专利名称：一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种四氧化三钴的制作方法，特别是涉及一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法及装置。
背景技术：
四氧化三钴是一种黑色粉末，主要应用于玻璃陶瓷行业、电子行业或还原后应用于硬质合金等行业。四氧化三钴还原后制成的钴粉可广泛应用于硬质合金、金刚石工具、电池材料以及磁性材料等领域。目前，国内外生产四氧化三钴的方法，大多是以草酸钴为原料，向反应炉内通入空气，经反应后而得四氧化三钴。现有的实现该生产方法的装备为单管或多管马弗炉。草酸钴生产四氧化三钴时，从壳体一端的进料口将装有草酸钴的舟皿逐个推入炉管内，待炉管内的舟皿放满后，将两端的进、出料口封闭，而后向反应炉内通入空气并通过电炉丝对炉管进行加热。反应完成后，将进、出料口打开，从出料口取出舟皿，此时舟皿内的草酸钴已反应而成四氧化三钴。这种制作方式，存在着如下的弊端一是极难生产粒径小于2.5微米的细四氧化三钴；二是生产效率低，这是由于它的生产过程为间歇式，无法实现连续生产；三是操作工人劳动强度大，这是由于操作工人需将草酸钴装入舟皿，接着再将舟皿推入炉内，反应完后需将舟皿从炉管内取出，最后还需将舟皿内的四氧化三钴倒出，多个环节需要手工操作；四是设备造价高，由于采用钢铁外壳和炉管以及包绕在炉管外的电炉丝，造成设备成本昂贵，且电炉丝出现损坏时不便于维修；五是生产过程耗能大，由于采用电炉丝加热，生产过程为间歇式，庞大的马弗炉外壳及外露的炉管和大量舟皿的冷进热出，带来了巨大的耗能；六是产品质量不稳定，产品粒度分布不均匀，且有海绵状结块，这是由于草酸钴堆集在舟皿内，表层与里层的草酸钴接触空气程度不一，造成反应进程不一；七是极易造成环境污染，由于草酸钴装入舟皿、舟皿推入炉内、炉内取出舟皿、舟皿内的四氧化三钴倒出等工序，都会造成粉尘的飘逸，对周围环境会产生较大污染，同时，向炉内通入空气也会带起粉尘，当打开进、出料口的炉门时，炉管内带粉尘的空气会从进、出料口飘出，增加了对工作环境的粉尘污染，严重影响了操作工人的身体健康。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法及装置，具有能耗低、环境污染小、设备造价低、可稳定连续生产细到0.2微米的四氧化三钴、产品质量稳定的特点，并大大提高劳动生产效率，减轻操作工人的劳动强度，消除生产过程中粉尘飘逸，净化生产环境，保证操作工人的身体健康。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，它包括如下步骤a.采用螺旋送料方式向反应炉的第一区连续送入草酸钴原料；b.初始由反应炉的第一区的底端送入加热的空气，热空气的温度设定在能使草酸钴生成四氧化三钴的反应起动的区间；c.调节通入空气的流量，使在第一区内的粉体实现气固流态化，建立有一定高度的第一沸腾层；d.反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止通入加热的空气，转为通入常温的空气，并通过调节空气流量来调节炉温，使炉温维持在草酸钴生成四氧化三钴的反应温度；e.反应过程中，草酸钴与空气在第一沸腾层中受热后反应生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳；翻滚在第一区沸腾层的四氧化三钴粉体，以流态化方式通过溢流管被引至反应炉的第二区；水分子和二氧化碳则由第一区的顶端逸出，部分随空气一同从顶端逸出的细粉体则由第一集尘器加以收集；f.向反应炉的第二区内连续不断地通入常温的空气，并通过调节通入空气的流入量，使在第二区内的细粉体实现气固流态化，建立有一定高度的第二沸腾层；g.进入第二沸腾层内的四氧化三钴细粉体被通入的空气所冷却；翻滚在第二区沸腾层的四氧化三钴粉体，以流态化方式从溢流口被引入成品收集容器；随空气从第二区顶端逸出的粉体则由第二集尘器加以收集。
本发明的节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，其初始通入的热空气的温度设定在可使草酸钴反应生成四氧化三钴的温度区间，与传统方法所要求的温度相同。
本发明的节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，其第一沸腾层和第二沸腾层的高度等于反应炉第一区或第二区溢流口与各自底部的距离，第一沸腾层的高度应确保沸腾层内翻滚的粉体具有一定的数量、热容及反应时间；第二沸腾层的高度应确保沸腾层内翻滚的粉体具有一定的数量及冷却时间。
