一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置，包括氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統；所述氣體供應與調節系統、所述加熱系統、所述冷凝收集系統與所述真空系統之間通過真空法蘭和波紋管連通。本實用新型專利技術采用真空蒸發與惰性氣體冷凝法，將拆解后的鋅錳電池外表皮放于高溫電阻爐的加熱腔體中，廢舊鋅錳電池外表皮中的鋅在高溫下蒸發，在惰性氣體的驟冷作用下隨氣體遷移至冷凝收集器上面形成納米鋅粉。本實用新型專利技術不僅可以用于金屬資源的回收利用并制備高附加值納米鋅粉，還可直接推廣應用于高純度納米鋅粉末的制備。經過處理后的殘渣中鉛、錳等重金屬得到了富集，避免了潛在的重金屬污染，保護了環境。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于金屬納米粉末制備
，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。
技術介紹
本技術涉及的鋅錳電池主要用于收音機、遙控器、玩具等電子產品，因其價格低廉而廣受消費者青睞。我國是干電池生產和消費大國，有報告指出在2003年我國的鋅錳電池出口量就達到了 181億只，每年用于生產干電池的鋅就達數十萬噸。而由于回收制度的不完善，回收過程的復雜化以及經濟利益的制約，這些電池在使用后便被隨意丟棄，很多被當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二氧化錳和鋅，可能因為內部和外部的各種化學反應而最終迀移到水體和土壤中，通過動植物的吸收富集，最終進入人體而危害人體健康。目前國內外很少有專門針對電池的回收企業，宄其原因，主要還是回收的經濟驅動力不夠，回收電池不能帶來可觀的經濟效益。
技術實現思路
針對目前大量廢舊鋅錳干電池處置不當的現狀，本技術提供一種既可以回收廢舊鋅錳電池中鋅金屬，還可同時制備高附加值的納米鋅粉的真空裝置。本技術通過對現有高溫電阻爐和其它部件的合理組裝以及關鍵部位的創新改造，使其滿足廢舊鋅錳干電池的無害化處理，同時制備高附加值納米粉末產品。本技術提出了一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的真空裝置，包括氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統；所述氣體供應與調節系統、所述加熱系統、所述冷凝收集系統與所述真空系統之間通過真空法蘭和波紋管連通；所述真空系統抽離所述加熱系統和所述冷凝收集系統內部的空氣直至真空，之后所述氣體供應與調節系統向所述加熱系統內輸入氮氣并保持氮氣壓強于設定值；所述加熱系統包括高溫電阻爐和控制柜；所述高溫電阻爐內設置有絕熱管堵、物料坩禍、石英管以及電阻絲和耐火材料；所述物料坩禍設置在所述絕熱管堵中，所述絕熱管堵設置在所述高溫電阻爐內加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴散；所述控制柜控制所述加溫段的溫度，使所述物料坩禍內的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發形成鋅蒸氣；所述冷凝收集系統包括帶有插槽和循環水冷套的不銹鋼柱、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；所述收集插片間隔且上下交錯地安裝在所述不銹鋼柱內，使鋅蒸氣成S形流動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。本技術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，所述氣體供應與調節系統包括:氮氣瓶、氮氣減壓閥、氣流控制閥、氣體流量計、氣體噴管；所述氮氣瓶通過管道與所述氣體噴管連通，所述管道上依次設有氮氣減壓閥、氣流控制閥和氣體流量計，所述氣體噴管設置在所述加熱系統內，其長度可調；通過調節所述氮氣減壓閥和所述氣流控制閥將輸入所述加熱系統的氮氣壓強穩定在設定值，通過氣體流量計可以確定單位時間輸入所述加熱系統的氮氣流量。本技術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連通，所述管道上設置有所述電磁閥，用于防止停泵時泵油回灌入管路中。本技術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合真空計，所述復合真空計用于保持所述加熱腔內的氮氣壓強至1.0XlO2- 8.9X10 4Pao本技術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，進一步設置有熱電偶；所述熱電偶的長度可調，其探入所述高溫電阻爐和所述冷凝收集系統內，用以測量所述加熱腔和各所述收集插片之間的溫度。本技術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，所述加熱系統的最高溫度為1500°C，升溫速率可為10-15°C /min。本技術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、石英片或氧化鋁絲制成，用于研宄不同材質基底對于納米粉形貌的影響。