[实用新型]一种废弃含铅玻璃合成纳米铅的真空炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用废弃含铅玻璃合成纳米铅的设备，尤其适合于含铅电子废弃物的无害化处理与废弃资源再生循环利用，属于纳米金属粉体材料合成技术在环境保护与资源综合利用领域的应用。 

背景技术

本实用新型涉及的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术，主要应用于电视、计算机显示器、工业监视器、投影仪等终端显示设备。因设备老化以及显示技术的不断更新换代等原因，全世界每年都会产生大量的废弃阴极射线管。CRT锥玻璃种中含有大量的铅、钡、锶等重金属，直接填埋会使其中所含的铅等重金属污染土壤和水体，动植物通过水体吸收各种重金属并随食物链逐渐富集，最终进入人体从而严重危害人群健康。目前，随着显示技术的不断更新换代，废弃阴极射线管产生量日益剧增。但含铅玻璃自身稳定性高致使常规脱铅工艺低达不到无害化的要求，同时存在二次污染和回收产品附加值低等问题，在经济和技术两个方面限制传统脱铅方法的工业化推广，所以市面上还没有真正出现一种可实现含铅玻璃大规模资源化的方法设备。 

发明内容

为解决含铅玻璃对人类环境带来的危害，同时变害为利将其转变为高附加值的纳米产品，本实用新型提供了一种纳米铅真空炉设备。本实用新型的目的 是对普通真空高温炉进行一些关键技术改造和创新设计，不仅使其满足含铅玻璃大宗无害化的要求，而且制备经济价值较高的铅纳米产品。 

本实用新型的一种利用含铅废料经气相冷凝法制备纳米铅材料的真空炉，主要由四部分构成：分别是真空系统、加热与温控系统、气氛控制系统和水冷捕集系统。其特征在于，炉体为具有一定容积的圆筒体，其内壁镶嵌有高温加热棒，在炉体外侧设有保温层减少能量损耗。在炉体内设置有多层耐高温模具，用以盛放含铅玻璃，层与层之间留有一定距离，便于铅蒸汽的逸散。在炉体顶部设有一个气氛控制系统，用以控制系统内的气体浓度和流速。加热系统与冷凝系统之间设置有一个隔温板，用以调节高温蒸发区向低温冷凝区的热量辐射。冷凝系统设为两级，从高温蒸发炉产生的蒸汽中主要包含铅蒸汽和水蒸汽，根据铅和水的沸点差异使其在不同温度区分段冷凝。第一级为铅蒸汽捕集区，从高温区蒸发出来的铅蒸汽在保护气体和水冷共同的作用下急速冷却并在冷凝管上以黑色粉状物质大量富集。冷凝器前段安装有测温装置，测量冷凝器表面气流温度。冷凝板上设有刮板，水平旁侧设有观察口，当观察到冷凝板上沉积足量的纳米铅后，打开刮板开关将粉末刮至其下的料斗中。第二级为水蒸汽捕集区收集蒸汽中的水分，水蒸汽冷凝在冷凝管上后，在重力作用下自动向集水斗汇集。真空系统与水冷系统相连，真空度可达5×10^-3Pa以上，并设有一层过滤装置，防止粉尘进入真空系统。上述的加热器及温度控制装置，其温度控制精度在±1℃范围内。 

本实用新型的有益效果是，可以在对含铅玻璃进行脱铅无害化处理的同时，方便的制备出高附加值纳米铅产品。 

本设计具备以下的特点： 

1、在真空炉中根据温度差异分为三个区，分别为：高温蒸发区、铅蒸汽冷 凝区、水蒸汽冷凝区，其中高温蒸发区的温度可达1100℃，含铅玻璃中氧化铅的还原与蒸发都在此区域发生；铅蒸汽冷凝区的温度在100℃～200℃，在此区域铅蒸汽在保护气体和水冷器的共同作用下骤冷形成纳米颗粒，并在冷凝管上大量沉积。水蒸汽冷凝区温度一般在20℃～50℃之间，水蒸汽在此区域冷凝去除。 

2、真空炉配有气氛控制系统，主要控制炉体内的保护气体含量与流动速度。 

3、设备结构简单，可根据实际生产需要专门定制不同规格型号真空炉，造价低。 

4、操作方便，每次实验完毕，只要打开刮板，将纳米铅产品从冷凝盘上刮落到料斗中即可。如果要开始下一炉处理，将残渣从耐高温磨具中取出，更换新的含铅废料即可。 

附图说明

图1是本实用新型的一种利用含铅玻璃一步法制备铅纳米材料的真空炉的结构示意图。图中：1-高温炉，2-耐高温磨具，3-加热与温控系统，4-隔温板，5-温度计，6-铅蒸汽冷凝器，7-观察口，8-气氛控制系统，9-纳米铅料斗，10-水蒸汽冷凝器，11-集水斗，12-粉尘过滤器，13-真空系统。 

图2是纳米铅冷凝室侧视图。图中：1-测温装置，2-冷凝器，3-观察口，4-纳米铅料斗。 

具体实施方式