本发明涉及粉体生产设备技术领域，尤其涉及一种高温气相合成的超细粉体收集装置及方法。
背景技术
由于其原料广泛、工艺简便、合成速率快、产品纯度高和粒度均一等特点，火焰合成及其他高温气相合成成为纳米级功能性粉体合成中最具前景的方法之一。
采用火焰合成等高温气相合成在生产粉体时，当粉体产品从主反应器排出时，其存在形式为气溶胶(即粉体颗粒分散在高温气体中)，其特点是分散相细颗粒尺寸小，随流性好，体系稳定不易破坏，因此采用自由沉降(重力)、旋风分离(离心力)等方式难以将粉体分离出来。另一方面，由火焰合成及其他高温气相合成的粉体粒径较小，在物体表面粘附性强，沉积后不易剥离，增加了粉体的收集难度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高温气相合成的超细粉体收集装置及方法，以解决采用火焰合成及其他高温气相合成在生产粉体时，难以将粉体从高温气体中收集的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高温气相合成的超细粉体收集装置，包括至少一个集粉机构，所述集粉机构包括：
集粉壳体，所述集粉壳体顶端设置有进气管，所述集粉壳体底端设置有出气管和出料口；
放电极，所述放电极沿气流方向延伸设置于所述集粉壳体内，能够使粉体粘附在所述集粉壳体内壁；
清粉组件，所述清粉组件设置于所述集粉壳体内部，用于将所述集粉壳体内的粉体收拢到所述出料口。
作为优选，所述集粉机构的数量为一个，所述清粉组件为带有过滤网的刮粉刷。
作为优选，所述刮粉刷设置于所述集粉壳体内顶部，且能够沿气流方向做往复运动。
作为优选，所述集粉机构的数量为两个，分别为沿气流方向依次设置且相连通的第一集粉机构和第二集粉机构，所述第一集粉机构内的所述清粉组件为带有过滤网的刮粉刷，所述第二集粉机构内的所述清粉组件为喷嘴。。
作为优选，所述集粉机构还包括冷却组件，所述冷却组件环绕所述集粉壳体外壁设置。
作为优选，所述冷却组件为冷却水夹层。
作为优选，所述集粉机构还包括绝缘外壳，所述集粉壳体设置于所述绝缘外壳内，所述冷却组件设置于所述集粉壳体和所述绝缘外壳之间。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种采用上述高温气相合成的超细粉体收集装置的粉体收集方法，粉体经放电极电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体内壁，清粉组件按照预设周期动作，将集粉壳体内的粉体收拢到出料口。
作为优选，根据放电极到集粉壳体内壁的距离确定放电极的工作电压。
作为优选，放电极连接负电压，集粉壳体接地。
本发明的有益效果：
本发明通过设置放电极，含有粉体的高温气体进入到放电极附近的电晕区，粉体经电离后，在电场力的作用下荷电粉体迁移到集粉壳体内壁，并且粘附在集粉壳体内壁上。通过设置清粉组件，能够将集粉壳体内壁粘附的粉体进行收拢，使得粉体由出料口被收集，实现将粉体从高温气体中分离并收集，提高了收集效率。
本发明提供的采用上述高温气相合成的超细粉体装置的粉体收集方法，粉体经放电极电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体内壁，清粉组件按照预设周期动作，将集粉壳体内的粉体收拢到出料口。通过上述方法能够实现将集粉壳体内壁的粉体的收集。
附图说明
图1是本发明提供的集粉机构的结构示意图一；
图2是本发明提供的刮粉刷的俯视图；
图3是本发明实施例一提供的粉体收集方法的流程图；
图4是本发明提供的集粉机构的结构示意图二；
图5是本发明实施例二提供的粉体收集方法的流程图。
图中：
1、绝缘外壳；2、冷却水夹层；3、放电极；4、集粉壳体；51、进气管；52、出气管；6、清粉组件；61、环形骨架；611、第一环形骨架；612、第二环形骨架；62、径向骨架；63、过滤网；7、出料口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种高温气相合成的超细粉体收集装置，该装置包括一个集粉机构，集粉机构包括绝缘外壳1、集粉壳体4、放电极3、冷却组件和清粉组件6，绝缘外壳1为筒状结构，其径向截面为多边形或者圆形，集粉壳体4设置于绝缘外壳1内部，其中绝缘外壳1由绝缘材料制成，集粉壳体4由镀有防腐层的金属或能够导电的有机玻璃制成，集粉壳体4接地，且集粉壳体4内壁面的面积可根据实际需要进行设置。