一種機械化學反應器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種物理--化學的一般方法，特別是涉及一種具有內部移動元 件的固定式反應器。
【背景技術】
[0002] 機械力化學作為一門新興的邊緣學科，其理論涉及固體化學、粉體科學、機械工程 等多學科、多領域。機械力作用導致晶格松弛與結構裂解，激發(fā)出高能電子和等離子。機械 力化學有可能進行通常情況下熱化學所不能進行的反應，使固體物質的熱化學反應速度降 低，反應速度加快。二是礦物顆粒因在超細粉磨過程中產(chǎn)生晶格缺陷、晶型轉變和非晶化， 以及因表面化學鍵斷裂而產(chǎn)生不飽和鍵、自由離子和電子等原因，導致礦物晶體內能增高， 而且物質內部迅速發(fā)展的裂紋使其頂端溫度和壓力增高，最終導致物質反應的平衡常數(shù)和 反應速度常數(shù)顯著增大。
[0003] 機械力化學，由固相參加的多相化學反應過程，是反應劑之間達到原子級結合、克 服反應勢皇而發(fā)生化學反應的過程，其特點是反應劑之間有界面存在。影響反應速度的因 素有反應過程的自由能變化、溫度、界面特性、擴散速度和擴散層厚度等。粉末顆粒在高能 球磨過程中，機械力化學作用使晶格點陣排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，發(fā)生晶格畸 變。粉末顆粒被強烈塑性變形，產(chǎn)生應力和應變，顆粒內產(chǎn)生大量的缺陷，顆粒非晶化。這顯 著降低了元素的擴散激活能，使得組元間在室溫下可顯著進行原子或離子擴散；顆粒不斷 冷焊、斷裂、組織細化，形成了無數(shù)的擴散/反應偶，同時擴散距離也大大縮短。應力、應變、 缺陷和大量納米晶界、相界產(chǎn)生，使系統(tǒng)儲能很高（達十幾kj/mol)，粉末活性大大提高，甚 至誘發(fā)多相化學反應。目前已在很多系統(tǒng)中實現(xiàn)了低溫化學反應，成功合成出新物質，由粉 末顆粒與磨球激烈沖擊、碰撞使粉末顆粒反復冷焊、斷裂，導致粉體顆粒中原子擴散的機械 力化學工作原理的方法已經(jīng)有了商品化產(chǎn)品，彌散化鋁合金就是其中一種。
[0004] 機械力化學的動力學機理是研磨過程中機械力對物料以壓縮、沖擊、摩擦、擠壓、 剪切和延伸等做功，機械能轉化為化學能和機械能轉化為熱能，機械能轉化為熱能會形成 高溫。有文獻記載，Urakaec等人采用非線性彈性理論（Hertz理論）計算得出，在行星球 磨機中的機械力化學過程中可能會產(chǎn)生瞬時（KT 9~I(T8S)的高溫（1000k)，和高壓（1~ IOGPa)。Heinick等人通過控制高壓振動波實驗發(fā)現(xiàn)，當壓力為13GPa、20GPa時，可分別產(chǎn) 生4X10'8X KT3的晶格變形量。球磨過程中顆粒表面受力質點溫度比所測得的宏觀溫度 高得多。Ermakov等人認為，球磨過程中顆粒表面受力質點產(chǎn)生劇烈的塑性變形，甚至可能 產(chǎn)生熔融效應。機械能轉化為熱能形成的高溫、高壓作用于化學過程。
[0005] 由于機械力化學是以壓縮、沖擊、摩擦、擠壓、剪切、延伸等機械能實現(xiàn)冷焊、斷裂、 組織細化，形成擴散/反應偶，高溫、高壓達到機械力化學過程目的的，球磨過程就必須具 有高的能量以保證足夠的沖擊力、壓縮力和摩擦力。
[0006] 在現(xiàn)有機械力化學實踐大多數(shù)采用現(xiàn)有的球磨機來完成，現(xiàn)有的球磨機工作原理 是球磨介質碰撞能量引起物料的粉碎，碰撞是由筒體的回轉運動引起的，球磨機的球磨介 質通過多次不同強度及頻率的碰撞將能量傳遞給被粉磨的物料，然而，并非所有的碰撞都 能引起物料的粉碎，一部分能量強度大的碰撞，僅僅這一部分能量用于粉碎，能量強度小的 碰撞不足以引起物料的粉碎。
[0007]分析表明，球磨機的球磨介質碰撞能量與球磨機球磨介質運動特性有關。球磨機 球磨介質運動分析的基礎，是計算球磨介質與旋轉筒體內壁的分離角度：
