[发明专利]复合材料制备装置与方法

权利要求书

1.一种复合材料制备装置，其特征在于，所述装置包括装置基座、装置主体和设置在所述装置基座上的升降装置，其中：

所述升降装置，用于调节所述装置基座和所述装置主体之间的角度；

所述装置主体包括固体料仓、进气单元、加热模块、反应器、收集装置、排气单元和控制单元，其中，所述控制单元分别与所述固体料仓、进气单元、加热模块、反应器、收集装置和排气单元连接；

所述固体料仓内部设置有固体进料装置，所述反应器与所述固体进料装置、所述收集装置之间通过磁流体装置连接与密封；

所述进气单元包括端部进气单元和中部进气单元；

所述反应器的端部设置有端部进料口，并且中部设置有中部进料口，其中，所述端部进料口分别与所述固体进料装置和所述端部进气单元连接，所述中部进料口与所述中部进气单元连接，所述反应器的尾部设置有出料口，所述尾部出料口与所述收集装置相连；

所述反应器以所述中部进料口为界，上下区域分别为主反应区和后处理反应区；

所述加热模块将所述反应器包裹于其内部，所述加热模块用于将所述反应区和所述处理反应区分别升温至响应的反应温度，并维持温度恒定；

所述收集装置，用于将产品从气-固混合物中分离出来并收集；

所述排气单元，与所述收集装置的排气歧管出口连接，所述排气单元包括真空泵和过滤器，所述真空泵，用于排气并维持所述反应器内压力恒定和调控反应器内压力，所述过滤器用于阻挡尾气中的粉料；

所述端部进气单元包括3路质量流量计，分别控制反应气、辅助气、载气的流量，并对其进行混合以及将其输入所述反应器中，所述中部进气单元包括2路质量流量计，分别控制后处理反应气与载气的流量，并对其进行混合以及将其输入所述反应器中；

通过所述固体进料装置将固体原料输入所述反应器，并以预设比例从所述端部进气单元向所述主反应区通入主反应气、辅助气和载气，气体反应生成活性物质沉积于固体颗粒表面，并从中部进气单元向后处理反应区通入后处理反应气体，在活性物质表面生成功能层。

2.如权利要求1所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述反应器为管式反应器，所述管式反应器内壁均布翅片，所述翅片用以搅拌固体粉料，使所述固体粉料与气体反应物充分接触。

3.如权利要求2所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述管式反应器绕中心轴旋转。

4.如权利要求2所述的复合材料制备装置，其特征在于，

所述管式反应器的材质为石英或刚玉；

所述管式反应器的出料口为锥形变径结构。

5.如权利要求1所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述加热模块包括加热元件，所述加热元件为硅钼棒，采取多温区独立多段智能程控布置，以及所述加热模块的外壳为钢制可开启式，与所述反应器之间填充氧化铝纤维保温隔热材料。

6.如权利要求1所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述收集装置包括静电收集器、旋风分离器。

7.如权利要求1所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述端部进气单元和所述中部进气单元的进气喷嘴采用同轴套管式，内壁采用螺旋翅片设计。

8.如权利要求1所述的复合材料制备装置，其特征在于，所述固体料仓为长方体空腔，所述固体料仓的材质为不锈钢，所述固体料仓包括顶盖和料仓主体，所述顶盖与所述料仓主体之间有硅胶密封圈。

9.一种应用权利要求1-8任一项所述的复合材料制备装置所进行的复合材料制备方法，其特征在于，包括：

将固体原料装载在所述固体料仓中，关闭所述复合材料制备装置的所有进气阀门，启动排气单元真空泵抽出所述复合材料制备装置内部空气，再并由端部进气单元和中部进气单元通入高纯氮气，重复上述操作将氧气置换干净；

使用工作载气置换氮气，并根据工艺条件保持恒定的载气进气与排气；

将所述复合材料制备装置调整为预设倾斜角度，并通过加热模块将主反应区和后处理区分别升温至相应的反应温度，并维持温度恒定；

设置固体进料速率、进气参数与反应器旋转速率，以预设比例从端部进气单元向主反应区通入主反应气、辅助气和载气，气体反应生成活性物质沉积于固体颗粒表面，并从中部进气单元向后处理反应区通入后处理反应气体，在活性物质表面生成功能层；

制备的复合材料粉体经反应器的出料口进入收集装置，通过收集装置将复合材料粉体从气-固混合物中分离出来并收集，尾气由所述收集装置的排气歧管出口排出并经过滤器过滤后排入废气处理系统。