一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置及其制備工藝，所述高能球磨裝置包括馬達(dá)、研磨筒、功能輔助組件、循環(huán)冷卻裝置、氣氛保護(hù)組件及支架；所述研磨筒包括攪拌桿、研磨盤、物料和研磨介質(zhì)加入口、過濾和分離裝置以及出料口；所述研磨筒上設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，該循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)冷卻外套、冷卻液入口和冷卻液出口；所述功能輔助組件為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置或磁場發(fā)生裝置的至少一種；所述研磨筒上設(shè)氣氛保護(hù)組件，該氣氛保護(hù)組件包括保護(hù)氣入口、保護(hù)氣出口和抽真空設(shè)備。所述功能輔助組件功能包括：微波、超聲、放電、磁場、溫度場等的優(yōu)勢(shì)，使設(shè)備滿足多種不同條件的需要，并提高設(shè)備的可操作性。
【專利說明】
一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置及其制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及球磨設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)，特別是提供一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)現(xiàn)金屬或非金屬粉體及化合物納米化是新時(shí)期技術(shù)發(fā)展的重要依托，納米化的金屬或非金屬粉體及化合物具有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，在醫(yī)療衛(wèi)生、電子信息、能源環(huán)境、航空航天等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。目前已有多種使粉體或化合物納米化的技術(shù)，典型的有液相法和固相法兩種。液相法主要通過化學(xué)反應(yīng)自下而上的進(jìn)行制備，主要包括溶膠-凝膠法、水熱法、共沉淀法等，這些方法工藝過程復(fù)雜，產(chǎn)物提純較難，批次穩(wěn)定性差，且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，因此難以大規(guī)模應(yīng)用。固相法主要有氣相沉積、等離子體反應(yīng)、高能球磨法等;而高能球磨是目前世界上在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的制備納米粉末的方法，該方法具有成本低、方法簡便易行，產(chǎn)品質(zhì)量好，量大且效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在作用時(shí)間長、產(chǎn)物粒度大，且顆粒大小不均、重復(fù)性差等缺點(diǎn)。
[0003]為了克服以上制約高能球磨法在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的瓶頸，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高效率的功能輔助低溫高能球磨裝置，一方面大大改善了高能球磨的球磨效率，降低了顆粒破碎大小，縮短了作用時(shí)間；另一方面裝置的可組裝性使其可以滿足不同條件的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，本發(fā)明的目的在于提供一種高效率的功能輔助低溫高能球磨裝置及工藝，所述功能輔助組件功能包括:微波、超聲、放電、磁場、溫度場等的優(yōu)勢(shì)，使設(shè)備滿足多種不同條件的需要，并提高設(shè)備的可操作性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，所述高能球磨裝置包括馬達(dá)、研磨筒、功能輔助組件、循環(huán)冷卻裝置、氣氛保護(hù)組件及支架;所述研磨筒包括攪拌桿、研磨盤、物料和研磨介質(zhì)加入口、過濾和分離裝置以及出料口；所述研磨筒上設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，該循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)冷卻外套、冷卻液入口和冷卻液出口；所述功能輔助組件為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置或磁場發(fā)生裝置的至少一種;所述研磨筒上設(shè)氣氛保護(hù)組件，該氣氛保護(hù)組件包括保護(hù)氣入口、保護(hù)氣出口和抽真空設(shè)備。
[0006]優(yōu)選地、所述的循環(huán)冷卻裝置、研磨筒、氣氛保護(hù)組件均采用聚四氟乙烯或不銹鋼制成。
[0007]優(yōu)選地、所述研磨筒內(nèi)容置復(fù)數(shù)個(gè)研磨球，該研磨球?yàn)椴讳P鋼球、玻璃珠、氧化鋯球、瑪瑙球、陶瓷球或氧化鋁球的至少一種，直徑為0.5?150mm。
[0008]優(yōu)選地、所述過濾和分離裝置與研磨罐外壁之間及各進(jìn)出料/氣口均設(shè)有密封裝置。
[0009]一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置制備高性能納米粉末的工藝，其特征在于:包括有如下步驟:
1)將原料粉末和研磨球?qū)胙心ス?，操作完成后封好研磨罐口?br> 2)用真空栗對(duì)體系抽真空，后通入保護(hù)氣氛，如此反復(fù)操作三次;若有液相介質(zhì)存在，則該操作完成后再加入液相介質(zhì)，保證介質(zhì)溶液在研磨罐總高度的1/2?3/4處；
