用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐的制作方法

專利名稱:用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的爐體。所述爐體包括液壓滾輪道、爐體、送風和出風裝置、冷卻裝置、程控開關(guān)門、送料和出料坩堝等，其中所述液壓鏈條傳動、開關(guān)門等為程序控制，可設(shè)置為同時開啟或關(guān)閉；所述盛料坩堝鍋體為圓形或橢圓形，有利于溶液中原料充分均勻受熱與反應(yīng)；所述反應(yīng)爐體帶有溫控裝置，可設(shè)置溫度，爐體材料可耐高溫。所述冷卻爐體送風裝置材料也應(yīng)耐高溫。利用該爐體可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；隔絕高溫和火焰，消除人身安全隱患；燃燒反應(yīng)氣體通過尾氣處理裝置進行凈化，避免空氣污染。
【專利說明】
用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于爐體設(shè)計與制備及無極材料化學合成領(lǐng)域，具體涉及一種用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無機多元金屬氧化物的反應(yīng)爐。
【背景技術(shù)】
[0002]溶液低溫自蔓延燃燒法是一種新興的濕化學合成方法，制備過程簡便迅速，幾乎可以用來制造所有無機金屬氧化物材料，如熱障涂層陶瓷材料、熒光材料、催化材料、電池材料、磁性材料和染料等無機材料，熱障涂層陶瓷層材料具體如:氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)、多元稀土改性YSZ、燒綠石或螢石結(jié)構(gòu)多元稀土改性鋯酸鹽材料(如La2Ce2OhGd2Zr207、La2(Zr ,Ce)2Ο7、Sm2Zr207等)、層狀I(lǐng)丐鈦礦結(jié)構(gòu)材WBaLn2Ti3O10(Ln:稀土元素)、磁鐵鉛礦結(jié)構(gòu)的LnMgAl11O9等，電池材料具體如:LaMnO3、Sr或/和Ca摻雜錳酸鑭、摻雜氧化鈰、摻雜LnGa03(Ln =稀土元素)、|丐鈦礦型復(fù)合氧化物Lm-xAxM03(Ln-鑭系元素，A-堿土金屬，M-過渡元素，如La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3)、等等。并且反應(yīng)時產(chǎn)生的高溫可使低沸點的雜質(zhì)揮發(fā)逸出，產(chǎn)品純度高，工藝簡單，并可以制造非化學計量比的產(chǎn)品、亞穩(wěn)定相以及中間產(chǎn)物等，組分能達到分子、離子級別上的均勻混合，且合成溫度低(<800°C)、時間短(<5min)，合成粉體尺寸細小。具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]溶液低溫燃燒合成中，原料為硝酸鹽或其它可溶性的鹽，這樣各種金屬離子可形成水溶液均勻混合。在溶液中添加可溶性燃料，混合物具有放熱特性，一定溫度誘發(fā)下能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終得到所需產(chǎn)物。燃燒反應(yīng)常在300?500°C或更低的溫度下，在加熱過程中或馬弗爐中進行，其工藝的基本原理是:所用的氧化劑和溶液燃燒過程中，金屬鹽作為氧化劑，有機燃料作為還原劑。氧化劑通常為金屬硝酸鹽，有機燃料有尿素、甘氨酸、檸檬酸、六亞甲基亞胺，聚乙二醇(PEG)、硬脂酸、醇鹽、葡萄糖等等，還添加燃燒助劑如淀粉等等。
[0004]然而，溶液低溫燃燒法也存在如燃燒反應(yīng)過程難控制、燃燒放出有害氣體(如氮氧化物、酸性氣體)造成污染大、產(chǎn)量低等缺點，因此目前其主要應(yīng)用在實驗室少量合成，難以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。導致難以批量化生產(chǎn)的主要問題是相關(guān)的反應(yīng)爐體設(shè)計和制備難以滿足現(xiàn)有要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無機多元金屬氧化物的爐體，該爐體性價比高、使用壽命長、可精確控制爐溫和反應(yīng)過程，配備尾氣處理裝置，可實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)，從源頭上消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，并且滿足連續(xù)自動化、批量化生產(chǎn)的需求。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐，包括爐體，所述爐體包括反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體，所述反應(yīng)段爐體帶有溫控和加熱裝置;所述反應(yīng)爐還包括:液壓滾輪道、送風裝置、出風裝置和尾氣處理裝置、開關(guān)門和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開關(guān)門為程序控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同時開啟或關(guān)閉。不言自明地，反應(yīng)爐爐體及其他附屬裝置，需要在高溫下運行的均采用常規(guī)耐高溫材料制作。
