一种氧化铈隧道窑节能方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化铈隧道窑节能方法，该方法包括如下步骤：将隧道窑内腔耐火材料表面喷涂红外辐射材料，经过高温烧制，得到具有红外辐射功能的隧道窑；碳酸铈经过隧道窑灼烧，得到合格的氧化铈。本发明专利技术显著增强了隧道窑内的红外辐射发射率，发射的远红外线直接穿透到碳酸铈内部进行加热，改善了窑内温度场强及均匀性，缩短了碳酸铈的分解时间，无论是新建的隧道窑还是现有的隧道窑极易实现喷涂红外辐射材料，红外辐射隧道窑明显降低了能源消耗，在工业生产中具有实际应用价值。在工业生产中具有实际应用价值。在工业生产中具有实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铈隧道窑节能方法


[0001]本专利技术涉及窑炉节能涂料领域，尤其是涉及一种氧化铈隧道窑节能方法。

技术介绍

[0002]氧化铈应用领域非常广泛，可作为抛光粉、催化剂、电极材料、特种玻璃、陶瓷材料、探测材料等。2021年我国氧化铈产出量为11.03万吨，根据不同的应用领域所需求的铈化合物也不相同，纯度在99％以上的铈化合物主要以氧化铈、碳酸铈、醋酸铈、氯化铈等产品销售，铈化合物主要以氧化铈和碳酸铈为主流产品销售。
[0003]目前稀土分离企业采用隧道窑、梭式窑、转窑和悬浮式窑等灼烧设备，其中隧道窑包括辊道窑、台车式隧道窑、推板窑。转窑和悬浮式窑灼烧的氧化铈产品组分和粒度均匀，目前已在企业中得到应用。而采用隧道窑灼烧碳酸铈制备氧化铈时，隧道窑高温区温度控制在850℃
‑
900℃，高温区停留时间根据隧道窑类型、装载量、高温区温度、碳酸铈含水量不同而不同；由于台车式隧道窑装载量较大，在高温区保温时间较长，而辊道窑装载量相对较少，在高温区保温时间相对较短；隧道窑中每个匣钵中装入的碳酸铈量较大，热量传递到匣钵中部时间较长，造成匣钵中间部位的碳酸铈分解较慢，所以通过升高灼烧温度和延长保温时间来实现中间部位碳酸铈完全分解。
[0004]灼烧窑产生的热量主要通过对流、传导和辐射来对物体进行加热，温度越高，辐射传热占比越大，尤其当温度大于800℃时，辐射传热占比达到80％以上，因此提高辐射传热效率对隧道窑高温灼烧节能至关重要。目前一些企业采用隧道窑灼烧氧化铈，存在着不足之处是：装有碳酸铈的匣钵在窑内摆放的位置不同，其受热反应温度有一定的差别，特别是匣钵中装满碳酸铈在灼烧过程中靠近匣钵边缘的原料优先分解，而匣钵中间的碳酸铈需要在高温区停留一定时间才能完全反应，这样就造成在窑内温度较高的区域和靠近匣钵边缘区域的氧化铈与其它区域相比颗粒较大，甚至出现过烧现象，造成同一个匣钵中不同位置的氧化铈粉体粒度不一致，氧化铈灼烧窑内温度控制对产品质量起着关键作用。目前企业解决办法是匣钵装满碳酸铈后，在碳酸铈中间扎几个洞，目的是提高匣钵中间碳酸铈分解速率及反应完全，提高氧化铈产品质量的均一性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种氧化铈隧道窑节能方法，以降低氧化铈灼烧过程中的能源消耗。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种氧化铈隧道窑节能方法，该方法包括如下步骤：
[0008]1)将隧道窑内腔表面喷涂红外辐射材料，进行高温灼烧后得到具有红外辐射功能的隧道窑；其中，红外辐射材料由重量份数为100
‑
200份的CeO2、10
‑
30份的CePO4和180
‑
220份的固含量为48％～58％Al(H2PO4)3溶液组成；
[0009]2)将装有碳酸铈的匣钵进入到红外辐射隧道窑中，通过预热区、高温区和冷却区，
得到灼烧后的氧化铈粉体。
[0010]本专利技术红外辐射材料采用为CeO2、粘结剂添加CePO4原因为采用Ce的化合物可以避免引入稀土杂质，而引入Al(H2PO4)3和CePO4共同作用，可以使粘结强度更好，避免耐火材料的脱离，避免非稀土杂质的引入。
[0011]进一步，红外辐射材料由如下方法制备得到：
[0012]1)将CeO2、CePO4和分散剂加入水中高速分散，粉水质量比为(1～2)：1，分散剂的量为浆料总量的1
‰‑5‰
，分散转速为800
‑
1000r/min，分散完全后的浆料转移至砂磨机中砂磨，磨至粒径D
(90)
≤10.0μm；
[0013]2)再将经过砂磨后的浆料转移至分散机中，加入粘结剂Al(H2PO4)3溶液，搅拌后得到红外辐射材料。
[0014]进一步，分散剂为BYK190、RT
‑
8040、RT
