CN209493327U - 一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，包括晶型转化炉、加料系统、炉体、旋风收集器、布袋除尘器和高压离心风机，所述晶型转化炉包括加料系统和中空的炉体，所述加料系统贯穿设置在所述炉体底部一端，所述加料系统中设置有加料电机。本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的晶型转化装置具有结构紧凑，能够连续生产，转化晶体具有近似球形分散性好，晶体避免异常长大和杂质的引入。特别是本装置粉体在晶型转化炉中呈流化态转化，有效避免了晶型转化过程中的传质，从而避免了晶体异常长大。同时避免了传统的晶型转化所采用的薄层煅烧，晶体异常长大以及后期采用的制浆，砂磨和干燥带来的额外破坏晶体和能耗。

Description

一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置

技术领域

本实用新型涉及一种化工生产装置，具体为一种水热法合成立方相钛酸钡向四方相钛酸钡晶型转变用晶型转化装置，属于晶型转化装置应用技术领域。

背景技术

目前电子工业用高纯钛酸钡纳米粉体，主要通过固相法，溶液共沉淀法，水热法三种方法进行合成与生产。水热法钛酸钡因其具有Ba/T i比可控、分散性好、纯度高而广泛应用于MLCC(多层片式陶瓷电容器)、介电陶瓷、压电换能片等领域。水热法钛酸钡的生产主要利用钛源(氢氧化钛或者偏钛酸)与过量钡源(八水合氢氧化钡或水合氢氧化钡)混合，不加或者加入少量碱性矿化剂，在水热反应釜中搅拌加热反应，生成的钛酸钡纳米粉体混合液。钛酸钡纳米混合液通过洗涤除去杂质和过量的Ba²⁺离子，经过脱水、干燥、煅烧(晶型转化)、砂磨、烘干后得到纳米钛酸钡粉体成品。水热法合成钛酸钡通常在高温强碱性水溶液中进行。由于强碱性水溶液中大量的“-OH”基团的存在，使得水热法很难直接合成具有高介电常数的四方相钛酸钡，通常得到立方相钛酸钡纳米粉体。

四方相钛酸钡相对于立方相钛酸钡具有更高的介电常数，更小的介质损耗，水热法钛酸钡生产往往采用煅烧法将立方相钛酸钡转化为四方相钛酸钡。山东国瓷股份有限公司申请实用新型专利(专利公布号：CN 105236474 A)公布了一种采用快速薄层煅烧工艺。该煅烧工艺主要控制单位面积上质量＜1g/cm²。按照快速升温速率为6-55℃/mi n，煅烧温度为900-1050℃，保温1-3h。该方法采用薄层但不可避免的在晶体转化过程中，晶体产生异常长大和传质过程，造成粉体产生硬团聚，后期必须采用砂磨机分散，得到的钛酸钡粉体或多或少的存在一定的缺陷，这些缺陷在应用于MLCC制造特别是小尺寸、高耐压值和高温度稳定的MLCC产品十分不利，严重影响MLCC制造特别是小尺寸、高耐压值和高温度稳定的MLCC产品的生产质量。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决传统煅烧工艺的晶体转化过程中，晶体产生异常长大和传质过程，造成粉体产生硬团聚，后期必须采用砂磨机分散，得到的钛酸钡粉体或多或少的存在一定的缺陷，这些缺陷在应用于MLCC制造特别是小尺寸、高耐压值和高温度稳定的MLCC产品十分不利，严重影响MLCC制造特别是小尺寸、高耐压值和高温度稳定的MLCC产品的生产质量问题，而提出一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，包括晶型转化炉、加料系统、炉体、旋风收集器、布袋除尘器和高压离心风机；

所述晶型转化炉包括加料系统和中空的炉体，所述加料系统贯穿设置在所述炉体底部一端；

其中，所述加料系统中设置有加料电机，所述加料电机一端通过减速机连接有螺旋加料器，且所述螺旋加料器上方设置有加料仓；

所述炉体上方设置有防爆安全阀，且所述炉体外壁四周均铺设有高温耐火衬砖，所述高温耐火衬砖外层设置有炉壳，且所述炉体下方设置有助燃分散进气装置，助燃气体通过内部主管道中切线方向开有小孔释放，在助燃室中形成旋转助燃气流，且所述炉壳底部一端纵向设置有中空圆柱形结构的进水孔，所述炉壳上方一侧水平贯穿设置有中空圆柱形结构的出水孔，所述炉体上方一端设置有物料出口，且所述炉体侧壁等间距设置有若干个气旋开孔，所述炉体侧壁底部一端贯穿设置有中空的燃烧器燃烧口，所述炉体侧壁下方水平套设有圆弧形结构的物料分散空气隔板。

本实用新型的进一步技术改进方案在于：所述旋风分离器的数量为两个，且两个旋风分离器呈并排设置，且所述炉体通过管道与两个旋风分离器相连，且两个旋风分离器之间通过管道相连。