[0007]反應(yīng)爐的運行過程如下。往盛料坩禍中加入反應(yīng)溶液后，將盛料坩禍放置在液壓滾輪道上，通過程序控制液壓滾輪道和反應(yīng)段爐體開關(guān)門開啟，送風裝置送入空氣或氧氣，液壓滾輪道將盛料坩禍輸送到反應(yīng)段爐體內(nèi)，通過程序控制反應(yīng)段爐體開關(guān)門和液壓滾輪道關(guān)閉，盛料坩禍中的溶液在反應(yīng)段爐體內(nèi)逐漸升溫發(fā)生自蔓延燃燒反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的煙氣從出風裝置通出外接的尾氣處理裝置進行無害化處理。待自蔓延燃燒反應(yīng)完成，程序控制反應(yīng)段爐體開關(guān)門和液壓滾輪道打開，將反應(yīng)完成的盛料坩禍送入冷卻段爐體內(nèi)冷卻，同時將新的裝有溶液待反應(yīng)的盛料坩禍送入反應(yīng)段爐體內(nèi)。反應(yīng)段爐體內(nèi)的反應(yīng)時間和冷卻段爐體內(nèi)的冷卻時間可設(shè)置為相同。待冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍冷卻完成和反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍反應(yīng)完成后，液壓滾輪道再次啟動，將冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍送出反應(yīng)爐進行產(chǎn)物收集，同時帶動反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍進入冷卻段爐體和新的裝有溶液待反應(yīng)的盛料坩禍送入反應(yīng)段爐體，從而開啟下一輪循環(huán)，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0008]進一步地，所述開關(guān)門有三個，依次設(shè)置在反應(yīng)段爐體的進料端、反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體之間、冷卻段爐體出料端。
[0009]進一步地，所述送風裝置設(shè)置在反應(yīng)段爐體。
[0010]進一步地，所述出風裝置設(shè)置在冷卻段爐體。
[0011]進一步地，所述盛料坩禍鍋體為圓形或橢圓形，有利于溶液中原料充分均勻受熱與反應(yīng)。盛料坩禍鍋體材料可以是99瓷，能耐高溫，并有一定的抗熱沖擊性。
[0012]本實用新型所提供的用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐具有以下優(yōu)點:I可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，2反應(yīng)時產(chǎn)生的高溫和火焰均存在于爐體中，減小安全隱患，3燃燒反應(yīng)氣體通過氣路收集到尾氣處理裝置進行凈化，避免空氣污染;4可通過調(diào)節(jié)風量和溫度進行反應(yīng)過程控制。該爐體大小可以根據(jù)產(chǎn)量需求進行調(diào)節(jié)。
【附圖說明】

[0013]圖1為本實用新型所提供的用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明如下。
[0014]1-液壓滾輪道;2-盛料坩禍(尚未反應(yīng))；3_盛料坩禍(正在發(fā)生反應(yīng))；4_送風裝置的送風管道;5-位于反應(yīng)段爐體進料端的開關(guān)門；6-位于反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體之間的開關(guān)門；7-反應(yīng)段爐體;8-盛料坩禍(已完成反應(yīng)，等待冷卻)；9-出風裝置;10-冷卻段爐體；11-盛料坩禍(冷卻完成，可以收集反應(yīng)產(chǎn)物)；12-送風裝置的送風口； 13-位于冷卻段爐體出料端的開關(guān)門。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0016]本實用新型實施例中所述的反應(yīng)產(chǎn)物為Lai—xSr χΜη03(χ = 0?0.5)，針對采用溶液低溫自蔓燃反應(yīng)法制備此粉末出現(xiàn)的難以批量合成以及污染環(huán)境等問題，設(shè)計如圖1所示的為本實用新型所述用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無機多元金屬氧化物的反應(yīng)爐。所述反應(yīng)爐包括括爐體，所述爐體包括反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體，所述反應(yīng)段爐體帶有溫控和加熱裝置;所述反應(yīng)爐還包括:液壓滾輪道、送風裝置、出風裝置和尾氣處理裝置、開關(guān)門和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開關(guān)門為程序控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同時開啟或關(guān)閉。
[0017]其中:
[0018]程序控制鏈條傳動1、開關(guān)門5、6、13，可設(shè)置為同時開啟或關(guān)閉。
[0019]盛料坩禍鍋體為圓形或橢圓形，有利于溶液中原料充分均勻受熱與反應(yīng)。且為99瓷，能耐高溫，并有一定的抗熱沖擊性。