本发明的草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，其第一沸腾层为反应层，在这里草酸钴分解生成四氧化三钴，当反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，这些热量可以维持新进入第一区的草酸钴与空气产生反应而生成四氧化三钴所需要的温度，这样，在反应过程中，就不需要继续通入热空气，而是通入常温的空气即可，因而大大降低了能耗。改为通入常温的空气后，可以通过调节空气流量来实现调节炉温，防止粉末物料烧结。本发明的草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，其第二沸腾层为冷却层，在这里四氧化三钴被冷却，冷却后的四氧化三钴就可直接包装、运输。
一种如上所述草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体，炉本体在大约中部位置由隔板密封隔成上、下两腔体；上腔体的上部设有通出炉外的进料口，其顶端通过管道接至第一集尘器，进料口处装有带贮料斗的螺旋给料机，下部装有可透气流的第一空气分布板，第一空气分布板下的腔体与输送空气的管道相连接，第一空气分布板上设有由气固流态化形成的第一沸腾层，在第一沸腾层的表层位置的炉本体上设有第一溢流口，通过溢管和第二沸腾层下端连通；下腔体的底部装有可透气流的第二空气分布板，第二空气分布板下的腔体与输送空气管道相连接，第二空气分布板上设有由气固流态化构成的第二沸腾层，在第二沸腾层的表层位置的炉本体上设有第二溢流口，第二溢流口通过溢出管道接成品收集容器，在第二沸腾层的底层位置的炉本体上设有溢流入口，入口与第一溢流口之间通过溢流管相连接，下腔的顶部设有排气口，排气口通过管道接至第二集尘器。
所述的炉本体为不锈钢材料制作而成的筒形体。
所述的炉本体的顶部是由下向上呈渐次增大的锥形腔体。
所述的第一空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。
所述的第二空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。
所述的第二集尘器上还设有出气口，第二集尘器的出气口通过管道接至净化装置，净化装置通过管道接至气泵，气泵的出口接至第二空气分布板下的腔体。
所述的炉本体的上腔体的外部还包裹有保温层。
本发明的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，在制备时，草酸钴原料由带贮料斗的螺旋给料机进入炉本体的上腔，初始向上腔体内通入热空气，在第一空气分布板上方建立第一沸腾层。反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止通入加热的空气，而转为通入常温的空气，此后，一般无需再通入热空气。在上腔体的第一沸腾层内，草酸钴与空气发生瞬间反应而生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳，四氧化三钴从第一溢流口流至炉本体的下腔，水分子、二氧化碳以及部分粉体细尘则由顶端进入第一集尘器。向炉本体的下腔通入常温的空气，在第二空气分布板上方建立第二沸腾层。在第二沸腾层内，向上的空气与四氧化三钴粉体相接触，在流态化中完成热交换带走四氧化三钴粉体的热量，使四氧化三钴粉体降温，四氧化三钴粉体在流态化过程中，流入第二溢流口，进入成品收集容器。由于上部草酸钴原料不断进入，炉本体的上、下腔不断有空气进入，依靠草酸钴分解的放热反应所产生的热能，反应过程可以连续不断地进行。
本发明的有益效果是，由于采用了将草酸钴热解所析出的大量热量，来维持反应持续进行，热空气只是初始时需要，此后整个生产过程不再需要补充热量，这种利用草酸钴生成四氧化三钴的放热反应以及通过调节空气的进入量来控制反应温度，达到了实现控制四氧化三钴粉末粒度的目的。相对于原有的生产方式和设备，可以带来如下的有益效果一是整个生产过程除起始阶段外不需要任何加热，大大降低了能耗；二是生产过程是连续进行，大大提高了生产效率；三是操作简便，操作工人只需将草酸钴装入进料漏斗，其他工序均不需人工操作，大大降低了工人的劳动强度；四是设备的造价低，原有设备造价约需20-40万元，而现有的设备造价仅需几万元；五是产品质量更稳定，产品的粒度分布均匀，这是由于草酸钴呈飘浮状与空气全方位接触进行反应，热质交换完整快速，消除了造成粒度分布不均的因素；六是大大降低了对环境的污染，由于仅需将草酸钴装入漏斗，其它装卸粉体的工序均已免除，实现无尘操作、清洁生产，净化了生产环境，保护了操作工人的身体健康。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法及装置不局限于实施例。