本技術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一步設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，防止金屬粉末進入大氣污染環境。本技術的有益效果包括:本專利技術裝置可直接推廣應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，長度為數微米，是高純度高附加值的納米鋅粉末產品。通過玻璃纖維過濾器的過濾作用，本專利技術不會有污染物排入大氣，不產生廢水廢氣，對環境無害，能夠做到經濟效益與環境保護的和諧統一。【附圖說明】圖1是本技術的一種利用廢舊鋅錳電池制備納米鋅粉的裝置結構簡圖。圖2是本技術的冷凝收集裝置內部的示意圖。圖3是利用本技術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。圖4是利用本技術裝置采用粗鋅為原料制備的納米鋅粉電鏡照片。【具體實施方式】結合以下具體實施例和附圖，對本技術作進一步的詳細說明。實施本專利技術的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本專利技術沒有特別限制內容。圖1-圖4中，1-氮氣瓶、2-氮氣減壓閥、3-氣流控制閥、4-氣體流量計、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-復合真空計、11-收集插片、12-集粉斗、13-帶有插槽和循環水冷套的不銹鋼柱、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與惰性氣體冷凝法。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，包括氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統；氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統之間通過真空法蘭和波紋管連通。真空系統抽離加熱系統和冷凝收集系統內部的空氣直至真空，真空系統包括電磁閥16和真空泵17，真空泵17通過管道與冷凝收集系統連通，管道上設置有電磁閥16，用于防止停泵時泵油回灌入管路中。之后氣體供應與調節系統向加熱系統內輸入氮氣并保持氮氣壓強于設定值。氣體供應與調節系統包括氮氣瓶1、氮氣減壓閥2、氣流控制閥3、氣體流量計4、氣體噴管5 ;氮氣瓶I通過管道與氣體噴管5連通，管道上依次設有氮氣減壓閥2、氣流控制閥3和氣體流量計4，氣體噴管5設置在加熱系統內，其長度可調；通過調節氮氣減壓閥2和氣流控制閥3將輸入加熱系統的氮氣壓強穩定在設定值，通過氣體流量計可以確定單位時間輸入加熱系統的氮氣流量。加熱系統包括高溫電阻爐和控制柜7 ;高溫電阻爐內設置有絕熱管堵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設置在絕熱管堵6中，絕熱管堵6設置在高溫電阻爐內加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴散；控制柜7控制加熱腔的溫度，使物料坩禍8內的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發形成鋅蒸氣。其中控制柜7包括顯示儀表和復合真空計10，復合真空計10用于保持加熱腔內的氮氣壓強至1.0X 12?8.9X104Pa。冷凝收集系統包括帶有插本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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，包括氣體供應與調節系統、加熱系統、冷凝收集系統與真空系統；所述氣體供應與調節系統、所述加熱系統、所述冷凝收集系統與所述真空系統之間通過真空法蘭和波紋管連通；所述真空系統抽離所述加熱系統和所述冷凝收集系統內部的空氣直至真空，之后所述氣體供應與調節系統向所述加熱系統內輸入氮氣并保持氮氣壓強于設定值；所述加熱系統包括高溫電阻爐和控制柜(7)：所述高溫電阻爐內設置有絕熱管堵(6)、物料坩堝(8)、石英管以及電阻絲和耐火材料(9)；所述物料坩堝(8)設置在所述絕熱管堵(6)中，所述絕熱管堵(6)設置在所述高溫電阻爐內加熱腔的兩端，用以阻止加熱腔的熱量向外擴散；所述控制柜(7)控制所述加溫段的溫度，使所述物料坩堝(8)內的廢舊鋅錳電池表皮或粗鋅蒸發形成鋅蒸氣；所述冷凝收集系統包括帶有插槽和循環水冷套的不銹鋼柱(13)、收集插片(11)和集粉斗(12)；所述不銹鋼柱(13)連通所述高溫電阻爐和所述真空系統；所述收集插片(11)間隔且上下交錯地安裝在所述不銹鋼柱(13)內，使鋅蒸氣成S形流動以增加納米鋅粉末與所述收集插片(11)的碰撞從而降低納米鋅的表面能量促進其冷凝，所述納米鋅粉末冷凝于所述收集插片(11)表面或被收集于下方的集粉斗(12)中。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹路，向希蜀，
申請(專利權)人：華東師范大學，
類型：新型
國別省市：上海;31