‑
8022中的一种或两种以上的混合物。
[0015]进一步，步骤1)中，在隧道窑内腔表面喷涂红外辐射材料前先隧道窑内腔耐火材料表面清除耐火泥和灰尘，喷涂之后，在室温干燥，按隧道窑的烘干程序升温，最高温度达到1200℃保温2h。
[0016]进一步，步骤2)中，隧道窑高温区温度通常控制在850℃
‑
900℃。
[0017]进一步，所述隧道窑为台车式隧道窑或辊道窑。
[0018]进一步，喷涂厚度为0.2
‑
0.4mm。喷涂厚度过小，影响发射率，喷涂厚度过大，涂层易开裂。
[0019]本专利技术得到的氧化铈粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％。
[0020]本专利技术得到的红外辐射隧道窑与常规隧道窑相比，通过高温区时间缩短了20％以上，灼烧氧化铈产量提高25％以上，生产每吨氧化铈节约能源20％以上。
[0021]喷涂红外辐射材料的隧道窑均具有全波长积分发射率大于0.90，喷涂红外辐射材料明显增强了隧道窑的辐射传热，同时也改善了窑内温度场强及均匀性，所以碳酸铈进入隧道窑就具有对流、传导和辐射方式传递热源，辐射材料发射的远红外线直接穿透到碳酸铈内部进行加热，实现了匣钵边缘和中间部位的碳酸铈均匀受热。随着隧道窑预热区温度逐渐升高，碳酸铈逐步脱出自由水和结晶水，脱水后形成的无水碳酸铈再缓慢分解释放出二氧化碳，在高温区碳酸铈完全分解形成氧化铈，辐射材料发射远红外线加速了匣钵中间碳酸铈转化为氧化铈反应速度，缩短了碳酸铈的分解时间，提高了匣钵通过窑体速度。
[0022]相对于现有技术，本专利技术所述的氧化铈隧道窑节能方法具有以下优势：
[0023](1)本专利技术显著增强了隧道窑内的红外辐射发射率，改善了窑内温度场强及均匀性，与常规相同型号的隧道窑对比生产每吨氧化铈节约能源20％以上，氧化铈灼烧产量提高25％以上。
[0024](2)本专利技术采用红外辐射材料，发射的远红外线直接穿透到碳酸铈内部进行加热，增强了匣钵中间部位碳酸铈分解反应能量，促进了中间部位碳酸铈加速分解，明显缩短了匣钵通过高温区时间，匣钵内氧化铈粉体粒度分布均匀，解决了靠近匣钵边缘区域的氧化铈粉体颗粒较大，甚至出现过烧现象。
[0025](3)本专利技术在内腔耐火材料表面喷涂红外辐射材料与灼烧物料元素相同，明显阻隔了耐火材料中化合物对氧化铈的污染，不会影响氧化铈产品纯度，解决了氧化铈灼烧工艺非稀土杂质污染难题。
[0026](4)本专利技术红外辐射材料在高温、还原和氧化环境中具有较高的稳定性，阻止了碳酸铈分解产生的气体对窑体的腐蚀，延长了隧道窑使用寿命。
[0027](5)本专利技术红外辐射材料中高温黏结剂Al(H2PO4)3和CePO4在1200℃与CeO2和耐火材料紧密结合，高温下Al(H2PO4)3生成偏磷酸铝，CeO2、CePO4、偏磷酸铝与耐火材料共同作用生产一层致密陶瓷相结构釉面，红外辐射隧道窑烧制温度是1200℃，而氧化铈最高灼烧温度为900℃，所以铝和磷不会进入氧化铈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铈隧道窑节能方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)将隧道窑内腔表面喷涂红外辐射材料，进行高温灼烧后得到具有红外辐射功能的隧道窑；其中，红外辐射材料由重量份数为100
‑
200份的CeO2、10
‑
30份的CePO4和180
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220份的固含量为48％～58％Al(H2PO4)3溶液组成；2)将装有碳酸铈的匣钵放入到红外辐射隧道窑中，通过预热区、高温区和冷却区，得到灼烧后的氧化铈粉体。2.根据权利要求1所述的氧化铈隧道窑节能方法，其特征在于：红外辐射材料由如下方法制备得到：1)将CeO2、CePO4和分散剂加入水中高速分散，粉水质量比为(1～2)：1，分散剂的量为浆料总量的1
‰‑5‰
，分散转速为800
‑
1000r/min，分散完全后的浆料转移至砂磨机中砂磨，磨至粒径D
(90)
≤10.0μm；2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭维，曹建伟，闫雅倩，王计平，阚丽欣，祁雅琼，刘文静，谌礼兵，李璐，张光睿，赵长玉，张秀荣，郝先库，张呈祥，
申请(专利权)人：天津包钢稀土研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：