專利名稱：無機膜集成技術超細粉體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機膜集成技術超細粉體的制備方法，是將無機膜集成技術應用于濕化學反應液中固液分離及洗滌，從而制備粒徑小于10μm的超細粉體產(chǎn)品的方法。
超細粉體一般是指微米、亞微米粒子的集合體。由于其優(yōu)異的物理化學性能而被認為是21世紀材料研究的一個主方向。例如超細氧化釔是一種重要的高性能陶瓷材料，具有高溫穩(wěn)定性，將它分散到合金中，可得到超耐熱合金；用超細氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯粉末可燒結(jié)成高韌性、高強度的陶瓷，它還是激光材料、高亮熒光粉中應用較多的稀土氧化物。另外如超細氧化鋅具有優(yōu)異的電、磁、光、力學性能，作為一種新型材料在電子、冶金、化工醫(yī)藥和生物等領域展現(xiàn)出廣闊的前景。超細粉體的制備一般先通過濕化學方法反應生成沉淀物，然后將該固體沉淀物從化學反應生成液中分離出來并洗滌洗除去固體表面的附著的雜質(zhì)離子，干燥或進一灼燒后得超細粉體產(chǎn)品。超細粉體因其粒徑小，傳統(tǒng)的重力沉降法不可用，而以濾布為過濾介質(zhì)的分離方法由于是靠濾餅層顆粒的架橋作用來實現(xiàn)顆粒的截留，一方面對超細顆粒的截留效果差，另一方面固體顆粒越小，濾餅層就越致密，則過濾阻力越大。從而使洗滌操作周期長，洗滌效果差，并耗用大量的洗滌液。加之此種分離洗過程必須間隙操作，效率低下且勞動強度大，限制了超細粉體產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模。
本發(fā)明的目的是提供一種無機膜集成技術超細粉體的制備方法，該方法能使超細粉體的制備工藝連續(xù)一體化，尤其可降低固液分離及洗滌過程的勞動強度，減少粉體流失，提高產(chǎn)率和工作效率。
本發(fā)明制備超細粉體的方法包括以下步驟原料在液相中進行化學反應，將反應生成的含固料液經(jīng)泵加壓，在0．05-1Mpa壓力下，連續(xù)通入孔徑為0．01～10μm的無機膜的陶瓷膜管內(nèi)，其中的部分液體介質(zhì)及雜質(zhì)離子透過無機膜的微孔徑向錯流排出管外；料液從膜管流出后返回料液槽，并繼續(xù)循環(huán)不斷增濃，至固含量達1～40％時，向料液中加入洗滌液稀釋至固含量為0．1～30％并繼續(xù)循環(huán)通入膜管，如此反復洗滌和濃縮，直至滲透液中雜質(zhì)離子含量小于規(guī)定濃度時，將料液噴霧干燥得超細粉體。對于某些超細粉體產(chǎn)品的制備過程除上述步驟外，還需將噴霧干燥后的粉體進行高溫灼燒分解后才能得到超細粉體最終產(chǎn)品。本發(fā)明中，含較粗顆粒的料液可增濃至較濃時才加入洗滌液，且稀釋后的濃度也可較高，而含較細顆粒的料液則需在相對較稀的情況下加洗滌液，要求稀釋后濃度也可相對較低。本發(fā)明所說的無機膜是由無機金屬材料(如不銹鋼、Ag、Pa等材料)或金屬氧化物材料(如Al2O3、ZrO2等材料)制備的對稱或非對稱多孔膜。
上述洗滌液是普通水或去離子水。膜管工作過程中，會有固體微粒堵塞無機膜的微孔，影響膜的通透量，因此本發(fā)明定時或不定時采用加壓的滲透液對膜管徑向反沖，通過液體對膜管由外向內(nèi)的加壓反滲透過程，恢復膜的滲透通量。
本發(fā)明將無機膜分離技術集成于超細粉體的生產(chǎn)中，料液在膜管內(nèi)錯流分離，物料在連續(xù)循環(huán)流動的狀態(tài)下完成分離、洗滌過程，整個工藝連續(xù)化，一體化。本方法制備超細粉體生產(chǎn)效率高，技術指標易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)率高，使超細粉體適于規(guī)?；a(chǎn)。
附圖是無機膜集成技術制備超細粉體的工藝流程圖。
如圖所示，原料經(jīng)閥K1入反應器1內(nèi)化學反應，反應生成的含固料液由閥K2通入貯槽2內(nèi)，料液通過閥3、泵5經(jīng)流量計6壓入無機膜管7，并在膜管7內(nèi)錯流通過部分液體介質(zhì)徑向透過膜管進入貯罐8收集或由閥K10排放；增濃了的料液通過閥K6返回貯槽2。料液在膜管7與料液槽2之間不斷循環(huán)流動，并由于此液體介質(zhì)的分離而逐漸增濃，當濃度達到某設定值時，開啟閥K7，從貯槽4向料液槽2加入洗滌液，將料液稀釋至某設定濃度，繼續(xù)重復以上過程，直至從K10出來的滲透液中雜質(zhì)離子含量小于規(guī)定值時，將閥門K3開啟。料液經(jīng)泵3送入噴霧干燥塔11中干燥得超細粉體產(chǎn)品，或進一步開啟K11，通入灼燒爐12中高溫分解得產(chǎn)品，圖中高壓氣瓶10和氣體緩沖罐9用于對貯罐8內(nèi)的滲透液加壓反沖。定時或不定時開啟閥K9，使罐8內(nèi)滲透液增壓，對膜管反沖，恢復膜的通量。
