一种机械化学反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种物理--化学的一般方法，特别是涉及一种具有内部移动元件的 固定式反应器。
【背景技术】
[0002] 机械力化学作为一门新兴的边缘学科，其理论涉及固体化学、粉体科学、机械工程 等多学科、多领域。机械力作用导致晶格松弛与结构裂解，激发出高能电子和等离子。机械 力化学有可能进行通常情况下热化学所不能进行的反应，使固体物质的热化学反应速度降 低，反应速度加快。二是矿物颗粒因在超细粉磨过程中产生晶格缺陷、晶型转变和非晶化， 以及因表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因，导致矿物晶体内能增高， 而且物质内部迅速发展的裂纹使其顶端温度和压力增高，最终导致物质反应的平衡常数和 反应速度常数显著增大。
[0003] 机械力化学，由固相参加的多相化学反应过程，是反应剂之间达到原子级结合、克 服反应势皇而发生化学反应的过程，其特点是反应剂之间有界面存在。影响反应速度的因 素有反应过程的自由能变化、温度、界面特性、扩散速度和扩散层厚度等。粉末颗粒在高能 球磨过程中，机械力化学作用使晶格点阵排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，发生晶格畸 变。粉末颗粒被强烈塑性变形，产生应力和应变，颗粒内产生大量的缺陷，颗粒非晶化。这显 著降低了元素的扩散激活能，使得组元间在室温下可显著进行原子或离子扩散；颗粒不断 冷焊、断裂、组织细化，形成了无数的扩散/反应偶，同时扩散距离也大大缩短。应力、应变、 缺陷和大量纳米晶界、相界产生，使系统储能很高（达十几 kj/mol)，粉末活性大大提高，甚 至诱发多相化学反应。目前已在很多系统中实现了低温化学反应，成功合成出新物质，由粉 末颗粒与磨球激烈冲击、碰撞使粉末颗粒反复冷焊、断裂，导致粉体颗粒中原子扩散的机械 力化学工作原理的方法已经有了商品化产品，弥散化铝合金就是其中一种。
[0004] 机械力化学的动力学机理是研磨过程中机械力对物料以压缩、冲击、摩擦、挤压、 剪切和延伸等做功，机械能转化为化学能和机械能转化为热能，机械能转化为热能会形成 高温。有文献记载，Urakaec等人采用非线性弹性理论（Hertz理论）计算得出，在行星球 磨机中的机械力化学过程中可能会产生瞬时（KT 9?I(T8S)的高温（1000k)，和高压（1? IOGPa)。Heinick等人通过控制高压振动波实验发现，当压力为13GPa、20GPa时，可分别产 生4X10'8X KT3的晶格变形量。球磨过程中颗粒表面受力质点温度比所测得的宏观温度 高得多。Ermakov等人认为，球磨过程中颗粒表面受力质点产生剧烈的塑性变形，甚至可能 产生熔融效应。机械能转化为热能形成的高温、高压作用于化学过程。
[0005] 由于机械力化学是以压缩、冲击、摩擦、挤压、剪切、延伸等机械能实现冷焊、断裂、 组织细化，形成扩散/反应偶，高温、高压达到机械力化学过程目的的，球磨过程就必须具 有高的能量以保证足够的冲击力、压缩力和摩擦力。
[0006] 在现有机械力化学实践大多数采用现有的球磨机来完成，现有的球磨机工作原理 是球磨介质碰撞能量引起物料的粉碎，碰撞是由筒体的回转运动引起的，球磨机的球磨介 质通过多次不同强度及频率的碰撞将能量传递给被粉磨的物料，然而，并非所有的碰撞都 能引起物料的粉碎，一部分能量强度大的碰撞，仅仅这一部分能量用于粉碎，能量强度小的 碰撞不足以引起物料的粉碎。
[0007] 分析表明，球磨机的球磨介质碰撞能量与球磨机球磨介质运动特性有关。球磨机 球磨介质运动分析的基础，是计算球磨介质与旋转筒体内壁的分离角度：
【主权项】
1. 一种机械化学反应器，包括：机架、环形管、减速电机；所述环形管轴向设置于机架 上，所述减速电机用于驱动环形管绕其自身轴线转动； 其特征在于：于所述环形管的外围设置有多个歧管，该多个歧管关于环形管的轴线环 形阵列，且各歧管均与环形管相连通； 于所述环形管的环内设置有贯穿管，该贯穿管两端分别与环形管相连通； 所述环形管、歧管、贯穿管共同构成了多岐环形管；所述多岐环形管内腔填充有球磨介 质。
2. 根据权利要求1所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述贯穿管的中心线呈S 形。
3. 根据权利要求1所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述贯穿管的中心线呈L 形。
4. 根据权利要求1所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述多个歧管关于环形 管的轴线环形阵列角度相等。
5. 根据权利要求1所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述多岐环形管内腔填 充的球磨介质总量为多岐环形管容量的1/3。
6. 根据权利要求5所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述球磨介质为玛瑙球、 锆球或者三氧化二铝球。
7. 根据权利要求1所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述多岐环形管向前依 次同轴叠放有前侧贯肋、前侧转臂、前侧转轴；所述多岐环形管向后依次叠放有后侧贯肋、 后侧转臂、后侧转轴；所述前侧贯肋、前侧转臂、前侧转轴、多岐环形管、后侧贯肋、后侧转 臂、后侧转轴共同构成了球磨筒；前侧转轴、后侧转轴分别与固定在机架上的轴承座轴承配 合，将球磨筒轴向固定在机架上；其中前侧转轴还向前伸出轴承座，并通过联轴器与减速电 机的输出轴联接。
8. 根据权利要求7所述的一种机械化学反应器，其特征在于：所述后侧转轴为空心转 轴；后侧转轴的前端与多岐环形管相连通，后端伸出轴承座； 机械化学反应器还包括一个真空机，所述真空机向外引出一个真空管；所述真空管的 自由端与所述后侧转轴的后端通过轴向连接器密封连通。
【专利摘要】本发明一种机械化学反应器涉及一种物理--化学的一般方法。其目的是为了提供一种球磨介质在球磨筒内运动分离角较大的机械化学反应器，该反应器有利于提高球磨机的压缩、冲击、摩擦、挤压、剪切、延伸等机械能。本发明一种机械化学反应器包括机架、环形管、减速电机；所述环形管轴向设置于机架上，所述减速电机用于驱动环形管绕其自身轴线转动；于所述环形管的外围设置有多个歧管，该多个歧管关于环形管的轴线环形阵列，各歧管分别沿环形管径向设置，且各歧管均与环形管相连通；于所述环形管的环内设置有贯穿管，该贯穿管两端分别与环形管相连通；所述环形管、歧管、贯穿管共同构成了多岐环形管；所述多岐环形管内填充有球磨介质。
【IPC分类】B02C17-10, B02C17-18
【公开号】CN104525321
【申请号】CN201410852564
【发明人】邓梁
【申请人】邓梁, 北京奥思源科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日