[发明专利]超高温等离子体连续生产纳米粉体新技术及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用超高温等离子体连续生产纳米粉体新技术及其制备工艺连续生产：纳米纯金属粉体、纳米金属氢化物粉体、纳米金属氮化物粉体、纳米金属氧化物粉体的制备技术，具体为一种纳米金属粉体产业化生产的工艺及其设备。

背景技术

纳米粉末是指平均粒径在100nm以下的超细颗粒。由于它的体积小、粒子内的原子数目少、表面分布的原子多等原因，它的表面积效应、体积效应和小尺寸效应使它具有不同于常规块状和微粉材料的性能，在光、电、磁、热和化学等方面均表现出奇异特性，在航空、航天、军工、材料、冶金、化工、医药等领域具有许多新的、极为重要的应用价值，被誉为崭新的新型功能材料。金属纳米粒子的制备技术是纳米材料研究、开发和应用的关键，目前所开发金属纳米粒子的制备方法有给事种，但在高品质纳米金属粒子制备方面，目前较为公认产业化方向仍然是气相法和电化学沉积法，相对而言，由于气相蒸发冷凝法制备出的纳米粉体具有纯度高、粒型好、粒度分布范围窄、应用范围宽、  易分散等特点，因此，目前产业化生产应用的还是高真空气象冷凝法。但国内外现有气象蒸发冷凝法生产金属纳米粉体的产业化设备还很少，并且大多生产和研究设备均存在制备金属纳米材料纯净度低产率低成本高等问题。从目前国内外有关专利文献分析，金属纳米粉体制备技术的发展趋势为：高纯度，粒子表面清洁：金属纳米粉体粒径及粒度可以控制；纳米金属粉体团聚倾向小；有较好的热稳定性；易保存；生产效率高，产量大等优点。

CN2712505，公布了一种用等离子体生产等离子生产纳米金属粉体的装置，该装置包括真空室等离子体产生装置粉体手机装置循环冷水系统及控制系统等。其优点在于结构简单操作方便，对金属原料的集合形状没有限制，且不产生废料。但该设备对于等离子体的能量利用率低，生产粉体粒径分布范围宽。但该设备产率低，能量利用率低，难以实现粉体连续性生产。

CN100457339C公布了一种纳米金属粉体连续生产设备，由真空获得测量机充气系统；等离子体/感应加热蒸发制粉系统；粒子控制系统；纳米金属粉体旋风分级手机系统；水冷循环系统；电气控制、监控系统；纳米金属粉体钝化系统和粉体真空封装系统及储存系统组成。实现纳米金属粉体连续生产。具有适用面广，操作维护方便等优点。但该设备存在对于等离子体能量利用率低，大风量充气系统及中频感应加热系统不能发挥应有的100％的效率的缺点。CN100457339C专利的等离子系统只是利用高温等离子体蒸发专利设备中中频感应加热系统存在于水冷坩埚中经过中频加热系统高温液化后的金属液体，不能利用等离子体立即气化金属产生金属蒸汽，因为金属液体的热传导及水冷坩埚的大量热传导，导致对于等离子体的高温热量利用率低，只能形成微量的金属蒸汽，利用CN100457339C设备的充气系统连续生产产量很低的纳米金属粉体，从而使本专利设备的大风量充气系统不能发挥100％效率，CN100457339C专利设备存在重复加热，能量利用低，产率低，生产成本高，设备复杂问题。

综合以上分析，可以发现，目前国内有关生产、研究设备专利均未完全解决高品质、高产率、高成本等问题。而从目前国内外有关专利分析，欲解决以上问题，相应的制备装备必须满足以下要求：具有高真空度；直接气化金属产生金属蒸汽；多枪结构；能连续生产；设备工艺参数可调，能生产多品种、多系类纳米金属粉体的制备；能量利用率高等。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种超高温等离子体连续生产纳米粉体新技术及其制备工艺，该纳米金属制备工艺能连续生产、综合能量利用率高、设备简单、维修方便，制备成本低且产品质量稳定。本发明为了解决纳米金属连续生产技术问题所采用的技术方案是：一种超高温等离子体连续生产纳米粉体新技术及其制备工艺，其主要由电气控制系统、水冷循环系统，等离子体直接气化制粉系统、充气式大风量气体冷却循环系统、纳米金属粉体收集系统、纳米金属粉体清扫系统、纳米金属粉体真空封装及储存系统组成。

其中充气式大风量气体冷却循环系统与真空获得测量系统、真空制粉室系统、纳米金属粉体收集系统、纳米金属粉体清扫系统、纳米金属粉体真空封装与储存系统依次串联连接相通。充气式大风量气体冷却循环系统出口与等离子体直接气化制粉系统入口连接相通，等离子体直接气化制粉系统与纳米金属粉体收集系统入口连接相通；

等离子体直接气化制粉系统由四套等离子体加热源、四套等离子枪、一套制粉室、四套固定于制粉室上部的等离子枪加料设施组成；