集粉壳体4为带有封头的筒状结构，其径向截面为多边形或圆形，且集粉壳体4顶端设置有进气管51，底端设置有出气管52和出料口7，出料口7靠近出气管52设置。具体地，在本实施例中绝缘外壳1和集粉壳体4均为圆筒状结构，集粉壳体4采用筒状结构，使得集粉壳体4内的电场强度、离子浓度等静电等离子体的相关特性和与粉体的浓度、速度等流体特性具有相似性，有利于过耦合参数的调整，以使得集粉壳体4适应不同的粉体产品。放电极3沿进气管51和出气管52之间的气流方向延伸设置于集粉壳体4内部，且放电极3靠近进气管51设置，放电极3连接电源的负极，电源采用工频电源、高频电源或者脉冲电源。冷却组件环绕集粉壳体4的外壁设置，且位于集粉壳体4和绝缘外壳1之间。在本实施例中，冷却组件为冷却水夹层2，冷却水夹层2环绕集粉壳体4的外壁设置。清粉组件6设置于集粉壳体4内部，用于将集粉壳体4内壁粘附的粉体收拢到出料口7。
由进气管51进入集粉壳体4的含有粉体的高温气体优先进入到放电极3附近，粉体经放电极3电离后荷电，随后在电场的作用下荷电粉体迁移到集粉壳体4内壁。通过设置冷却水夹层2，使得集粉壳体4的内壁温度较低，而粉体的温度较高，在热泳力的作用下，粉体向集粉壳体4内壁迁移，因此荷电粉体在电场力和热泳力的作用下向集粉壳体4内壁迁移，并粘附在集粉壳体4内壁上。另外，通过冷却水夹层2，还能够实现余热的回收，提高资源的利用率。通过设置清粉组件6，能够实现将集粉壳体4内壁上粘附的粉体收拢到出料口7而被收集，实现将粉体从高温气体中分离并收集，而且提高了收集效率。
具体地，如图2所示，在本实施例中，清粉组件6为带有过滤网63的刮粉刷，刮粉刷设置于集粉壳体4内部顶部，刮粉刷不动作时停留在集粉壳体4内部顶部，且位于进气管51的进气口上方。刮粉刷包括两个环形骨架61，即第一环形骨架611和第二环形骨架612，第二环形骨架612的直径小于第一环形骨架611的直径，两个环形骨架61之间设置有径向骨架62，相邻两个径向骨架62之间设置有过滤网63，径向骨架62的个数为四个，当然也可根据实际需要进行设置。
由于火焰合成等高温气相合成的粉体粒径小，为纳米级或微米级超细粉体，粒度均一，比电阻较大，在物体表面粘附性强，沉积后不易剥离，粉体通过振打的方式剥离十分困难，而且振打导致粉体飞扬，严重影响收集效率。通过设置刮粉刷，集粉壳体4内壁上的粉累积到一定厚度时，刮粉刷在集粉壳体4内自上而下活动将集粉壳体4内壁的粉体剥离而收拢到出料口7，实现粉体的收集，而且刮粉刷上设置有过滤网63，能够有效避免粉体飞扬或者逃逸，提高了粉体收集效率。
本实施例还供了一种采用上述高温气相合成的超细粉体收集装置的粉体收集方法，粉体经放电极3电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体4内壁，清粉组件6按照预设周期动作，将集粉壳体4内的粉体收拢到出料口7。
图3是本实施例中粉体收集方法的流程图，参照图3对该方法进行详细描述，具体如下：
步骤一、根据放电极3到集粉壳体4内壁的距离确定放电极3的工作电压。
粉体收集机构中集粉壳体4的尺寸大小根据处理量确定，进而由放电极3到集粉壳体4内壁的距离进一步确定工作电压，且放电极3连接负电电源，集粉壳体4接地。具体地，当放电极3到集粉壳体4内壁的距离为5-20cm时，放电极3的工作电压为-5kv至-60kv。
步骤二、含有粉体的高温气体由进气管51进入集粉壳体4，粉体经放电极3电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体4内壁。
含有高温粉体的气体进入集粉壳体4内部后，首先进入放电极3附近的电晕区。集粉壳体4内较大的电场强度，使得粉体荷电，随后荷电的粉体在电场和热泳力的作用下迁移到接地的集粉壳体4内壁，且粘附在集粉壳体4内壁上。
步骤三、清粉组件6按照预设周期动作，将集粉壳体4内壁上的粉体收拢到出料口7。
当集粉壳体4内壁上的粉体积累到一定厚度后，清粉组件6动作，即刮粉刷沿气流方向动作，将集粉壳体4内壁的粉体收拢到出料口7。粉体累积的厚度可用集粉壳体4工作的时间代替，即集粉壳体4工作预设周期后，清粉组件6动作。在本实施例中，清粉组件6工作的预设周期为10-30min。
实施例二
