[发明专利]一种制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统

权利要求书

1.一种制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，主要由进料器(1)、等离子弧反应室(2)、等离子电源(4)以及压缩机(9)组成，启动等离子电源(4)使等离子弧反应室(2)顶部的发生器(3)开始工作形成等离子电弧焰流，物料通过进料器(1)进入等离子弧反应室(2)并经过等离子电弧焰流燃烧形成气态反应产物，压缩机(9)将纳米粉体制备所需气体压缩并持续输入至等离子弧反应室(2)中；其特征在于，

所述制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统还包括冷却组件(5)和布袋收集组件(6)，等离子弧反应室(2)的底部通过管路与冷却组件(5)、布袋收集组件(6)顺序连通，气态反应产物经过冷却组件(5)冷却，获得含固态纳米粉体的气流，最后通过布袋收集组件(6)内的布袋进行收集，所述布袋收集组件(6)排出的气流汇入压缩机(9)中。

2.如权利要求1所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，所述制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统还包括由抽气泵(7)和净化器(8)组成的气流净化循环系统，所述抽气泵(7)置于布袋收集组件(6)和净化器(8)之间，所述净化器(8)与压缩机(9)的气流输入端连通；布袋收集组件(6)排出的气流通过净化器(8)净化处理后，经过压缩机(9)存储升压后再次通入等离子弧反应室(2)的顶部形成气流循环。

3.如权利要求2所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，所述净化器(8)和压缩机(9)之间的气流管道上设有阀门(10)，供排出气体或输入纳米粉体制备所需新鲜气体所用。

4.如权利要求1～3任一项所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，所述冷却组件(5)由气流管(52)、冷却夹套(51)、冷媒循环管路(53)、冰机(54)构成，气流管(52)内通行的高温气流与气流管外部的冷却夹套(51)内的冷媒进行热量交换，以实现降温；冰机(54)工作通过冷媒循环管路(53)实现冷却夹套(51)内冷媒的循环冷却，冷却夹套(51)内冷媒的流动方向与气流管(52)内通行的高温气流流向相反。

5.如权利要求2或3所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，所述布袋收集组件(6)顶部设置有风机(61)、气流扩散口(62)，所述布袋收集组件(6)内部设置有数个竖向布置的布袋(66)，所述布袋(66)的底端通过软性连接器(65)与气流排出管(67)连通，所述气流排出管(67)与抽气泵(7)连通；通过布袋收集组件(6)收集的固态纳米粉体富集在布袋(66)的外侧，通过收集机构将固态纳米粉体收集在布袋收集组件(6)底部的收纳盒(68)中。

6.如权利要求5所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，所述收集机构由连接杆(630)、吊链(64)、敲击板(631)以及伸缩气缸(632)构成，所述布袋(66)通过吊链(64)固定在连接杆(630)上，连接杆(630)通过吊链固定在布袋收集组件(6)内侧顶部以实现布袋(66)的安装。

7.如权利要求6所述的制备纳米粉体的等离子弧汽相法生产系统，其特征在于，与所述伸缩气缸(632)相连接的敲击板(631)设置在布袋收集组件(6)的外部，并通过轴实现转动，敲击板(631)一侧伸入布袋收集组件(6)内部与连接杆(630)一端连接，通过伸缩气缸(632)工作实现附着于布袋(66)外侧的固态纳米粉体下落，并收集于收纳盒(68)中。

8.一种利用如权利要求3所述等离子弧汽相法生产系统制备纳米粉体的方法，其特征在于，步骤如下：

①、等离子弧火焰燃烧法反应

首先，通过压缩机(9)向等离子弧反应室(2)通入惰性气体或者氧气，启动等离子电源(4)，等离子弧反应室(2)顶部的发生器(3)开始工作，形成等离子电弧焰流；然后通过进料器(1)向等离子弧反应室(2)内部顶端输送金属粉体，经过等离子电弧焰流快速反应，通入惰性气体反应获得金属单质纳米粉体，通入氧气反应获得金属氧化物纳米粉体，高温气态反应产物自离子弧反应室(2)的底部进入冷却组件(5)；

等离子弧反应室(2)顶部的焰流温度为600～6000℃可调，反应时间为低于1s，等离子电源(4)的功率为30～120kW可调；

②、金属单质纳米粉体或金属氧化物纳米粉体的收集

在冷却组件(5)作用下，高温气态反应产物被迅速冷却，获得含固态纳米粉体的气流，最后通过布袋收集组件(6)内的布袋进行收集；

③、气流循环

布袋收集组件(6)排出的气流通过净化器(8)净化处理后，经过压缩机(9)存储升压后再次通入等离子弧反应室(2)的顶部形成气流循环；当需要补充新鲜惰性气体或氧气时，自阀门(10)输入新鲜气体。