一种用于窑炉的高温催化涂料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于窑炉的高温催化涂料的制备方法，首先将原料研磨成粒度小于2μm细粉：稀土氧化物60～90％、活化剂5～20％、无机粘结剂5～25％，活化剂为碱金属盐和/或碱稀土氧化物，将得到的细粉溶解于酸性溶液中，采用喷雾干燥的方式将溶盐混合液干燥成粒度小于1μm微颗粒；将有机粘结剂撒于水面，恒温搅拌，待完全沉入水中后重复操作，得到混合液；将微颗粒与混合液按照质量比1:1～5混合均匀后得到涂料，涂料中包含稀土溶盐、碱金属溶盐、无机粘结剂以及有机粘结剂，其中，稀土溶盐、碱金属溶盐在高温下会被分解为稀土氧化物和碱金属氧化物，碱金属氧化物在高温下对稀土氧化物降解氮氧化物起到催化活化作用，促进氮氧化物分解。解。解。

【技术实现步骤摘要】
一种用于窑炉的高温催化涂料及制备方法


[0001]本专利技术涉及环保涂料领域，特别涉及一种用于窑炉的高温催化涂料及制备方法。

技术介绍

[0002]窑炉燃料燃烧过程，在高温作用下，空气中的氮和氧产生热力反应，生成氮氧化物。目前窑炉行业中最常采取的降氮方法是在烟气中喷氨还原，而要达到一定的还原效果，烟气必须具备一定的温度(通常在500℃以上)。随着排烟温度升高，排烟导致的热损失增加，窑炉的能量损耗会增大；而且，在降氮过程中需要对温度、烟气量、喷氨量合理控制，而影响运行的因素多，容易出现降氮效果差，氨气逃逸多等问题，除此以外，还需要增加窑炉附属设备投资以及辅助材料消耗。
[0003]经过大量查阅资料，发现稀土氧化物在高温下具有降氮效果，虽然有研究中提出制作稀土窑炉结构件或者用稀土氧化物制备涂料，但由于层厚的原因，内部的稀土氧化物由于不与烟气接触，因此降氮效果不够好，且制备成本特高。
[0004]申请号为200810030428.5的专利中公开了一种HTEE系列高温窑炉专用红外辐射涂料，该涂料选择原料为氧化锆50％、氧化硅20％、三氧化二铝8～15％、三氧化二铁3～6％、三氧化二铬10～14％、磷酸钠3～9％、碳酸钙1～3％以及高温粘接剂，高温粘接剂主要成分包括：Y2O30.5％～3％，三氧化二铝2～6％，三氧化二铁1～3％，氧化锰0.4～2％，碳酸钙1～3％，其余为自来水，该涂料形成的涂层坚固而致密，在经高温烧结后形成结构致密的光亮陶瓷体，因此，涂层与烟气仅能通过外表面接触，降氮效果有待提升。
[0005]申请号为201610525840.9的专利中公开了一种HTEE系列高温窑炉专用红外辐射涂料，采用含氮导电聚合物聚苯胺或聚吡咯高温分解作为高温氮源，对稀土氧化物如锆英砂、氧化钇、氧化钽、氧化铈、氧化镧、氧化钒、氧化钛、氧化铝、氧化铁、氧化锰、氧化铬等进行包裹，当炉温升至300℃以上时聚苯胺或聚吡咯开始分解，产生含氮的还原气氛，在800℃以上的温度区间部分氧化物开始形成氮化物，表层氮化物与稀土氧化物高温融合在窑炉内壁形成光亮的陶瓷壳体辐射增强涂层，涂层坚固而致密。该涂料最终的生成物是氮化物，当稀土氧化物完全转化为氮化物后，无法再促进氮氧化物降解。
[0006]为此，我们提出了一种用于窑炉的高温催化涂料及制备方法，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种用于窑炉的高温催化涂料及制备方法。
[0008]本专利技术所采用的技术方案:一种用于窑炉的高温催化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1：按以下质量百分比将原料研磨成粒度小于2μm细粉：稀土氧化物60～90％、活化剂5～20％、无机粘结剂5～25％，所述活化剂为碱金属盐和/或碱稀土氧化物；
[0010]步骤2：将步骤1得到的细粉溶解于酸性溶液中，制成溶盐混合液；
[0011]步骤3：采用喷雾干燥的方式将溶盐混合液干燥成粒度小于1μm微颗粒；
[0012]步骤4：将有机粘结剂撒于水面，恒温搅拌，待完全沉入水中后重复操作，直至达到预定的浓度，得到混合液；
[0013]步骤5：将微颗粒与混合液按照质量比1:1～5混合均匀后得到涂料。
[0014]作为优选，在所述步骤1中，研磨可以采用气流磨、行星磨、搅拌磨等研磨方式，原料中的各成分可以分别独立研磨也可以按照比例混合后一起研磨。
[0015]优选地，在所述步骤1中，稀土氧化物包含以下至少一种氧化物：氧化镧(La2O3)、氧化铈(Ce2O3、CeO2)、氧化镨(Pr6O
11
)、氧化钕(Nd2O3)、氧化钷(Pm2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O)、氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铒(Er2O3)、氧化铥(Tm2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钪(Sc2O3)；稀土氧化物不溶于水和无机粘结剂，具有较高的氧化活性，在800℃以上，稀土氧化物中的氧键断开，形成氧空位，烟气中氮氧化物结构不稳定，其氧键可以填补氧空位，与氮离子断开，使氮氧化物得以还原为氮气。另外，氮氧化物还原时释放出氧原子，而窑内燃料不完全燃烧时残余的一氧化碳，与刚释放的氧燃烧反应，使燃料燃烧更充分，节能。