[0020]反應(yīng)爐體帶有溫控裝置，可設(shè)置溫度，爐體材料可耐高溫。
[0021]冷卻爐體送風裝置材料也應(yīng)耐高溫。
[0022]下面以具體的實例來對上述用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無機多元金屬氧化物的爐體工作過程進行說明:
[0023]反應(yīng)前根據(jù)配方溶解和配置溶液(含金屬鹽離子，燃燒劑等)。反應(yīng)段爐體7設(shè)置為發(fā)生反應(yīng)所需的溫度，并使之升到溫度。將溶液按設(shè)計量倒入圖1中所示的坩禍中，送風口12開始送入空氣或氧氣。程序控制液壓滾輪以鏈條帶動坩禍，程序控制反應(yīng)爐體開關(guān)門5打開，坩禍進入反應(yīng)爐體7中，爐體開關(guān)門5關(guān)閉，滾輪關(guān)閉。坩禍中的溶液在爐體7中逐漸升溫發(fā)生自燃燒反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的煙氣從出風口 9通出外接的尾氣處理裝置進行無害化處理。待燃燒完成，程序控制反應(yīng)爐體開關(guān)門6打開，鏈條轉(zhuǎn)動，將反應(yīng)完成的坩禍送入冷卻室10中冷卻，并同時將新的裝有溶液待反應(yīng)的坩禍送入反應(yīng)室7中。反應(yīng)室7中的反應(yīng)時間和10中的冷卻時間可設(shè)置為相同。待冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍冷卻完成和反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍反應(yīng)完成后，液壓滾輪道再次啟動，將冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍送出反應(yīng)爐進行產(chǎn)物收集，同時帶動反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍進入冷卻段爐體和新的裝有溶液待反應(yīng)的盛料坩禍送入反應(yīng)段爐體，從而開啟下一輪循環(huán)，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0024]程序控制時間段為:
[0025]程序控制前，反應(yīng)室7開始升溫，送風口12開始送風。
[0026]時間點A時:程序控制同時打開圖中鏈條傳動1、開關(guān)門5、6、13;
[0027]時間點B時(鏈條傳動完成):關(guān)閉鏈條傳動1、開關(guān)門5、6、13;
[0028]時間點C時(反應(yīng)和冷卻完成):重復(fù)時間點A的程序控制，即程序控制同時打開圖中鏈條傳動1、開關(guān)門5、6、13。
[0029]由此可見，本實用新型實施例所述的一種用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無機多元金屬氧化物的爐體在工作時，由程序自動控制傳動，可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn);反應(yīng)時產(chǎn)生的高溫和火焰均存在于爐體中，與操作人完全隔絕，消除了人身安全隱患;燃燒反應(yīng)氣體通過完整氣路收集到尾氣處理裝置進行凈化，避免空氣污染。因此本使用新型具有較優(yōu)的生產(chǎn)實用性，可解決現(xiàn)有生產(chǎn)過程中存在的問題。
[0030]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成多元氧化物的反應(yīng)爐，包括爐體，其特征在于:所述爐體包括反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體，所述反應(yīng)段爐體帶有溫控和加熱裝置;所述反應(yīng)爐還包括:液壓滾輪道、送風裝置、出風裝置和尾氣處理裝置、開關(guān)門和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開關(guān)門為程序控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐，其特征在于，所述開關(guān)門有三個，依次設(shè)置在反應(yīng)段爐體的進料端、反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體之間、冷卻段爐體出料端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐，其特征在于，所述送風裝置設(shè)置在反應(yīng)段爐體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐，其特征在于，所述出風裝置設(shè)置在冷卻段爐體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)爐，其特征在于，所述盛料坩禍鍋體為圓形或橢圓形。
【文檔編號】C01G45/12GK205709916SQ201620194471
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】彭浩然, 賈芳, 冀曉鵑, 吳瓊
【申請人】北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司