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上街科技局第五批推荐成果

 

 

 

本信息仅供上街区内或准备在上街区内投资的企事业单位和个人参考,如有需要请与区科学技术局工作人员联系(地址:上街区政府南院三楼 邮编:450041)。 
联系人:李军锋   电话:0371-68937939       传真:0371-68937938
联系人:郭志民   电话:0371-68937929       传真:0371-68937938  联系人:姜  浩   电话:0371-68937939 

等离子体法大规模制备纳米陶瓷粉体材料
 
一、概    况:

    中国科学院过程工程研究所是国内率先开展利用等离子体技术制备超微粉体的研究单位。三十年来,过程所通过国家‘六.五’,‘七.五’,‘八.五’,‘十.五’攻关以及‘863’项目的特种超细粉材料试验及中试研究,制备的碳化硅超细粉被国家推荐为国家级新产品。1974年在国内首先开展了实验室制备TiO2的研究(8 kW)。1975年在国内首家建立了年产300吨规模的TiO2中试生产厂(30 kW),并在80年通过国家鉴定,获得中科院重大成果奖。1982年建立年产3000吨规模的TiO2生产厂(250kW),1990年通过国家鉴定。在湖南、江西建立了年产300吨规模的锑白生产厂,在河南、山东、江苏建立了纳米二氧化钛、二氧化硅、氧化铝等材料生产基地,在北京高新技术开发区永丰材料基地中科院纳米工程中心建立了纳米材料孵化基地。为广东、云南的科研单位建立了等离子体实验室,并开展了与国内地方院校的科技合作项目,制备的二氧化锆、氧化钴、氧化镁和氧化锌纳米粉体2001年通过云南省联合验收与鉴定。

  目前正进行‘十五’攻关 “纳米氧化硅的制备与应用”工业化生产的项目。现实验室有50 kW、100 kW直流电弧等离子体制粉装置,30 kW高频等离子体,5Kw微波等离子体装置。实验室至今已完成了碳、氮、氧化物及复合粉体材料的制备研究,主要有:TiO2 、TiC 、TiN 、TiO2/Al2O3、SiC 、Si3N4、SiO2、 SiC/Si3N4、MoO3 、MoO2 /Al2O3、AlN 和 ZrO2等纳米级粉体材料,经国内外用户应用反映良好。同时也开展了等离子体诊断、数学模型、反应动力学等研究工作。多年来我们与瑞典、美国、澳大利亚、加拿大、日本等国有着广泛的学术交往,多次参加国内国际学术会议。
 
二、技术特点: 

  等离子体化学反应过程主要有以下特点:1.)可以获得比化学燃烧大5倍以上的温度(3000K以上),而加热速度比化学燃烧大10倍。这就意味着反应物之间接触时间短,反应速度快,减少了热损失提高了热效率。2.)高温高热和高活性气氛使化学反应进行的非常迅速,达到平衡所需时间与在等离子体流中停留时间相比非常短,导致化学液相法难以合成的高温相化合物快速动力学生成(如氮化物、碳化物和硼化物等)。3.)反应物料离开等离子体时,冷却速度高(-105K/S),这种高的骤冷状态,使产品‘冻结’在一种特殊状态,这种状态下的粉体理化性质是一般冷却速度下所不能获得的。在这种状态下粒子不再长大,可获得纳米尺度的粉体,且晶型、形貌可控。4.)根据不同需要改变气体种类,形成不同气氛的等离子态,如中性Ar、N2,氧化性Cl2、O2、空气等。还原性H2、 CH4、 C2H2、 CO等。5.)反应物选择范围宽(气、固、液)。6.)较少的加工步骤可获得高纯粉体,而其副产品为气相,三废处理简便。7.)产品不须再粉碎(无硬团聚、粒度分布窄)。8.)过程连续,易控,容易实现规模化、自动化。