[0016]优选地，在所述步骤1中，所述无机粘结剂包含以下至少一种物质：硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、黏土、高岭土、膨润土、紫木节土。详细的，硅酸盐可选择硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸镁、硅酸铝中的至少一种；所述铝酸盐可采用铝酸钙、铝酸钾、铝酸钠、铝酸锆的至少一种；所述钛酸盐可选择钛酸钡、钛酸钙、钛酸铝、钛酸锌的至少一种。
[0017]所述黏土由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，膨润土与黏土结合,具有较高的可塑性，较强的粘结力，在高温条件下物理化学性能稳定，高岭土具有良好的可塑性和耐火性等理化性质，与黏土、膨胀土结合可以提高泥料的粘性和触变性，结合能力进一步增强，紫木节土干燥和烧成收缩较大，添加微量的紫木节土可以增强无机粘结剂的干燥效果和粘结效果。
[0018]优选地，在所述步骤1中，活化剂采用以下至少一种碱金属盐：碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氯化盐。所述碳酸盐可以选择碳酸钠、碳酸钙、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铷、碳酸铯、碳酸钫中的至少一种；所述磷酸盐可以选择磷酸二氢锌、磷酸二氢钙、磷酸二氢锰、三磷酸钠、磷酸三钾、磷酸三钠的至少一种；所述硫酸盐可以选择十二烷基硫酸钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸锰、硫酸硼、硫酸锌中的至少一种；所述氯化盐可以选择氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化锂、氯化铷、氯化铯、氯化钫中的至少一种。
[0019]优选地，在所述步骤1中，活化剂采用以下至少一种碱稀土氧化物：氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)、氧化锌(ZnO)、氧化铍(BeO)、氧化锆(ZrO2)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO、Co
304
、Co
203
)。
[0020]优选地，在所述步骤2中，所述酸性溶液选择质量分数为10％～45％的盐酸或硝酸。稀土氧化物溶解于酸性溶液中，可以生成稀土氯化盐或稀土硝酸盐，稀土氯化盐或稀土硝酸盐，稀土氯化盐或稀土硝酸盐可以与水和无机粘结剂溶合。
[0021]优选地，在所述步骤3中，溶盐混合液存放在储液池中，加压泵将储液池中的溶盐混合液转移至喷头，由所述喷头向加热塔内喷出雾化液滴，加热塔内的温度不低于300℃，雾化液滴快速干燥形成微颗粒，下落至加热塔出口，由集料箱收集。详细的，储液池连接出液管，出液管末端连接喷头，出液管上安装有加压泵，所述喷头设置在加热塔内，加热塔内
设有加热器，加热器底部的出口处为集料箱。
[0022]优选地，在所述步骤4中，所述有机粘结剂采用聚丙烯酸盐、纤维素、木质素、聚乙烯醇、淀粉中的至少一种。有机粘结剂是涂料加工制备过程的工艺过渡材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于窑炉的高温催化涂料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：按以下质量百分比将原料研磨成粒度小于2μm细粉：稀土氧化物60～90％、活化剂5～20％、无机粘结剂5～25％，所述活化剂为碱金属盐和/或碱稀土氧化物；步骤2：将步骤1得到的细粉溶解于酸性溶液中，制成溶盐混合液；步骤3：采用喷雾干燥的方式将溶盐混合液干燥成粒度小于1μm微颗粒；步骤4：将有机粘结剂撒于水面，恒温搅拌，待完全沉入水中后重复操作，直至达到预定的浓度，得到混合液；步骤5：将微颗粒与混合液按照质量比1:1～5混合均匀后得到涂料。2.根据权利要求1所述的一种用于窑炉的高温催化涂料的制备方法，其特征在于：在所述步骤1中，稀土氧化物包含以下至少一种氧化物：氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇、氧化钪；所述无机粘结剂包含以下至少一种物质：硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、黏土、高岭土、膨润土、紫木节土。3.根据权利要求1所述的一种用于窑炉的高温催化涂料的制备方法，其特征在于：在所述步骤1中，活化剂采用以下至少一种碱金属盐：碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氯化盐。4.根据权利要求1所述的一种用于窑炉的高温催化涂料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊平，郭喜斌，林佳，余培旭，郭喜芝，
申请(专利权)人：潮州市索力德机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：