3)打開馬達(dá)啟動(dòng)攪拌，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每分鐘100?5000轉(zhuǎn)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌桿，攪拌桿帶動(dòng)研磨球隊(duì)原料粉末進(jìn)行研磨粉碎；
4)同時(shí)打開研磨罐外部的冷卻循環(huán)裝置，保證體系溫度-50?O°C;
5)再打開功能輔助發(fā)生裝置，所述功能輔助發(fā)生裝置可為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置、磁場發(fā)生裝置中的一個(gè)或多個(gè)，其中微波發(fā)生器的功率為0.8?5KW，頻率為1000?300M0Hz;超聲發(fā)生器的功率為100?1000W，頻率為10?50KHz;放電裝置產(chǎn)生的電可為火花放電或輝光放電;磁場發(fā)生器位置可不斷變化，通過控制磁場的移動(dòng)避免磨球的雜亂運(yùn)動(dòng)，增加磨球?qū)Ψ勰┑呐鲎埠图羟校?br> 6)重復(fù)步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)，直到達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品。
[0010]優(yōu)選地、所述原料研磨時(shí)間為0.1?8h，輔助研磨發(fā)生裝置實(shí)施時(shí)間約為0.1?4h。[0011 ] 優(yōu)選地、所述原料和研磨球的質(zhì)量比約為I?50:1。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體為:
1、球磨罐中的原料和球磨介質(zhì)在超聲波空化作用、微波輻射作用、磁場的碰撞和剪切作用，放電晶化作用和球磨的機(jī)械力作用下，使得粉體的納米化速度大大增加，且增加了顆粒粒度分布的均一性。
[0013]2、另外該裝置組合性較強(qiáng)，可根據(jù)需要應(yīng)用于多種場合，如還原、氧化、合成、分解等，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種粉體(如鐵、銅、鎳、硅、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁等)的納米化，而且可以用來制備多種金屬氧化物，如氧化鐵、氧化硅、氮化硅、氮化鈦等。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明之實(shí)施例中高能球磨裝置的示意簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其顯示了本發(fā)明之較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，該高能球磨裝置包括馬達(dá)10、研磨筒、功能輔助組件、循環(huán)冷卻裝置、氣氛保護(hù)組件及支架11;該研磨筒包括攪拌桿8、研磨盤7、物料和研磨介質(zhì)加入口 1、過濾和分離裝置12以及出料口9;該研磨筒上設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，該循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)冷卻外套13、冷卻液入口4和冷卻液出口 3;該功能輔助組件2為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置或磁場發(fā)生裝置的至少一種;該研磨筒上設(shè)氣氛保護(hù)組件，該氣氛保護(hù)組件包括保護(hù)氣入口 5、保護(hù)氣出口 6和抽真空設(shè)備。
[0016]該的循環(huán)冷卻裝置、研磨筒、氣氛保護(hù)組件均采用聚四氟乙烯或不銹鋼制成。
[0017]該研磨筒內(nèi)容置復(fù)數(shù)個(gè)研磨球，該研磨球?yàn)椴讳P鋼球、玻璃珠、氧化鋯球、瑪瑙球、陶瓷球或氧化鋁球的至少一種，直徑為0.5?150_。
[0018]該過濾和分離裝置與研磨罐外壁之間及各進(jìn)出料/氣口均設(shè)有密封裝置。
[0019]—種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置制備高性能納米粉末的工藝，其特征在于:包括有如下步驟:
1)將原料粉末和研磨球?qū)胙心ス?，操作完成后封好研磨罐口?br> 2)用真空栗對(duì)體系抽真空，后通入保護(hù)氣氛，如此反復(fù)操作三次;若有液相介質(zhì)存在，則該操作完成后再加入液相介質(zhì)，保證介質(zhì)溶液在研磨罐總高度的1/2?3/4處；
3)打開馬達(dá)啟動(dòng)攪拌，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每分鐘100?5000轉(zhuǎn)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌桿，攪拌桿帶動(dòng)研磨球隊(duì)原料粉末進(jìn)行研磨粉碎；
4)同時(shí)打開研磨罐外部的冷卻循環(huán)裝置，保證體系溫度-50?O°C;
5)再打開功能輔助發(fā)生裝置，該功能輔助發(fā)生裝置可為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置、磁場發(fā)生裝置中的一個(gè)或多個(gè)，其中微波發(fā)生器的功率為0.8?5KW，頻率為1000?300M0Hz;超聲發(fā)生器的功率為100?1000W，頻率為10?50KHz;放電裝置產(chǎn)生的電可為火花放電或輝光放電;磁場發(fā)生器位置可不斷變化，通過控制磁場的移動(dòng)避免磨球的雜亂運(yùn)動(dòng)，增加磨球?qū)Ψ勰┑呐鲎埠图羟校?br> 6)重復(fù)步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)，直到達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品。
