專(zhuān)利名稱(chēng)：大氣除硫?qū)Ｓ描F粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米級(jí)別的鐵粉，具體為一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉。
技術(shù)背景目前，人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣環(huán)境越來(lái)越糟，特別是在發(fā)展中國(guó)家和工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家的大氣污染十分嚴(yán)重。工業(yè)污染物的排放，使人類(lèi)的生存受到嚴(yán)重的威脅。 大氣中大量的含酸氣體形成了可怕的酸雨，肆無(wú)忌憚的破壞大地的綠色植被、植 物、農(nóng)作物并且嚴(yán)重的傷害著人類(lèi)的身體。眾所周知在干凈清潔的大氣中，痕量 氣體的組成是微不足道的。但是在一定范圍的大氣中，出現(xiàn)了原來(lái)沒(méi)有的微量物 質(zhì)，其數(shù)量和持續(xù)時(shí)間，都有可能對(duì)人、動(dòng)物、植物及物品、材料產(chǎn)生不利影響 和危害。當(dāng)大氣中污染物質(zhì)的濃度達(dá)到有害程度，以至破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)正常 生存和發(fā)展的條件，對(duì)人或物造成危害的現(xiàn)象叫做大氣污染。造成大氣污染的原 因，既有自然因素又有人為因素，尤其是人為因素，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車(chē)尾 氣和核爆炸等。隨著人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時(shí)， 同時(shí)也將大量的廢氣、煙塵物質(zhì)排入大氣，嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境的質(zhì)量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)區(qū)域。所謂干潔空氣是指在自然狀態(tài)下的 大氣(由混合氣體、水氣和雜質(zhì)組成)除去水氣和雜質(zhì)的空氣，其主要成分是氮?dú)猓?8.09%;氧氣，占20.94%;氬，占0.93%;其它各種含量不到0.1% 的微量氣體(如氖、氦、二氧化碳、氪)。大氣污染物主要可以分為兩類(lèi)，即天然污染物和人為污染物，引起公害的往 往是人為污染物，它們主要來(lái)源于燃料燃燒和大規(guī)模的工礦企業(yè)。顆粒物指大氣中液體、固體狀物質(zhì)，又稱(chēng)塵。硫氧化物是硫的氧化物的總稱(chēng)，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫， 一氧化硫等。碳的氧化物主要包括二氧化碳和一氧化碳。氮氧化物是氮的 氧化物的總稱(chēng)，包括氧化亞氮， 一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。碳?xì)浠衔锸且蕴荚睾蜌湓匦纬傻幕衔?，如甲烷、乙烷等烴類(lèi)氣體。其它有 害物質(zhì)如重金屬類(lèi)，含氟氣體，含氯氣體等等。大氣污染對(duì)氣候的影響很大，大氣污染排放的污染物對(duì)局部地區(qū)和全球氣 候都會(huì)產(chǎn)生一定影響，尤其對(duì)全球氣候的影響，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，這種影響將 是很?chē)?yán)重的。燃料中含有各種復(fù)雜的成分，在燃燒后產(chǎn)生各種有害物質(zhì)，即使 不含雜質(zhì)的燃料達(dá)到完全燃燒，也要產(chǎn)生水和二氧化碳，正因?yàn)槿剂先紵勾?氣中的二氧化碳濃度不斷增加，破壞了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引發(fā) "溫室效應(yīng)"，致使地球氣溫上升。大氣被污染后，由于污染物質(zhì)的來(lái)源、性質(zhì)和持續(xù)時(shí)間的不同，被污染地 區(qū)的氣象條件、地理環(huán)境等因素的差別，以及人的年齡、健康狀況的不同，對(duì) 人體造成的危害也不盡相同。大氣中的有害物質(zhì)主要通過(guò)下述三個(gè)途徑侵入人 體造成危害(l)通過(guò)人的直接呼吸而進(jìn)入人體；(2)附著在食物上或溶于水中，使之隨飲 食而侵入人體；(3)通過(guò)接觸或刺激皮膚而進(jìn)入到人體。其中通過(guò)呼吸而侵入人體是主要的途徑，危害也最大。大氣污染對(duì)人的危害大致可分為急性中毒，慢性中毒，致癌三種。特別是 大氣污染引發(fā)的"酸雨"，是腐蝕材料，損害森林，破壞水生和陸生生態(tài)環(huán)境， 并造成農(nóng)作物減產(chǎn)，酸雨對(duì)人體健康也造成直接影響?，F(xiàn)在已成為世界許多國(guó) 家和地區(qū)的"默默而至的危害"和"死亡之雨"?，F(xiàn)在"酸雨的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)通 俗、形象的用語(yǔ)，早已超過(guò)了它的詞義。它應(yīng)指的范圍不單單是"雨"，而且 包括雪、霧、露、雹、霰等各種形式的降水，因而從大氣污染物沉降形式的角 度又把"酸雨"稱(chēng)為"酸性降水"。