一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于金屬納米粉末制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]本實(shí)用新型涉及的鋅錳電池主要用于收音機(jī)、遙控器、玩具等電子產(chǎn)品，因其價(jià)格低廉而廣受消費(fèi)者青睞。我國是干電池生產(chǎn)和消費(fèi)大國，有報(bào)告指出在2003年我國的鋅錳電池出口量就達(dá)到了 181億只，每年用于生產(chǎn)干電池的鋅就達(dá)數(shù)十萬噸。而由于回收制度的不完善，回收過程的復(fù)雜化以及經(jīng)濟(jì)利益的制約，這些電池在使用后便被隨意丟棄，很多被當(dāng)做市政垃圾而被填埋。填埋存在潛在的重金屬污染，如鋅錳干電池中的電解質(zhì)二氧化錳和鋅，可能因?yàn)閮?nèi)部和外部的各種化學(xué)反應(yīng)而最終迀移到水體和土壤中，通過動(dòng)植物的吸收富集，最終進(jìn)入人體而危害人體健康。目前國內(nèi)外很少有專門針對(duì)電池的回收企業(yè)，宄其原因，主要還是回收的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力不夠，回收電池不能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)目前大量廢舊鋅錳干電池處置不當(dāng)?shù)默F(xiàn)狀，本實(shí)用新型提供一種既可以回收廢舊鋅錳電池中鋅金屬，還可同時(shí)制備高附加值的納米鋅粉的真空裝置。本實(shí)用新型通過對(duì)現(xiàn)有高溫電阻爐和其它部件的合理組裝以及關(guān)鍵部位的創(chuàng)新改造，使其滿足廢舊鋅錳干電池的無害化處理，同時(shí)制備高附加值納米粉末產(chǎn)品。
[0004]本實(shí)用新型提出了一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置，包括氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)與真空系統(tǒng)；所述氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、所述加熱系統(tǒng)、所述冷凝收集系統(tǒng)與所述真空系統(tǒng)之間通過真空法蘭和波紋管連通；
[0005]所述真空系統(tǒng)抽離所述加熱系統(tǒng)和所述冷凝收集系統(tǒng)內(nèi)部的空氣直至真空，之后所述氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)向所述加熱系統(tǒng)內(nèi)輸入氮?dú)獠⒈３值獨(dú)鈮簭?qiáng)于設(shè)定值；
[0006]所述加熱系統(tǒng)包括高溫電阻爐和控制柜；所述高溫電阻爐內(nèi)設(shè)置有絕熱管堵、物料坩禍、石英管以及電阻絲和耐火材料；所述物料坩禍設(shè)置在所述絕熱管堵中，所述絕熱管堵設(shè)置在所述高溫電阻爐內(nèi)加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴(kuò)散；所述控制柜控制所述加溫段的溫度，使所述物料坩禍內(nèi)的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發(fā)形成鋅蒸氣；
[0007]所述冷凝收集系統(tǒng)包括帶有插槽和循環(huán)水冷套的不銹鋼柱、收集插片和集粉斗；所述不銹鋼柱連通所述高溫電阻爐和所述真空系統(tǒng)；所述收集插片間隔且上下交錯(cuò)地安裝在所述不銹鋼柱內(nèi)，使鋅蒸氣成S形流動(dòng)以增加納米鋅粉末與所述收集插片的碰撞從而降低納米鋅的表面能量促進(jìn)其冷凝，所述納米鋅粉末冷凝于所述收集插片表面或被收集于下方的集粉斗中。
[0008]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:氮?dú)馄?、氮?dú)鉁p壓閥、氣流控制閥、氣體流量計(jì)、氣體噴管；所述氮?dú)馄客ㄟ^管道與所述氣體噴管連通，所述管道上依次設(shè)有氮?dú)鉁p壓閥、氣流控制閥和氣體流量計(jì)，所述氣體噴管設(shè)置在所述加熱系統(tǒng)內(nèi)，其長度可調(diào)；通過調(diào)節(jié)所述氮?dú)鉁p壓閥和所述氣流控制閥將輸入所述加熱系統(tǒng)的氮?dú)鈮簭?qiáng)穩(wěn)定在設(shè)定值，通過氣體流量計(jì)可以確定單位時(shí)間輸入所述加熱系統(tǒng)的氮?dú)饬髁俊?br>[0009]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述真空系統(tǒng)包括電磁閥和真空泵，所述真空泵通過管道與所述冷凝收集系統(tǒng)連通，所述管道上設(shè)置有所述電磁閥，用于防止停泵時(shí)泵油回灌入管路中。
[0010]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述控制柜包括顯示儀表和復(fù)合真空計(jì)，所述復(fù)合真空計(jì)用于保持所述加熱腔內(nèi)的氮?dú)鈮簭?qiáng)至1.0XlO2- 8.9X10 4Pao
[0011]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，進(jìn)一步設(shè)置有熱電偶；所述熱電偶的長度可調(diào)，其探入所述高溫電阻爐和所述冷凝收集系統(tǒng)內(nèi)，用以測量所述加熱腔和各所述收集插片之間的溫度。
[0012]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述加熱系統(tǒng)的最高溫度為1500°C，升溫速率可為10-15°C /min。
[0013]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述收集插片由不銹鋼網(wǎng)、石英片或氧化鋁絲制成，用于研宄不同材質(zhì)基底對(duì)于納米粉形貌的影響。