图1是节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置的构造示意图。
具体实施例方式
参见图1所示，本发明的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体1，炉本体1在大约中部位置由隔板19密封隔成上腔体10、下腔体20；上腔体10的上部设有通出炉外的进料口13，其顶端通过管道31接至第一集尘器41，进料口13处装有带贮料斗的螺旋给料机51，下部装有可透气流的第一空气分布板61，第一空气分布板61下的腔体与输送空气的管道32相连接，第一空气分布板61上设有由气固流态化形成的第一沸腾层11，在第一沸腾层11的表层位置的炉本体上设有第一溢流口12，通过溢管35和第二沸腾层21下端连通；下腔体20的底部装有可透气流的第二空气分布板62，第二空气分布板62下的腔体与输送空气管道33相连接，第二空气分布板62上设有由气固流态化构成的第二沸腾层21，在第二沸腾层21的表层位置的炉本体上设有第二溢流口22，第二溢流口22通过溢出管道34接成品收集容器43，在第二沸腾层21的底层位置的炉本体上设有溢流入口23，入口23与第一溢流口12之间通过溢流管35相连接，下腔20的顶部设有排气口，排气口通过管道36接至第二集尘器42。
其中，炉本体1为不锈钢材料制作而成的筒形体；炉本体1的顶部是由下向上呈渐次增大的锥形腔体，第一空气分布板61上均匀设有许多带有微孔的风帽；第二空气分布板62上均匀设有许多带有微孔的风帽；在炉本体1的上腔体的外部还包裹有保温层(图中未示出)。
下面结合本发明的装置，进一步说明本发明的节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法。
本发明的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，它包括如下步骤步骤a.通过带贮料斗的螺旋给料机51向炉本体的上腔10连续送入草酸钴原料；步骤b.初始由反应炉的上腔10的底端送入加热的空气，在输送空气管道32内通有热空气或普通空气，先是通过管道32的阀门控制，将热空气送入第一空气分布板61下的腔体内，并经由第一空气分布板61向上进入第一空气分布板61与炉本体1顶端之间的腔中，热空气的温度设定在能使草酸钴生成四氧化三钴的反应起动的区间；步骤c.通过调节通入的气流量，可以在第一空气分布板61上形成一沸腾层，即第一沸腾层11，第一沸腾层11的高度超过第一溢流口12；第一沸腾层的高度通过调节空气流量来实现，不同位置的气流量则可以通过第一空气分布板61上的风帽(图中未示出)的分布来实现；步骤d.反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止由管道32通入加热的空气，转为由管道32通入常温的空气，并通过调节空气流量来调节炉温，使炉温维持在草酸钴生成四氧化三钴的反应温度；步骤e.反应过程中，草酸钴与空气在第一沸腾层11中受热后反应生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳；翻滚在第一沸腾层11的四氧化三钴粉体，以流态化方式从溢流口12通过溢流管35被引至反应炉的下腔20；水分子和二氧化碳则由上腔10的顶端逸出，部分随空气一同从顶端逸出的细粉体则通过管道31由第一集尘器41加以收集；步骤f.向反应炉的下腔20的底端连续不断地通入常温的空气，并通过调节通入空气的流入量，使在下腔20内的细粉体实现气固流态化，建立有一定高度的第二沸腾层21；第二沸腾层21的高度超过第二溢流口22；第二沸腾层21的高度通过调节空气流量来实现，不同位置的气流量则可以通过第二空气分布板62上的风帽(图中未示出)的分布来实现；步骤g.进入第二沸腾层21内的四氧化三钴细粉体被通入的空气所冷却；翻滚在第二沸腾层21的四氧化三钴粉体，以流态化方式从第二溢流口22并通过管道34被引入成品收集容器43；随空气从下腔20顶端逸出的粉体则由第二集尘器42加以收集。
这样，成品收集容器43、第一集尘器41、第二集尘器42收集到的即为四氧化三钴粉体。
权利要求