由于沉降既包括"濕降，又包括"干降"， 所以又稱(chēng)為"酸沉降"，再考慮到酸雨對(duì)整個(gè)環(huán)境的影響，為了更完整地表達(dá)"酸沉降"這個(gè)環(huán)境問(wèn)題的概念，有人稱(chēng)為"環(huán)境酸化"。正常雨水的pH約 為5.6 (這是由于溶解了二氧化碳的緣故)，酸雨的pH小于5.6。目前大氣中的硫和氮的化合物大部分是人類(lèi)活動(dòng)造成的，其中燃燒化石燃 料(石油、天然氣、煤炭)產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物是造成酸雨的主要原因。近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)社會(huì)的二氧化硫排放量一直在上升，尤其是二次世界大戰(zhàn)后上升得更快，從1950年到1990年全球的二氧化硫排放量增加了約1倍， 目前已超過(guò)1. 5億噸/年。全球氮氧化物的排放量也接近1億噸/年。在各國(guó)中， 美國(guó)的二氧化硫年排放量和氮氧化物排放量都是最多的，中國(guó)在二氧化硫排放 上次之。中國(guó)是燃煤大國(guó)，煤炭在能源消耗中占了70%，因而我國(guó)的大氣污染主要是 燃煤造成的。我國(guó)生產(chǎn)的煤炭，平均含硫份約為1.1%。由于一直未加以嚴(yán)格控 制，致使我國(guó)在工業(yè)化水平還不算高的現(xiàn)在就形成了嚴(yán)重的大氣污染狀況。目 前我國(guó)二氧化硫排放量已達(dá)1800多萬(wàn)噸。二氧化硫排放引起的酸雨污染不斷擴(kuò) 大，己從80年代初期的西南局部地區(qū)擴(kuò)展到長(zhǎng)江以南大部分城市和鄉(xiāng)村，并向 北方發(fā)展。調(diào)查結(jié)果表明，我國(guó)僅兩廣、川、貴4省區(qū)由酸雨造成的直接和間 接經(jīng)濟(jì)損失，每年就達(dá)360億元。酸雨會(huì)使湖泊變酸，水生生物死亡。酸雨對(duì) 生態(tài)系統(tǒng)的危害還表現(xiàn)在浸漬土壤，使土壤變得貧瘠，降低生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生 產(chǎn)力。酸雨腐蝕巖石礦物，使水體中的重金屬和鋁的含量增加，影響水生生態(tài) 系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)水中鋁的含量達(dá)到0.2毫克/升時(shí)，魚(yú)類(lèi)就會(huì)死亡。長(zhǎng)期的 酸雨侵蝕會(huì)造成森林死亡。酸雨對(duì)人體健康也造成直接影響。例如，酸雨滲入 地下可以使地下水中的金屬含量增加，人們飲用這樣的水會(huì)對(duì)人體造成危害。 人們食用酸雨污染的水體中的魚(yú)類(lèi)，同樣會(huì)受到身體的損害1975年5月，在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)舉行了第一次國(guó)際酸性降水和森林生 態(tài)系統(tǒng)討論會(huì)。1982年6月在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)了國(guó)際環(huán)境酸化會(huì)議，酸雨 己成為當(dāng)前全球性環(huán)境污的主要問(wèn)題之一。目前，我國(guó)大氣中的pH平均值已經(jīng)達(dá)到2.94—--4.29，嚴(yán)重低于國(guó)際正常 標(biāo)準(zhǔn)的pH二5.6。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)大氣污染處理存在的主要問(wèn)題，針對(duì)大氣污染采 取的主要治理方法是從根本上解決污染源的問(wèn)題。1 、脫硫；2 、鈣基固硫S02+CaO=CaS03; <formula>formula see original document page 5</formula>2C3S03+02=2C3S043、堿液吸收在工廠排放煙道氣以前除去二氧化硫。二氧化硫是酸性氧化物，可以被堿 液吸收。Ca(OH)2+S02=CaS03+H20但是人類(lèi)的發(fā)展很難徹底杜絕人為的排放和污染。發(fā)展和環(huán)境本身就是難 以分割又是非常矛盾的事務(wù)，怎樣既發(fā)展又能很好的保護(hù)環(huán)境就是目前人類(lèi)面 臨的最大難題。所以，目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)在發(fā)展和環(huán)境保護(hù)中存在的最大問(wèn)題就 是，在有限的排放前提下怎樣更好的保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境。實(shí)際上，目前 大氣中氣體的污染是既無(wú)法杜絕又無(wú)法清除的最大難題。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?006100481685記載了一種金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn) 工藝，該專(zhuān)利申請(qǐng)記載了一種全新的零界顆粒切割金屬納米粉體材料工藝，以 鐵粉為例，步驟包括，將鐵粉置于一101:~+15匸的加工溫度狀態(tài)下，然后對(duì)鐵 粉顆粒進(jìn)行高速切割，每分鐘控制在5000 6000次，然后對(duì)切割后的鐵粉顆粒 已6000轉(zhuǎn)/分鐘的高頻研磨，再進(jìn)行物理還原，表面包覆處理，最后分級(jí)分選即 可得到產(chǎn)品。