[0014]本實(shí)用新型提出的所述利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉末的真空裝置中，所述不銹鋼柱的末端進(jìn)一步設(shè)置有玻璃纖維過濾器，所述玻璃纖維過濾器用于過濾所述不銹鋼柱內(nèi)部隨氣流通過所述收集插片而未被冷凝的納米鋅粉末，防止金屬粉末進(jìn)入大氣污染環(huán)境。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果包括:本發(fā)明裝置可直接推廣應(yīng)用于高純度納米鋅粉的制備，選用原料為粗鋅，通過本裝置制備的納米鋅粉為纖維狀，大小介于40-150nm之間，長度為數(shù)微米，是高純度高附加值的納米鋅粉末產(chǎn)品。通過玻璃纖維過濾器的過濾作用，本發(fā)明不會(huì)有污染物排入大氣，不產(chǎn)生廢水廢氣，對(duì)環(huán)境無害，能夠做到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的和諧統(tǒng)一。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的裝置結(jié)構(gòu)簡圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型的冷凝收集裝置內(nèi)部的示意圖。
[0018]圖3是利用本實(shí)用新型裝置采用廢舊鋅錳電池為原料制備的纖維狀納米鋅粉電鏡照片。
[0019]圖4是利用本實(shí)用新型裝置采用粗鋅為原料制備的納米鋅粉電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施本發(fā)明的過程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0021]圖1-圖4中，1-氮?dú)馄俊?-氮?dú)鉁p壓閥、3-氣流控制閥、4-氣體流量計(jì)、5-氣體噴管、6-絕熱管堵、7-控制柜、8-物料坩禍、9-石英管以及電阻絲和耐火材料、10-復(fù)合真空計(jì)、11-收集插片、12-集粉斗、13-帶有插槽和循環(huán)水冷套的不銹鋼柱、14-玻璃纖維過濾器，15-熱電偶、16-電磁閥和17-真空泵。各部件之間通過真空法蘭和波紋管等密封連接。采用的方法為真空蒸發(fā)與惰性氣體冷凝法。
[0022]參閱圖1，一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置，其特征在于，包括氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)與真空系統(tǒng)；氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷凝收集系統(tǒng)與真空系統(tǒng)之間通過真空法蘭和波紋管連通。
[0023]真空系統(tǒng)抽離加熱系統(tǒng)和冷凝收集系統(tǒng)內(nèi)部的空氣直至真空，真空系統(tǒng)包括電磁閥16和真空泵17，真空泵17通過管道與冷凝收集系統(tǒng)連通，管道上設(shè)置有電磁閥16，用于防止停泵時(shí)泵油回灌入管路中。
[0024]之后氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)向加熱系統(tǒng)內(nèi)輸入氮?dú)獠⒈３值獨(dú)鈮簭?qiáng)于設(shè)定值。氣體供應(yīng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括氮?dú)馄?、氮?dú)鉁p壓閥2、氣流控制閥3、氣體流量計(jì)4、氣體噴管5 ;氮?dú)馄縄通過管道與氣體噴管5連通，管道上依次設(shè)有氮?dú)鉁p壓閥2、氣流控制閥3和氣體流量計(jì)4，氣體噴管5設(shè)置在加熱系統(tǒng)內(nèi)，其長度可調(diào)；通過調(diào)節(jié)氮?dú)鉁p壓閥2和氣流控制閥3將輸入加熱系統(tǒng)的氮?dú)鈮簭?qiáng)穩(wěn)定在設(shè)定值，通過氣體流量計(jì)可以確定單位時(shí)間輸入加熱系統(tǒng)的氮?dú)饬髁俊?br>[0025]加熱系統(tǒng)包括高溫電阻爐和控制柜7 ;高溫電阻爐內(nèi)設(shè)置有絕熱管堵6、物料坩禍8、石英管以及電阻絲和耐火材料9 ;高溫電阻爐的最高溫度為1500°C，升溫速率可為10-15°C /min物料坩禍8設(shè)置在絕熱管堵6中，絕熱管堵6設(shè)置在高溫電阻爐內(nèi)加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴(kuò)散；控制柜7控制加熱腔的溫度，使物料坩禍8內(nèi)的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發(fā)形成鋅蒸氣。其中控制柜7包括顯示儀表和復(fù)合真空計(jì)10，復(fù)合真空計(jì)10用于保持加熱腔內(nèi)的氮?dú)鈮簭?qiáng)至1.0X 12?8.9X104Pa。
[0026]冷凝收集系統(tǒng)包括帶有插槽和循環(huán)水冷套的不銹鋼柱13、收集插片11和集粉斗12 ;不銹鋼柱13連通高溫電阻爐和真空系統(tǒng)；收集插片11間隔且上下交錯(cuò)地安裝在不銹鋼柱13內(nèi)，使鋅蒸氣成S形流動(dòng)以增加納米鋅粉末與收集插片11的碰撞從而降低納米鋅的表面能量促進(jìn)其冷凝，納米鋅粉末冷凝于收集插片11表面或被收集于下方的集粉斗12中。本發(fā)明較佳實(shí)施例中，不銹鋼柱13的末端進(jìn)一步設(shè)置有玻璃纖維過濾器14，玻璃纖維過濾器14用于過濾不銹鋼柱13內(nèi)部隨氣流通過收集插片11而未被冷凝的納米鋅粉末，防止金屬粉末進(jìn)入大氣污染環(huán)境。
[0027]優(yōu)選地，收集插片11由不銹鋼網(wǎng)、石英片或氧化鋁絲制成，用于研宄不同材質(zhì)基底對(duì)于納米粉形貌的影響。
[0028]本實(shí)用新型真空裝置中進(jìn)一步設(shè)置有熱電偶15 ;熱電偶15的長度可調(diào)，其探入高溫電阻爐和冷凝收集系統(tǒng)內(nèi)，用以測量加熱腔和各收集插片11之間的溫度