一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法

技术领域

本发明涉及节耐火材料领域，尤其是涉及一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法。

背景技术

氧化镧铈应用领域非常广泛，可作为抛光粉、催化剂、储氢材料、玻璃陶瓷、PVC助剂、稀土合金等。2021年我国氧化镧铈产出量为17.32万吨，根据不同的应用领域所需求的镧铈化合也不相同，镧铈化合物主要以氧化镧铈、碳酸镧铈、氯化镧铈等产品销售。

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，辊道窑和台车式隧道窑适应于产量大、连续化生产，目前这几种灼烧窑均已在企业中得到广泛应用；而梭式窑灵活性大，能满足小批量、多品种特殊性能产品间歇式生产，梭式窑属于间歇式窑炉，从升温、保温、降温操作周期较长，窑的蓄热损失和散热损失大，烟气温度高，能源消耗较大，但在稀土分离企业为了培育和开发新产品属于必不可确少的灼烧设备。

梭式窑采用能源为天然气，天然气炉具有环保、高能效、最高温度高等优点。梭式窑灼烧氧化镧铈的方式是将天然气通过高速烧嘴燃烧产生的高温热烟气，高速烧嘴能使窑内碳酸镧铈均匀加热，保证了灼烧的氧化镧铈产品质量和提高了传热速率，烧嘴安在两侧窑墙上，热烟气进入梭式窑内以后，从窑车两侧与窑墙之间的缝隙流到窑顶部以后，在烟囱抽力的作用下再通过窑车上匣钵之间的缝隙向下流动，是从上而下加热匣钵中碳酸镧铈，根据“分散垂直气流法则”可知，梭式窑内的温度比较均匀，热烟气把热量传递给窑车上匣钵内碳酸镧铈，即使在高温阶段，对流传递热量的作用也非常大。

梭式窑产生的热量主要通过对流和辐射来对碳酸镧铈进行加热，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，因此提高辐射传热的效率对高温灼烧窑的节能至关重要。在工业化生产中，特别是匣钵中装满碳酸镧铈在灼烧过程中靠近匣钵边缘的原料优先分解，而匣钵中间的碳酸镧铈需要在保温段滞留一定时间才能完全反应，这样就造成靠近匣钵边缘区域的氧化镧铈与中间区域相比颗粒较大，甚至出现过烧现象，造成同一个匣钵中不同位置的氧化镧铈粉体粒度不一致，氧化镧铈灼烧窑内温度控制对产品质量起着关键作用。匣钵中装入的碳酸镧铈量较大，热量传递到匣钵中部时间较长，造成匣钵中间部位的碳酸镧铈分解较慢，只能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，这样就增大了天然气消耗量。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法，以降低氧化镧铈灼烧过程中的能源消耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法，该方法包括如下步骤：

1)将梭式窑内腔、窑门、窑车和匣钵耐火材料表面喷涂红外辐射材料，经高温灼烧后得到具有红外辐射功能的梭式窑；其中，红外辐射材料由重量份数为100-200份的(La

2)将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，得到的氧化镧铈粉体。

其中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％。

进一步，红外辐射材料由如下方法制备得到：

1)将(La

2)将经过砂磨后的浆料转移至分散机中，加入Al(H

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。

进一步，步骤1)中，在喷涂红外辐射材料前先将梭式窑内腔、窑门、窑车和匣钵耐火材料表面清除耐火泥和灰尘，喷涂之后，在室温干燥，按梭式窑的烘干程序升温，最高温度达到1300℃保温2h，得到具有红外辐射功能的梭式窑。

进一步，步骤2)中，最高温度控制在950℃-1050℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料。

进一步，涂层喷涂厚度为0.2-0.4mm。

本发明所述的红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了20％以上，保温时间缩短了30％以上，降温时间增加了30％以上，每吨氧化镧铈天然气消耗降低25％以上。

红外辐射材料全波长积分发射率大于0.93，喷涂红外辐射材料明显增强了梭式窑的辐射传热，同时也改善了窑内温度场强及均匀性；辐射材料发射的远红外线直接穿透到碳酸镧铈内部进行加热，匣钵边缘和中间的碳酸镧铈实现了同步脱出自由水和结晶水，以及碳酸镧铈同步分解释放出二氧化碳，缩短了升温时间；辐射材料(La