此項(xiàng)技術(shù)能夠加工出不同納米級(jí)別的鐵粉，利用該方法生產(chǎn)出特 定顆粒直徑的鐵粉具有以往技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)出的優(yōu)異特性，該工藝生產(chǎn)出的各個(gè) 不同級(jí)別的納米鐵粉特性有著明顯的區(qū)別，經(jīng)過(guò)分級(jí)分選和配比后可廣泛用于 不同行業(yè)或領(lǐng)域。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?006101620469公開(kāi)了一種金屬微、納米顆粒 包覆工藝，該申請(qǐng)的技術(shù)方案能在金屬粉體材料的表面形成一層厚度為lnm— 3nm的高質(zhì)量防氧化保護(hù)層，以下稱(chēng)為"DQ包覆法"。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的大氣污染日益嚴(yán)重且無(wú)法有效處理的問(wèn) 題而提供了一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉。本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的， 一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，是由以下方法 制備，利用金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝在2(TC 35X:的情況下，高頻 切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘5000次一一6000次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉，分選出 D3=41nm, D25=87nm， D50=150nm， D75=172nm， D97=215nm的顆粒分布的粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行46(TC中溫氣體滲透，使其鐵粉顆粒的表面形成微 孔蜂窩狀，而后再用"DQ包覆法"對(duì)鐵粉顆粒繼續(xù)厚度為2nm 3nm的防氧化包本發(fā)明技術(shù)優(yōu)勢(shì)本發(fā)明所述的用于大氣除污的納米鐵粉材料，因?yàn)殍F粉顆粒表面是經(jīng)過(guò)特殊 加工形成的微孔蜂窩狀，所以在大氣中和二氧化硫等含硫物質(zhì)進(jìn)行很好的化學(xué)反 應(yīng)，使大氣中的pH值變化為6以上。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下1、 大氣除污效果明顯，10平方公里的天空只需要1公斤納米除污鐵粉，就可 以使大氣pH值從2. 31改變?yōu)?. 15.2、 大氣除污方法簡(jiǎn)單， 一般情況下利用小型飛機(jī)進(jìn)行空中播灑或者利用氣 象火箭進(jìn)行空中播灑，即可達(dá)到大氣除污目的。3、 大氣除污成本較低，在美國(guó)試驗(yàn)用特殊納米鐵粉進(jìn)行大氣除污其費(fèi)用只 是在地面除污設(shè)備、設(shè)施費(fèi)用的百分之一左右。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l， 一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，是由以下方法制備，利用專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2006100481685記載的一種金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝，在20。C的情 況下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘6000次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉，分選出(150nm 為例)D3=41nm、 D25=87nm、 D50=150nm、 D75=172nm、 D97二215nm的顆粒分布較 為分散的表面張力極小的粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行46(TC中溫氣體滲 透，使其鐵粉顆粒的表面形成微孔蜂窩狀，而后，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?006101620469 公開(kāi)的一種金屬微、納米顆粒包覆工藝即"DQ包覆法"對(duì)鐵粉顆粒繼續(xù)厚度為 2nm 3nm的防氧化包覆。對(duì)鐵粉的分選可以選擇"旋風(fēng)分級(jí)工藝"，該工藝主要利用鐵粉顆粒的受 力表面積和鐵粉顆粒在受力情況下的拋物曲線以及鐵粉顆粒在旋風(fēng)容器中的自 重下落速度、時(shí)間。利用人工風(fēng)力和速度在一密閉容器中對(duì)直徑不同的鐵粉顆 粒進(jìn)行有效的分級(jí)。納米鐵粉旋風(fēng)式分級(jí)設(shè)備分為四級(jí)，每級(jí)配置4KW調(diào)速電機(jī)一臺(tái)，同時(shí)配置20KW負(fù)壓電機(jī)一臺(tái)。首先開(kāi)動(dòng)負(fù)壓電機(jī)在分級(jí)設(shè)備的各級(jí)容器中形成負(fù)壓狀 態(tài)，而后分別開(kāi)啟1級(jí)——4級(jí)旋風(fēng)分級(jí)器電機(jī)在各自密閉容器中形成軸流旋風(fēng)。 