可以回收廢舊鋅錳電池中鋅金屬，還可同時制備高附加值的納米鋅粉的真空裝置。本實用新型通過對現有高溫電阻爐和其它部件的合理組裝以及關鍵部位的創新改造，使其滿足廢舊鋅錳干電池的無害化處理，同時制備高附加值納米粉末產品。

本實用新型提出了一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置，包括氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統；所述氣體供應與調節系統、所述加熱系統、所述冷凝收集系統與所述真空系統之間通過真空法蘭和波紋管連通；

所述真空系統抽離所述加熱系統和所述冷凝收集系統內部的空氣直至真空，之后所述氣體供應與調節系統向所述加熱系統內輸入氮氣并保持氮氣壓強于設定值；

所述加熱系統包括高溫電阻爐和控制柜；所述高溫電阻爐內設置有絕熱管堵、物料坩堝、石英管以及電阻絲和耐火材料；所述物料坩堝設置在所述絕熱管堵中，所述絕熱管堵設置在所述高溫電阻爐內加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴散；所述控制柜控制所述加溫段的溫度，使所述物料坩堝內的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發形成鋅蒸氣；

所述冷凝收集系統包括帶有插槽和循環水冷套的不銹鋼柱、收集插片和集粉斗；所述不銹鋼柱連通所述高溫電阻爐和所述真空系統；所述收集插片間隔且上下交錯地安裝在所述不銹鋼柱內，使鋅蒸氣成S形流動以增加納米鋅粉末與所述收集插片的碰撞從而降低納米鋅的表面能量促進其冷凝，所述納米鋅粉末冷凝于所述收集插片表面或被收集于下方的集粉斗中。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述氣體供應與調節系統包括：氮氣瓶、氮氣減壓閥、氣流控制閥、氣體流量計、氣體噴管；所述氮氣瓶通過管道與所述氣體噴管連通，所述管道上依次設有氮氣減壓閥、氣流控制閥和氣體流量計，所述氣體噴管設置在所述加熱系統內，其長度可調；通過調節所述氮氣減壓閥和所述氣流控制閥將輸入所述加熱系統的氮氣壓強穩定在設定值，通過氣體流量計可以確定單位時間輸入所述加熱系統的氮氣流量。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述真空系統包括電磁閥和真空泵，所述真空泵通過管道與所述冷凝收集系統連通，所述管道上設置有所述電磁閥，用于防止停泵時泵油回灌入管路中。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述控制柜包括顯示儀表和復合真空計，所述復合真空計用于保持所述加熱腔內的氮氣壓強至1.0×10²～8.9×10⁴Pa。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，進一步設置有熱電偶；所述熱電偶的長度可調，其探入所述高溫電阻爐和所述冷凝收集系統內，用以測量所述加熱腔和各所述收集插片之間的溫度。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述加熱系統的最高溫度為1500℃，升溫速率可為10-15℃/min。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述收集插片由不銹鋼網、石英片或氧化鋁絲制成，用于研究不同材質基底對于納米粉形貌的影響。

本實用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述不銹鋼柱的末端進一步設置有玻璃纖維過濾器，所述玻璃纖維過濾器用于過濾所述不銹鋼柱內部隨氣流通過所述收集插片而未被冷凝的納米鋅粉末，防止金屬粉末進入大氣污染環境。