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(shí)用新型公開(kāi)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(fēng)和出風(fēng)裝置、冷卻裝置、程控開(kāi)關(guān)門(mén)、送料和出料坩堝等，其中所述液壓鏈條傳動(dòng)、開(kāi)關(guān)門(mén)等為程序控制，可設(shè)置為同時(shí)開(kāi)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(fēng)裝置材料也應(yīng)耐高溫。利用該爐體可以實(shí)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(guò)尾氣處理裝置進(jìn)行凈化，避免空氣污染。
【專利說(shuō)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(shí)用新型屬于爐體設(shè)計(jì)與制備及無(wú)極材料化學(xué)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(wú)機(jī)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(xué)合成方法，制備過(guò)程簡(jiǎn)便迅速，幾乎可以用來(lái)制造所有無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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L(fēng)m-xAxM03(Ln-鑭系元素，A-堿土金屬，M-過(guò)渡元素，如La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3)、等等。并且反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的高溫可使低沸點(diǎn)的雜質(zhì)揮發(fā)逸出，產(chǎn)品純度高，工藝簡(jiǎn)單，并可以制造非化學(xué)計(jì)量比的產(chǎn)品、亞穩(wěn)定相以及中間產(chǎn)物等，組分能達(dá)到分子、離子級(jí)別上的均勻混合，且合成溫度低(<800°C)、時(shí)間短(<5min)，合成粉體尺寸細(xì)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(guò)程中或馬弗爐中進(jìn)行，其工藝的基本原理是:所用的氧化劑和溶液燃燒過(guò)程中，金屬鹽作為氧化劑，有機(jī)燃料作為還原劑。氧化劑通常為金屬硝酸鹽，有機(jī)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(guò)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(diǎn)，因此目前其主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室少量合成，難以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。導(dǎo)致難以批量化生產(chǎn)的主要問(wèn)題是相關(guān)的反應(yīng)爐體設(shè)計(jì)和制備難以滿足現(xiàn)有要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無(wú)機(jī)多元金屬氧化物的爐體，該爐體性價(jià)比高、使用壽命長(zhǎng)、可精確控制爐溫和反應(yīng)過(guò)程，配備尾氣處理裝置，可實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)，從源頭上消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，并且滿足連續(xù)自動(dòng)化、批量化生產(chǎn)的需求。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)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(fēng)裝置、出風(fēng)裝置和尾氣處理裝置、開(kāi)關(guān)門(mén)和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開(kāi)關(guān)門(mén)為程序控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)開(kāi)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(yùn)行的均采用常規(guī)耐高溫材料制作。
[0007]反應(yīng)爐的運(yùn)行過(guò)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(guò)程序控制液壓滾輪道和反應(yīng)段爐體開(kāi)關(guān)門(mén)開(kāi)啟，送風(fēng)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(guò)程序控制反應(yīng)段爐體開(kāi)關(guān)門(mén)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(fēng)裝置通出外接的尾氣處理裝置進(jìn)行無(wú)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(kāi)關(guān)門(mén)和液壓滾輪道打開(kāi)，將反應(yīng)完成的盛料坩禍送入冷卻段爐體內(nèi)冷卻，同時(shí)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(shí)間和冷卻段爐體內(nèi)的冷卻時(shí)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(dòng)，將冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍送出反應(yīng)爐進(jìn)行產(chǎn)物收集，同時(shí)帶動(dòng)反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍進(jìn)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(kāi)啟下一輪循環(huán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0008]進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)門(mén)有三個(gè)，依次設(shè)置在反應(yīng)段爐體的進(jìn)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(jìn)一步地，所述送風(fēng)裝置設(shè)置在反應(yīng)段爐體。
[0010]進(jìn)一步地，所述出風(fēng)裝置設(shè)置在冷卻段爐體。
[0011]進(jìn)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(shí)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(diǎn):I可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，2反應(yīng)時(shí)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(guò)氣路收集到尾氣處理裝置進(jìn)行凈化，避免空氣污染;4可通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)量和溫度進(jìn)行反應(yīng)過(guò)程控制。該爐體大小可以根據(jù)產(chǎn)量需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】

