[发明专利]一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超氧化钾粉末的制备领域，具体涉及一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法。

背景技术

目前，在航天事业和潜艇技术等领域，需要人体在密闭空间进行较长时间的生理活动。为了节省空间和成本，通常需要在舱体内放置氧气再生装置。氧气再生装置中可以放置超氧化钾作为供氧剂，在此过程中，超氧化钾与人体呼出的二氧化碳气体、水蒸气反应生成可供人体进行正常生理活动的氧气。

常规制备超氧化钾的方法采用氢氧化钾与双氧水作为原料，但是该方法制备的超氧化钾粉末纯度低，有效氧为25％左右，并且危险性极大，该方法已经淘汰。为了用于生产65型-钾空气再生药板和隔绝式自救器中生氧剂，有必要提供一种可连续生产超氧化钾粉末的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法，其具有连续化生产、提高超氧化钾有效氧含量的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法，包括如下步骤：

液态钾与压缩空气通过内外嵌套的喷枪进行雾化处理制得超氧化钾粉末；喷枪包括供压缩空气流动的外腔体，以及供液态钾流动的内腔体，内腔体靠近喷枪的枪口的直径为1.3-1.4mm；压缩空气的流速为6-8米/秒，液态钾的流速为0.3-0.5米/秒；液态钾与压缩空气的反应温度为260-300℃。

采用以上技术方案，液态钾和压缩空气通过喷枪，并且在喷枪的枪口处进行混合，保持压缩空气的流速在6-8米/秒，一方面增大液态钾和空气的接触面积，使得金属钾能够快速被氧化直接生成超氧化钾。另一方面压缩空气可以作为动力源，其在流动过程中，驱使液态钾通过1.3-1.4mm的枪口持续与压缩空气混合。此外，压缩空气和液态钾在该范围内的流速混合，可直接生成超氧化钾粉末。

进一步地，压缩空气的压力为0.3-0.5MPa。

采用以上技术方案，压缩空气保持在0.3-0.5MPa的压力范围内，其与喷枪配合，驱使压缩空气的流速为6-8米/秒。

优选地，液态钾的加热温度为80-90℃。

采用以上技术方案，液态钾在加热的条件下保持液态，便于液态钾与压缩空气在喷枪处混合。若温度太低，液态钾流速受限，不能与压缩空气充分混合；若温度太高，浪费多余能量。

优选地，液态钾的纯度大于98.5％。

采用以上技术方案，该纯度范围的液态钾与压缩空气混合，制得超氧化钾的产率更高。

优选地，压缩空气中含水量小于0.5％。

采用以上技术方案，严格控制压缩空气中的水含量，以免其与液态钾接触，造成危险。

优选地，喷枪的枪口压力为-0.025～-0.035MPa。

采用以上技术方案，当压缩空气以6-8米/秒的速度通过喷枪时，在喷枪的枪口处形成持续形成负压，驱使液态钾持续与压缩空气接触混合。

进一步地，超氧化钾的粒径为8-20目。

进一步地，超氧化钾的含氧量≥31％。

采用以上工艺制得的超氧化钾粉末的含氧量高达31％，适合作为65型-钾空气再生药板的原料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

调节压缩空气和液态钾的流速，并且配合喷枪既可以持续制备超氧化钾粉末，还可以保证超氧化钾粉末的含氧量达到31％；并且调整压缩空气流速即可对超氧化钾粉末的粒径进行调控。

附图说明

图1是金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的设备示意图；

图2是喷枪的结构示意图；

图中，1、熔钾罐；11保温套；2、反应器；20、法兰；201、端盖；21、喷枪；211、外腔室；212、内腔室；213、枪口；3、收集器；4、除尘罐；41、过滤网；42、降尘部；43、除尘部；5、降尘室；51、喷淋管；52、排烟筒。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：一种金属钾氧化法制备超氧化钾粉末的设备，结合图1和图2，包括熔钾罐1，与熔钾罐1相连的反应器2，以及与反应器2依次相连的收集器3、除尘罐4和降尘室5。

熔钾罐1的外侧缠绕一圈电热丝(图中未示出)，电热丝的外侧包裹保温套11，以免热量散失太快。固体钾放入熔钾罐1中，电热丝加热至温度为80℃时，固体钾经电热丝加热之后熔融形成液态钾。