 
三、市场分析:
国际市场纳米级陶瓷粉体价格从美国市场调查大约在每公斤100美元到200美元之间。国内市场纳米陶瓷粉体价格根据不同产品一般在每吨20万元到40万元之间浮动。根据上述市场价格,本项目纳米陶瓷粉体价格暂按20万元/吨。
所需场地、设备、人员:生产设备投资150~200万元,厂房300m2(高度≥6m,不包括附属设施,如库房,化验,办公用房等),装机容量400Kw,操作人员及管理人员20-30人。
 
四、合作方式:
  技术转让、合作开发均可。
 
超细高岭土快速循环流态化煅烧新工艺
 
一、概    况:
    非金属矿物除作为通常的矿物材料被广泛利用外,高质量的深加工产品还作为添加剂,大量应用于造纸、橡胶、塑料、涂料等工业部门,促进相关行业产品性能的提高,获得5~30倍的增值,对国家科技进步和国民经济的发展有重要的影响。
高岭土是四大非金属矿之一,在我国有丰富的资源,特别是煤系高岭土储量极其丰富,但制备白度高于90%、粒度为小于2微米占90%以上高档煅烧高岭土的技术难度大。煅烧纯化的技术要求是:物料的粒度细微;煅烧温度高而料层温差要小;煅烧时间较长;生产规模要大,这是传统的煅烧工艺技术难以实现的。

 

二、技术特点: 
  针对煤系高岭土的特点,利用我所的技术优势和研究积累,经过从实验研究和中试开发,成功的开创了超细高岭土快速循环流态化煅烧新工艺。煤系高岭土(高岭土含量90%~95%)经精选除杂、超细粉磨、干燥脱水后,粉料经多级旋风气固逆流换热以回收高温烟气的显热,被预热的粉料进入快速循环流态化煅烧炉进行煅烧;燃用天然气、煤气或液体燃料为煅烧过程提供热源,超细粉料在热气体的直接作用下形成良好的流化状态和均一的温度场,气固间热、质传递迅速,物料温度均匀,煅烧纯化过程进行得迅速而完全,生产效率高,产品质量好,达到国家相关产品质量标准GB/T 14563-93;高温粉料排入多级旋风冷却器,与燃烧空气进行气固逆流换热,回收高温粉料的显热并预热了燃烧空气。冷却的煅烧粉料经混磨均化后包装。与传统的工艺相比,本工艺的突出特点是:投资省、效率高、能耗低、产品质量好、调控容易,特别可进行大规模工业化生产。
 
三、市场分析:

我国目前高岭土行业的生产规模小,产品质量差,高档煅烧高岭土供不应求,每年需以高价进口约20万吨,还不能满足未来的发展需求,而以初级原料的低价出口近百万吨。

 
四、合作方式:
  可提供30000 吨/年、60000吨/年等规模的生产高档煅烧高岭土成套工艺技术设计,技
 
用膨润土生产白炭黑新技术
 
一、概    况:
    白炭黑即无定型二氧化硅粉末,是彩色、浅色橡胶制品的主要配合剂和补强填料。其主要制造方法主要分两类:气相法(燃烧四氯化硅而得)和沉淀法(酸中和水玻璃而得)。
  我国膨润土资源丰富,分布广,价格低廉。目前主要为初级产品,较高产值的为活性白土,附加值低。用膨润土生产白炭黑未见报道。
术转让费面议。
 
二、专利、获奖和实际应用情况:
 国家级新产品;授权发明专利;中科院科技进步三等奖;国家级重点研究成果。

 1000吨/年建厂技术成熟,设备配套,工艺规范。

 
三、市场分析:
目前国外轮胎生产开始大量使用白炭黑,改善轮胎性能,以适应高速公路行驶。有人称21世纪是绿色轮胎时代,根除炭黑生产中及其在橡胶混炼中造成的环境污染势在必行,因而白炭黑逐步取代或部分取代炭黑是不可避免的。轮胎行业需求的补强填料量是非常巨大的。
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