[0013]圖1為本實(shí)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(biāo)記說(shuō)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(fēng)裝置的送風(fēng)管道;5-位于反應(yīng)段爐體進(jìn)料端的開(kāi)關(guān)門(mén)；6-位于反應(yīng)段爐體和冷卻段爐體之間的開(kāi)關(guān)門(mén)；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(fēng)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(fēng)裝置的送風(fēng)口； 13-位于冷卻段爐體出料端的開(kāi)關(guān)門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例中所述的反應(yīng)產(chǎn)物為L(zhǎng)ai—xSr χΜη03(χ = 0?0.5)，針對(duì)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(wèn)題，設(shè)計(jì)如圖1所示的為本實(shí)用新型所述用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無(wú)機(jī)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(fēng)裝置、出風(fēng)裝置和尾氣處理裝置、開(kāi)關(guān)門(mén)和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開(kāi)關(guān)門(mén)為程序控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉。
[0017]其中:
[0018]程序控制鏈條傳動(dòng)1、開(kāi)關(guān)門(mén)5、6、13，可設(shè)置為同時(shí)開(kāi)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(fēng)裝置材料也應(yīng)耐高溫。
[0022]下面以具體的實(shí)例來(lái)對(duì)上述用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無(wú)機(jī)多元金屬氧化物的爐體工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)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(jì)量倒入圖1中所示的坩禍中，送風(fēng)口12開(kāi)始送入空氣或氧氣。程序控制液壓滾輪以鏈條帶動(dòng)坩禍，程序控制反應(yīng)爐體開(kāi)關(guān)門(mén)5打開(kāi)，坩禍進(jìn)入反應(yīng)爐體7中，爐體開(kāi)關(guān)門(mén)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(fēng)口 9通出外接的尾氣處理裝置進(jìn)行無(wú)害化處理。待燃燒完成，程序控制反應(yīng)爐體開(kāi)關(guān)門(mén)6打開(kāi)，鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，將反應(yīng)完成的坩禍送入冷卻室10中冷卻，并同時(shí)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(shí)間和10中的冷卻時(shí)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(dòng)，將冷卻段爐體內(nèi)盛料坩禍送出反應(yīng)爐進(jìn)行產(chǎn)物收集，同時(shí)帶動(dòng)反應(yīng)段爐體內(nèi)盛料坩禍進(jìn)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(kāi)啟下一輪循環(huán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0024]程序控制時(shí)間段為:
[0025]程序控制前，反應(yīng)室7開(kāi)始升溫，送風(fēng)口12開(kāi)始送風(fēng)。
[0026]時(shí)間點(diǎn)A時(shí):程序控制同時(shí)打開(kāi)圖中鏈條傳動(dòng)1、開(kāi)關(guān)門(mén)5、6、13;
[0027]時(shí)間點(diǎn)B時(shí)(鏈條傳動(dòng)完成):關(guān)閉鏈條傳動(dòng)1、開(kāi)關(guān)門(mén)5、6、13;
[0028]時(shí)間點(diǎn)C時(shí)(反應(yīng)和冷卻完成):重復(fù)時(shí)間點(diǎn)A的程序控制，即程序控制同時(shí)打開(kāi)圖中鏈條傳動(dòng)1、開(kāi)關(guān)門(mén)5、6、13。
[0029]由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種用于溶液低溫自蔓延燃燒法合成無(wú)機(jī)多元金屬氧化物的爐體在工作時(shí)，由程序自動(dòng)控制傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn);反應(yīng)時(shí)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(guò)完整氣路收集到尾氣處理裝置進(jìn)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(shí)用性，可解決現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題。
[0030]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)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(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(fēng)裝置、出風(fēng)裝置和尾氣處理裝置、開(kāi)關(guān)門(mén)和盛料坩禍，其中所述液壓滾輪道和開(kāi)關(guān)門(mén)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(kāi)關(guān)門(mén)有三個(gè)，依次設(shè)置在反應(yīng)段爐體的進(jìn)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(fēng)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(fēng)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(hào)】C01G45/12GK205709916SQ201620194471
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】彭浩然, 賈芳, 冀曉鵑, 吳瓊
【申請(qǐng)人】北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司