如图1、图2和4所示，本实施例提供了一种高温气相合成的超细粉体收集装置，与实施例一的区别在于在本实施例中，该集粉机构的数量为两个，分别为沿气流方向依次设置的第一集粉机构和第二集粉机构，且两个集粉机构相连通。沿气流方向，第一集粉机构的出气管52和第二集粉机构的进气管51相连通，由粉体反应器中排出的含有粉体的高温气体由第一集粉机构的进气管51进入，由第二集粉机构的出气管52排出，实现粉体的两级收集，且每一级的收集效率高于90％。当高温气体流出第一集粉机构后，气体的温度降低，且气体内的粉体浓度不高于初始浓度的10％，通过两级收集，使得粉体总的收集效率达到99％以上。
具体地，如图1和图2所示，第一集粉机构包括绝缘外壳1、集粉壳体4、放电极3、冷却组件和清粉组件6，清粉组件6为带有过滤网63的刮粉刷，刮粉刷能够沿气流方向做往复运动。刮粉刷包括两个环形骨架61，即第一环形骨架611和第二环形骨架612，第二环形骨架612的直径小于第一环形骨架611的直径，两个环形骨架61之间设置有径向骨架62，相邻两个径向骨架62之间设置有过滤网63，径向骨架62的个数为四个，当然也可根据实际需要进行设置。
如图4所示，第二集粉机构包括绝缘外壳1、集粉壳体4、放电极3、冷却组件和清粉组件6，清粉组件6为喷嘴，喷嘴设置于集粉壳体4内部顶部。当集粉壳体4内壁上粘附的粉体达到一定厚度后，喷嘴向外喷雾冲刷集粉壳体4内壁，将粉体冲洗至出料口7。喷嘴内的液体为水或者其他液体，只要能实现喷雾即可。
经过第一集粉机构后含有粉体的气体的温度降低，且粉体的初始浓度降低到初始浓度的10％，则集粉壳体4内壁粘附的粉体的量减少，采用喷嘴喷雾的方式，更有利于将集粉壳体4内壁粘附的粉体进行收集，进一步提高收集效率。
本实施例还提供了一种采用上述高温气相合成的超细粉体收集装置的粉体收集方法，在本实施例中上述粉体装置包括相连通的两个集粉机构。图5是本实施例中粉体收集方法的流程图，参照图5对该方法进行详细描述，具体如下：
步骤一、根据放电极3到集粉壳体4内壁的距离确定两个集粉机构内的放电极3的工作电压。
粉体收集装置中集粉壳体4的尺寸大小根据处理量确定，进而由放电极3到集粉壳体4内壁的距离进一步确定工作电压，且放电极3连接负电电源，集粉壳体4接地。具体地，当放电极3到集粉壳体4内壁的距离为5-20cm时，放电极3的工作电压为-5kv至-60kv。
步骤二、含有粉体的高温气体由第一集粉机构的进气管51进入到集粉壳体4内，粉体经放电极3电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体4内壁。
含有高温粉体的气体进入第一集粉机构的集粉壳体4内部后，首先进入放电极3附件的电晕区。集粉壳体4内较大的电场强度，使得粉体荷电，随后荷电的粉体在电场和热泳力的作用下迁移到接地的集粉壳体4内壁，且粘附在集粉壳体4内壁上。
当集粉壳体4内壁上的粉体积累到一定厚度后，刮粉刷动作，将集粉壳体4内壁的粉体收拢到出料口7。粉体累积的厚度可用集粉壳体4工作的时间代替，即集粉壳体4工作预设时间周期后，刮粉刷沿气流方向做往复运动，也就是刮粉刷在集粉壳体4内自上而下运动，工作后，刮粉刷返回到初始位置，准备下一次动作。在本实施例中，刮粉刷工作的预设周期为10-30min。
步骤三、由第一集粉机构的出气管52排出的气体由第二集粉机构的进气管51进入第二集粉机构的集粉壳体4内，粉体经放电极3电离后在电场的作用下迁移到集粉壳体4内壁。
含有粉体的气体进入第二集粉机构的集粉壳体4内部后，首先进入放电极3附件的电晕区。集粉壳体4内较大的电场强度，使得粉体荷电，随后荷电的粉体在电场的作用下迁移到接地的集粉壳体4内壁，且粘附在集粉壳体4内壁上。
当集粉壳体4内壁上的粉体积累到一定厚度后，喷嘴62动作进行喷雾，将集粉壳体内4壁的粉体冲刷到出料口7。粉体累积的厚度可用集粉壳体4工作的时间代替，即集粉壳体4工作预设时间周期后，喷嘴62喷雾，在集粉壳体4内壁上形成液膜。在本实施例中，喷嘴62工作的预设周期为10-30min。
实施例三
本实施例提供了一种高温气相合成的超细粉体收集装置，其与实施例二的区别仅在于：集粉机构的数量还可以设置为三个、四个或者更多个。其中各个集粉机构内的清粉组件6可根据实际需要设置为相同的结构或者不同结构。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。