1.一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法，其特征在于它包括如下步骤a.采用螺旋送料方式向反应炉的第一区连续送入草酸钴原料；b.初始由反应炉的第一区的底端送入加热的空气，热空气的温度设定在能使草酸钴生成四氧化三钴的反应起动的区间；c.调节通入空气的流量，使在第一区内的粉体实现气固流态化，建立有一定高度的第一沸腾层；d.反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止通入加热的空气，转为通入常温的空气，并通过调节空气流量来调节炉温，使炉温维持在草酸钴生成四氧化三钴的反应温度；e.反应过程中，草酸钴与空气在第一沸腾层中受热后反应生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳；翻滚在第一区沸腾层的四氧化三钴粉体，以流态化方式通过溢流管被引至反应炉的第二区；水分子和二氧化碳则由第一区的顶端逸出，部分随空气一同从顶端逸出的细粉体则由第一集尘器加以收集；f.向反应炉的第二区内连续不断地通入常温的空气，并通过调节通入空气的流入量，使在第二区内的细粉体实现气固流态化，建立有一定高度的第二沸腾层；g.进入第二沸腾层内的四氧化三钴细粉体被通入的空气所冷却；翻滚在第二区沸腾层的四氧化三钴粉体，以流态化方式从溢流口被引入成品收集容器；随空气从第二区顶端逸出的粉体则由第二集尘器加以收集。
2.一种如权利要求1所述的节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体，炉本体在大约中部位置由隔板密封隔成上、下两腔体；上腔体的上部设有通出炉外的进料口，其顶端通过管道接至第一集尘器，进料口处装有带贮料斗的螺旋给料机，下部装有可透气流的第一空气分布板，第一空气分布板下的腔体与输送空气的管道相连接，第一空气分布板上设有由气固流态化形成的第一沸腾层，在第一沸腾层的表层位置的炉本体上设有第一溢流口，通过溢管和第二沸腾层下端连通；下腔体的底部装有可透气流的第二空气分布板，第二空气分布板下的腔体与输送空气管道相连接，第二空气分布板上设有由气固流态化构成的第二沸腾层，在第二沸腾层的表层位置的炉本体上设有第二溢流口，第二溢流口通过溢出管道接成品收集容器，在第二沸腾层的底层位置的炉本体上设有溢流入口，入口与第一溢流口之间通过溢流管相连接，下腔的顶部设有排气口，排气口通过管道接至第二集尘器。
3.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的炉本体为不锈钢材料制作而成的筒形体。
4.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的炉本体的顶部是由下向上呈渐次增大的锥形腔体。
5.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的第一空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。
6.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的第二空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。
7.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的第二集尘器上还设有出气口，第二集尘器的出气口通过管道接至净化装置，净化装置通过管道接至气泵，气泵的出口接至第二空气分布板下的腔体。
8.根据权利要求2所述的一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于所述的炉本体的上腔体的外部还包裹有保温层。
全文摘要
本发明公开了一种节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的方法及装置，是将反应炉分成两个区，向第一区连续不断地送入草酸钴原料，初始在第一区的底端连续送入可起动草酸钴生成四氧化三钴的热空气，通过控制空气流量，在第一区建立气固流态化的第一沸腾层，当反应开始进行后，利用草酸钴热解产生的热量维持反应进行，将通热空气改为通空气，并通过调节气流量来控制反应炉温和四氧化三钴的粒度，并防止粉末物料烧结。而后，利用开设溢流口的方式，将第一沸腾层内的四氧化三钴引至第二区，由第二区通过连续不断地送入常温的空气，将四氧化三钴粉体降温，并由成品收集容器进行收集，从而实现了连续生产。本发明的方法及装置具有能耗低、环境污染小、设备造价低、可连续生产、产品质量稳定、产品粒度分布均匀的特点。
文档编号C01G51/00GK101062791SQ20061004377
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者吴冲浒 申请人:厦门金鹭特种合金有限公司