[0020]該原料研磨時(shí)間為0.1?8h，輔助研磨發(fā)生裝置實(shí)施時(shí)間約為0.1?4h。
[0021 ] 該原料和研磨球的質(zhì)量比約為I?50:1。
[0022]本發(fā)明的重點(diǎn)在于:在球磨罐中的原料和球磨介質(zhì)在超聲波空化作用、微波輻射作用、磁場的碰撞和剪切作用，放電晶化作用和球磨的機(jī)械力作用下，使得粉體的納米化速度大大增加，且增加了顆粒粒度分布的均一性。另外該裝置組合性較強(qiáng)，可根據(jù)需要應(yīng)用于多種場合，如還原、氧化、合成、分解等，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種粉體(如鐵、銅、鎳、硅、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁等)的納米化，而且可以用來制備多種金屬氧化物，如氧化鐵、氧化硅、氮化娃、氣化欽等。
[0023]以上該，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何細(xì)微修改、等同變化和修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，其特征在于:所述高能球磨裝置包括馬達(dá)(10)、研磨筒、功能輔助組件、循環(huán)冷卻裝置、氣氛保護(hù)組件及支架(11);所述研磨筒包括攪拌桿(8)、研磨盤(7)、物料和研磨介質(zhì)加入口(1)、過濾和分離裝置(12)以及出料口(9);所述研磨筒上設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，該循環(huán)冷卻裝置包括循環(huán)冷卻外套(13)、冷卻液入口(4)和冷卻液出口(3);所述功能輔助組件(2)為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置或磁場發(fā)生裝置的至少一種;所述研磨筒上設(shè)氣氛保護(hù)組件，該氣氛保護(hù)組件包括保護(hù)氣入口(5)、保護(hù)氣出口(6)和抽真空設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，其特征在于:所述的循環(huán)冷卻裝置、研磨筒、氣氛保護(hù)組件均采用聚四氟乙烯或不銹鋼制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，其特征在于:所述研磨筒內(nèi)容置復(fù)數(shù)個(gè)研磨球，該研磨球?yàn)椴讳P鋼球、玻璃珠、氧化鋯球、瑪瑙球、陶瓷球或氧化鋁球的至少一種，直徑為0.5?150_。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置，其特征在于:所述過濾和分離裝置與研磨罐外壁之間及各進(jìn)出料/氣口均設(shè)有密封裝置。5.—種如權(quán)利要求1?4所述的任一項(xiàng)高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置制備高性能納米粉末的工藝，其特征在于:包括有如下步驟: 1)將原料粉末和研磨球?qū)胙心ス?，操作完成后封好研磨罐口?2)用真空栗對(duì)體系抽真空，后通入保護(hù)氣氛，如此反復(fù)操作三次;若有液相介質(zhì)存在，則該操作完成后再加入液相介質(zhì)，保證介質(zhì)溶液在研磨罐總高度的1/2?3/4處； 3)打開馬達(dá)啟動(dòng)攪拌，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每分鐘100?5000轉(zhuǎn)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌桿，攪拌桿帶動(dòng)研磨球隊(duì)原料粉末進(jìn)行研磨粉碎； 4)同時(shí)打開研磨罐外部的冷卻循環(huán)裝置，保證體系溫度-50?O°C; 5)再打開功能輔助發(fā)生裝置，所述功能輔助發(fā)生裝置可為微波發(fā)生裝置、超聲發(fā)生器、放電裝置、磁場發(fā)生裝置中的一個(gè)或多個(gè)，其中微波發(fā)生器的功率為0.8?5KW，頻率為1000?300M0Hz;超聲發(fā)生器的功率為100?1000W，頻率為10?50KHz;放電裝置產(chǎn)生的電可為火花放電或輝光放電;磁場發(fā)生器位置可不斷變化，通過控制磁場的移動(dòng)避免磨球的雜亂運(yùn)動(dòng)，增加磨球?qū)Ψ勰┑呐鲎埠图羟校? 6)重復(fù)步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)，直到達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置制備高性能納米粉末的工藝，其特征在于:所述原料研磨時(shí)間為0.1?8h，輔助研磨發(fā)生裝置實(shí)施時(shí)間約為0.1?4h。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高效率制備納米粉末或漿料的多功能球磨裝置制備高性能納米粉末的工藝，其特征在于:所述原料和研磨球的質(zhì)量比約為I?50:1。
【文檔編號(hào)】B02C17/10GK105921222SQ201610351135
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】李芳 , 趙東輝, 宋宏芳, 戴濤, 周鵬偉
【申請(qǐng)人】福建翔豐華新能源材料有限公司