將需要分級(jí)的鐵粉限量吸入第一密閉容器，在軸流旋風(fēng)中分選出顆粒直徑最大 的鐵粉顆粒，剩余鐵粉顆粒進(jìn)入第二密閉容器，在大于第一軸流旋風(fēng)中分級(jí)出 所需鐵粉顆粒，順序二、三級(jí)進(jìn)行逐級(jí)分級(jí)。這樣可以同時(shí)得到四個(gè)顆粒區(qū)間 相對(duì)集中的鐵粉產(chǎn)品。實(shí)施例2， 一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，是由以下方法制備，利用專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2006100481685記載的一種金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝，在35"C的情 況下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘6000次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉分選出(150nm 為例)D3=41nm、 D25=87nm、 D50=150nm、 D75=172nm、 D97=215nm 的顆粒分布 較為分散的表面張力極小粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行460'C中溫氣體滲 透，使其鐵粉顆粒的表面形成微孔蜂窩狀，而后，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?006101620469 公開(kāi)的一種金屬微、納米顆粒包覆工藝即"DQ包覆法"對(duì)鐵粉顆粒繼續(xù)厚度為 2nm 3nm的防氧化包覆。實(shí)施例3， 一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，是由以下方法制備，利用專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2006100481685記載的一種金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝，在27"C的情 況下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘5500次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉分選出(150nm 為例)D3=41nm、 D25=87nm、 D50=150nm、 D75=172nm、 D97=215nm 的顆粒分布 較為分散的表面張力極小粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行460'C中溫氣體滲 透，使其鐵粉顆粒的表面形成微孔蜂窩狀，而后，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?006101620469 公開(kāi)的一種金屬微、納米顆粒包覆工藝即"DQ包覆法"對(duì)鐵粉顆粒繼續(xù)厚度為 2nm 3nm的防氧化包覆。
權(quán)利要求
1、一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，其特征在于是由以下方法制備，利用金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝在20℃～35℃的情況下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘5000次——6000次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉分選出D3＝41nm，D25＝87nm，D50＝150nm，D75＝172nm，D97＝215nm的顆粒分布的粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行460℃中溫氣體滲透，使其鐵粉顆粒的表面形成微孔蜂窩狀，而后再用“DQ包覆法”對(duì)鐵粉顆粒繼續(xù)厚度為2nm～3nm的防氧化包覆。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣除硫?qū)Ｓ描F粉，其特征在于在27'C的情況 下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘5500次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米級(jí)別的鐵粉，具體為一種大氣除硫?qū)Ｓ描F粉。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的大氣污染日益嚴(yán)重且無(wú)法有效處理的問(wèn)題。利用金屬納米粉體零界顆粒切割生產(chǎn)工藝在20℃～35℃的情況下，高頻切割次數(shù)設(shè)定在每分鐘5000次-6000次的情況下生產(chǎn)納米鐵粉分選出D3＝41nm，D25＝87nm，D50＝150nm，D75＝172nm，D97＝215nm的顆粒分布較為分散的表面張力極小粉體材料，在包覆前對(duì)鐵粉顆粒進(jìn)行460℃中溫氣體滲透，使其鐵粉顆粒的表面形成微孔蜂窩狀，而后再對(duì)鐵粉顆粒防氧化包覆。大氣除污效果明顯；除污方法簡(jiǎn)單，空中播灑或者利用氣象火箭進(jìn)行空中播灑即可；大氣除污成本較低。
文檔編號(hào)B01D53/50GK101229588SQ20071013965
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者王惠民 申請(qǐng)人:王惠民