【主權項】
1. 一種機械化學反應器，包括：機架、環(huán)形管、減速電機；所述環(huán)形管軸向設置于機架 上，所述減速電機用于驅動環(huán)形管繞其自身軸線轉動； 其特征在于：于所述環(huán)形管的外圍設置有多個歧管，該多個歧管關于環(huán)形管的軸線環(huán) 形陣列，且各歧管均與環(huán)形管相連通； 于所述環(huán)形管的環(huán)內設置有貫穿管，該貫穿管兩端分別與環(huán)形管相連通； 所述環(huán)形管、歧管、貫穿管共同構成了多岐環(huán)形管；所述多岐環(huán)形管內腔填充有球磨介 質。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述貫穿管的中心線呈S 形。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述貫穿管的中心線呈L 形。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述多個歧管關于環(huán)形 管的軸線環(huán)形陣列角度相等。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述多岐環(huán)形管內腔填 充的球磨介質總量為多岐環(huán)形管容量的1/3。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述球磨介質為瑪瑙球、 鋯球或者三氧化二鋁球。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述多岐環(huán)形管向前依 次同軸疊放有前側貫肋、前側轉臂、前側轉軸；所述多岐環(huán)形管向后依次疊放有后側貫肋、 后側轉臂、后側轉軸；所述前側貫肋、前側轉臂、前側轉軸、多岐環(huán)形管、后側貫肋、后側轉 臂、后側轉軸共同構成了球磨筒；前側轉軸、后側轉軸分別與固定在機架上的軸承座軸承配 合，將球磨筒軸向固定在機架上；其中前側轉軸還向前伸出軸承座，并通過聯(lián)軸器與減速電 機的輸出軸聯(lián)接。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種機械化學反應器，其特征在于：所述后側轉軸為空心轉 軸；后側轉軸的前端與多岐環(huán)形管相連通，后端伸出軸承座； 機械化學反應器還包括一個真空機，所述真空機向外引出一個真空管；所述真空管的 自由端與所述后側轉軸的后端通過軸向連接器密封連通。
【專利摘要】本實用新型一種機械化學反應器涉及一種物理--化學的一般方法。其目的是為了提供一種球磨介質在球磨筒內運動分離角較大的機械化學反應器，該反應器有利于提高球磨機的壓縮、沖擊、摩擦、擠壓、剪切、延伸等機械能。本實用新型一種機械化學反應器包括機架、環(huán)形管、減速電機；所述環(huán)形管軸向設置于機架上，所述減速電機用于驅動環(huán)形管繞其自身軸線轉動；于所述環(huán)形管的外圍設置有多個歧管，該多個歧管關于環(huán)形管的軸線環(huán)形陣列，各歧管分別沿環(huán)形管徑向設置，且各歧管均與環(huán)形管相連通；于所述環(huán)形管的環(huán)內設置有貫穿管，該貫穿管兩端分別與環(huán)形管相連通；所述環(huán)形管、歧管、貫穿管共同構成了多岐環(huán)形管；所述多岐環(huán)形管內填充有球磨介質。
【IPC分類】B02C17-10, B02C17-18
【公開號】CN204380775
【申請?zhí)枴緾N201420870428
【發(fā)明人】鄧梁
【申請人】鄧梁, 北京奧思源科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月31日