相对于现有技术，本发明所述的梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法具有以下优势：

(1)本发明显著增强了梭式窑内的红外辐射发射率，改善了窑内温度场强及均匀性，与常规相同型号的梭式窑对比每吨氧化镧铈天然气消耗降低25％以上。

(2)本发明红外辐射材料发射的远红外线直接穿透到碳酸镧铈内部进行加热，增强了匣钵中间部位碳酸镧铈分解反应能量，促进了中间部位碳酸镧铈加速分解，明显缩短了升温和保温时间，匣钵内氧化镧铈粉体粒度分布均匀，解决了靠近匣钵边缘区域的氧化镧铈粉体颗粒较大，甚至出现过烧现象。

(3)本发明在梭式窑内的耐火材料表面喷涂红外辐射材料，高温煅烧后与基材反应生成致密釉面，具有高温稳定性，阻隔了高温状态下耐火材料中的杂质向外扩散，减少对氧化镧铈的污染，解决了氧化镧铈灼烧工艺非稀土杂质污染难题；同时，红外辐射材料与灼烧物料元素相同，不会影响氧化镧铈产品纯度。

(4)本发明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，阻止了碳酸镧铈分解产生的气体对窑体的腐蚀，延长了梭式窑使用寿命；

(5)本发明红外辐射材料中高温黏结剂Al(H

(6)本发明红外辐射材料中(La

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法，该方法包括如下步骤：

(1)红外辐射梭式窑：在内腔容积10M

红外辐射材料的制备方法为：将200份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在950℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了22.5％，保温时间缩短了32.5％，降温时间增加了33％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低28.38％。

实施例2

一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法，该方法包括如下步骤：

(1)红外辐射梭式窑：在内腔容积10M

红外辐射材料的制备方法为将：100份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在1000℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了20％，保温时间缩短了30％，降温时间增加了30％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低25.95％。

实施例3

一种梭式窑灼烧氧化镧铈降低天然气消耗的方法，该方法包括如下步骤：

(1)红外辐射梭式窑：在内腔容积10M

红外辐射材料的制备方法为将：150份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在1050℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了25％，保温时间缩短了35％，降温时间增加了35％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低30.88％。

对比例1

在上述实施例1的基础上，步骤(1)中，红外辐射材料的制备方法为：将200份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在950℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了15.5％，保温时间缩短了17.2％，降温时间增加了16.8％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低16.88％。

对比例2

在上述实施例1的基础上，步骤(1)中，红外辐射材料的制备方法为：将200份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在950℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了16.5％，保温时间缩短了18.0％，降温时间增加了18.0％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低17.6％。

对比例3

在上述实施例1的基础上，步骤(1)中，红外辐射材料的制备方法为：将200份(La

(2)氧化镧铈制备：将碳酸镧铈装入到红外辐射匣钵中，均匀摆放到表面具有红外辐射的窑车上，窑车进入到红外辐射梭式窑中，关闭窑门开始升温，采用天然气作为能源，天然气通过高速烧嘴燃烧产生高温热烟气来进行碳酸镧铈分解反应，通过升温、保温和降温过程，最高温度控制在950℃，当窑内温度降低到500℃时将窑车拉出，窑车上匣钵和氧化镧铈温度降低到100℃以下时出料，得到合格的氧化镧铈粉体，粉体中稀土总量REO大于99％，灼减小于0.5％；

(3)天然气消耗对比分析：红外辐射梭式窑与常规梭式窑相比，升温时间缩短了17.0％，保温时间缩短了18.5％，降温时间增加了18.5％，每吨氧化镧铈天然气消耗降低17.8％。

表1实施例1-3的结果比较

表1对比例1-3的结果比较

通过上述比较可以发现，采用本发明的方法可以显著实现降低梭式窑灼烧氧化镧铈的天然气消耗，升温时间缩短20％以上，保温时间缩短了30％以上，每吨氧化镧铈天然气消耗降低25％以上。本发明提出的红外辐射材料配方为最佳配方，改变(La

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。