[发明专利]一种采用流化床电极连续生产包覆型复合颗粒的系统及方法

说明书

本发明公开了一种采用流化床电极连续生产包覆型复合颗粒的系统及方法。待包覆颗粒在流化床电极包覆装置中处于流态化状态，在直流电的作用下，可以实现颗粒的阳极氧化包覆或阴极还原包覆。实施阳极氧化包覆时，采用隔膜袋将阴极载流体隔开，实施阴极还原包覆时，采用隔膜袋将阳极载流体隔开。完成包覆的颗粒依次经过离心分离器、带式过滤机实现固液分离，最后经干燥流化床干燥，得到包覆型复合颗粒的产品。本发明具有生产能耗和操作成本低、产品质量稳定、包覆层厚度均匀等优点，适用于包覆型复合颗粒的大规模工业化生产，具有良好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于颗粒包覆、材料制备领域，特别涉及一种采用流化床电极连续生产包覆型复合颗粒的系统及方法。

背景技术

包覆型复合颗粒是一种“核-壳”结构的复合材料，可以兼有壳层和芯核的优良性能，广泛应用于航空、航海、电子、粉末冶金、3D打印及其它诸多领域。芯核可以是金属(镍、铝等)，氧化物(氧化钛、氧化硅等)，氮化物(氮化钛、氮化铝等)，碳化物(碳化钛、碳化物等)，也可以是石墨、金刚石、高分子、碳纳米管等其他非金属材料。壳层可以是金属、氧化物以及金属陶瓷复合颗粒等。以金属包覆陶瓷复合颗粒为例，金属具有优良的导电性、强韧性、可焊性，而以共价键为主的陶瓷材料具有很高的比刚度、耐高温性能，金属包覆陶瓷复合材料则同时具有金属和非金属的性能，呈现更广阔的应用前景。

化学镀是实现金属包覆复合颗粒的常用手段之一。化学镀是利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子有选择地在经过催化活化的表面上还原析出形成金属包覆层。化学镀一般需要使用次亚磷酸钠、甲醛、硼氢化物等还原剂，而且常常需要钯等贵金属活化剂。程序复杂，成本较高。电镀技术具有较高的效率，采用电化学还原制备金属包覆层。电镀技术广泛应用于板材，棒材表面包覆层的制备，但是却难以应用于颗粒粉体表面包覆，因为粉体带电较为困难。

流化床电极是一种三维电极体系，不同于传统的电极概念(如平板电极、圆柱形电极)。法国专利(No.1500269)和英国专利(No.1194181)在1966年首先公开了这种特殊电极。当电解质溶液流过导电颗粒组成的床层时，控制液体流速，使颗粒呈流化状态构成导电颗粒流化床，插入馈电极和对电极，接通电路后，流化床中的颗粒呈现某种极性，电化学反应便在颗粒表面上完成。其中全部颗粒连同馈电极一起构成了流化床电极。流化床电极的出现使粉体电镀成为可能。而且，流化床电极所提供的电极面积和传质速率是常规电极无法比拟的，具有较高的时空产率。

科研人员关于流化床电极制备包覆型颗粒技术开展了大量的研究。文献报道熊晓东采用流化床电极成功制备镍包覆铝复合颗粒(东北大学博士论文)。于冰采用流化床电极成功制备镍包覆纳米碳纤维(东北大学硕士论文)。流化床电极在粉体包覆领域呈现了显著的优越性。但是仍存在颗粒停留时间不可控，难以连续进出料等问题。

综上所述，本领域亟需一种能够实现停留时间可控，可连续生产包覆型复合颗粒流化床电极的技术，以解决现有制备技术上的缺点和不足。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种采用流化床电极连续生产包覆型复合颗粒的系统及方法，以实现停留时间可控，连续进出料，提高生产效率，降低生产成本。

为了达到这些目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明采用流化床电极连续生产包覆型复合颗粒的系统，所述系统包括给料装置1、流化床电极包覆装置2、离心分离器3、带式过滤机4、消耗试剂补充装置5、冷却装置6、干燥流化床7和循环动力泵8；