下面結(jié)合上述


本發(fā)明方法制超細粉體的實施例。
實施例一超細氧化釔粉體的制備在反應器1中加入草酸溶液和氯化釔溶液，控制反應條件，反應生成含草酸釔沉淀的料液約110g，固含量約為7％，其中氯離子濃度為1M。測得草酸釔沉淀的粒徑為2．54μm。膜管7為孔徑為0．2μm的無機膜的膜組件，按以下步驟操作開啟閥K2，料液從反應器進入料液槽2內(nèi)，用去離子水稀釋至固含量為5％，隨后由料液泵5經(jīng)流量計6進入膜管7內(nèi)，操作壓力為0．2Mpa，錯流速率為1．5m／S。料液中所含的氯離子隨透過膜管的滲透液進入貯罐8中，經(jīng)閥K10排出。被濃縮了的料液經(jīng)K6返回到料液槽2中。上述循環(huán)過程反復進行至料液固含量達25％時，開啟閥K7進行洗滌過程，此時由貯槽4向料液槽2內(nèi)加入去離子水，將料液稀釋至固含量為5％，繼續(xù)上述循環(huán)過程。料液在逐級稀釋-濃縮中完成洗滌和分離過程。用氯離子選擇性電極檢測從閥K10放出的滲透液中氯離子濃度，當氯離子濃度小于50ppm時停止洗滌，并通過稀釋或再濃縮使料液中固含量調(diào)整到10～30％，將料液由泵3輸送至噴霧干燥器11進行噴霧干燥，控制氣體入口溫度300℃，出口溫度100℃。將干燥的粉體通入灼燒爐12中灼燒一小時，得到粒徑為0．6～0．8μm的超細氧化釔粉體。
實施例二超細氧化鋅粉體的制備反應器中投入氯化鋅、尿素溶液各150ml，混合。在80～90℃水浴中反應70分鐘，反應生成的含固料液先選用膜孔徑為0．2μm的膜管，采用與實施例一相同的條件進行逐級稀釋-濃縮至氯離子濃度小于30ppm，隨后稀釋至固含量為0．5％，再選用膜孔徑為0．8μm的膜管進行分離，小于0．8μm的顆粒隨滲透液徑向排出，大于0．8μm的顆粒隨料液從膜管內(nèi)軸向流出。最后選用膜孔徑為50nm及0．8μm的兩種膜管分別對上述分離出的徑向滲透液及軸向流出料液進一步逐級稀釋濃縮至含固量達30％，所得的兩種料液在400℃下噴霧干燥熱分解，分別得到粒徑為20～30nm及80～100nm的兩種規(guī)格的超細氧化鋅粉體。
權利要求
1．無機膜集成技術超細粉體的制備方法，其特征是包括以下步驟原料在液相中進行化學反應，將反應生成的含固料液經(jīng)泵加壓，在0．05-1Mpa壓力下，連續(xù)通入孔徑為0．01～10μm的無機膜的陶瓷膜管內(nèi)，其中的部分液體介質(zhì)及雜質(zhì)離子透過無機膜的微孔徑向錯流排出管外，料液從膜管流出后繼續(xù)循環(huán)并不斷增濃增濃，至固含量達1～40％時，向料液中加入洗滌液稀釋至固含量為0．1～30％并繼續(xù)循環(huán)通入膜管，如此反復洗滌和濃縮，直至滲透液中雜質(zhì)離子含量小于規(guī)定濃度時，將料液噴霧干燥得超細粉體。
2．根據(jù)權利要求1所述的無機膜集成技術超細粉體的制備方法，其特征是干燥粉體送入灼燒爐內(nèi)灼燒分解。
3．根據(jù)權利要求1所述的無機膜集成技術超細粉體的制備方法，其特征是洗滌液是普通水或離子水。
4．根據(jù)權利要求1、2、3所述的無機膜集成技術超細粉體的制備方法，其特征是所說的無機膜是由無機金屬或金屬氧化物材料制備的對稱或非對稱多孔膜。
5．根據(jù)權利要求4所述的無機膜集成技術超細粉體的制備方法，其特征是定時或不定時采用加壓滲透液對無機膜反沖恢復通量。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機膜集成技術超細粉體的制備方法,將化學反應生成的含固料液加壓至0.05—1MPa,連續(xù)循環(huán)通入孔徑為0.05—10μm的無機膜的膜管內(nèi),其中液體介質(zhì)及雜質(zhì)離子徑向滲透排出管外,濃度增至1～40%時,加洗滌液稀釋至0.1～30%繼續(xù)循環(huán)通入膜管,反復以上稀釋和濃縮過程,直至滲透液中雜質(zhì)離子濃度小于規(guī)定值,將料液噴霧干燥后得超細粉體。料液在連續(xù)流動狀態(tài)下完成分離、洗滌和干燥過程,產(chǎn)率高。
文檔編號C04B35/622GK1289632SQ0011907
公開日2001年4月4日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權日2000年10月27日
發(fā)明者徐南平, 范益群, 向檸 申請人:南京化工大學