本实用新型的进一步技术改进方案在于：所述旋风分离器通过管道与布袋除尘器相连，所述布袋除尘器底部为一端直径大、一端直径小的中空圆柱形结构，所述布袋除尘器通过管道与高压离心风机相连。

本实用新型的进一步技术改进方案在于：所述炉体内壁设置有耐火材料层，所述耐火材料层侧壁上设置有气旋出气孔。

本实用新型的进一步技术改进方案在于：若干个所述气旋开孔与炉体的炉璧夹角均为10°-45°，所述炉体通过物料出口与旋风收集器相连接。

本实用新型的进一步技术改进方案在于：所述进料系统内部还设置有燃烧系统，所述燃烧系统包括燃烧器，控制系统和安全系统，所述旋风分离器进料口与晶型转化炉相连，所述旋风分离器出气孔与布袋除尘器相连，所述布袋除尘器进料口与旋风分离器相连，所述布袋除尘器出口与高压离心风机相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本装置使得钛酸钡粉末在晶体转化过程中，受到气流的冲击作用，彼此相互分散，避免团聚，避免晶体异常长大，同时相互之间有效避免传质过程的发生。实际使用中，加料速度控制在10-36Hz，优选26Hz，进风风机频率控制在25-45Hz优选30Hz，炉子温度控制在900-1100℃，优选控制在980℃，本实用新型提供的晶型转化装置具有结构紧凑，能够连续生产、一次性完全转化，转化晶体具有近似球形分散性好，晶体避免异常长大和杂质的引入。特别是本装置粉体在晶型转化炉中呈流化态转化，有效避免了晶型转化过程中的传质，从而避免了晶体异常长大。同时避免了传统的晶型转化所采用的薄层煅烧，晶体异常长大以及后期采用的制浆，砂磨和干燥带来的额外破坏晶体和能耗。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型图1中A-A的剖视图。

图中：1、加料系统；2、炉体；3、旋风分离器；4、布袋除尘器；5、高压离心风机；101、加料电机；102、螺旋加料器；103、加料仓；201、防爆安全阀；202、高温耐火衬砖；203、炉壳；204、助燃分散进气装置；205、进水孔； 206、出水孔；207、物料出口；208、气旋开孔；209、燃烧器燃烧口；210、物料分散空气隔板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，包括晶型转化炉、加料系统1、炉体2、旋风收集器3、布袋除尘器4和高压离心风机5；

晶型转化炉包括加料系统1和中空的炉体2，加料系统1贯穿设置在炉体2 底部一端；

其中，加料系统1中设置有加料电机101，加料电机101一端通过减速机连接有螺旋加料器102，且螺旋加料器102上方设置有加料仓103；

炉体2上方设置有防爆安全阀201，且炉体外壁四周均铺设有高温耐火衬砖 202，高温耐火衬砖202外层设置有炉壳203，且炉体2下方设置有助燃分散进气装置204，且炉壳203底部一端纵向设置有中空圆柱形结构的进水孔205，炉壳203上方一侧水平贯穿设置有中空圆柱形结构的出水孔206，炉体2上方一端设置有物料出口207，且炉体2侧壁等间距设置有若干个气旋开孔208，炉体2 侧壁底部一端贯穿设置有中空的燃烧器燃烧口209，炉体2侧壁下方水平套设有圆弧形结构的物料分散空气隔板210。

作为本实用新型的一种技术优化方案，旋风分离器3的数量为两个，且两个旋风分离器3呈并排设置，且炉体2通过管道与两个旋风分离器3相连，且两个旋风分离器3之间通过管道相连。

作为本实用新型的一种技术优化方案，旋风分离器3通过管道与布袋除尘器4相连，布袋除尘器4底部为一端直径大、一端直径小的中空圆柱形结构，布袋除尘器4通过管道与高压离心风机5相连。

作为本实用新型的一种技术优化方案，炉体2内壁设置有耐火材料层，耐火材料层侧壁上设置有气旋出气孔。

作为本实用新型的一种技术优化方案，若干个气旋开孔与炉体2的炉璧夹角均为10°-45°炉体2通过物料出口207与旋风收集器相连接。

作为本实用新型的一种技术优化方案，进料系统1内部还设置有燃烧系统，燃烧系统包括燃烧器，控制系统和安全系统，旋风分离器3进料口与晶型转化炉相连，旋风分离器3出气孔与布袋除尘器4相连，布袋除尘器4进料口与旋风分离器3相连，布袋除尘器4出口与高压离心风机相连。

工作原理：本实用新型在使用时，首先，检查该装置使用时的安全性，然后，水热法合成钛酸钡粉体由于碱性环境和大量的羟基存在，合成的钛酸钡呈立方相，立方相钛酸钡粉体加热到900℃以上转化为四方相钛酸钡。传统的四方相转化装置通过钛酸钡装入陶瓷匣钵，放入窑炉中煅烧，然后砂磨，烘干得到四方相钛酸钡。本装置由于粉体煅烧过程中在气流带动下悬浮在空中，避免传质过程，因此晶粒避免异常长大，同时在气流的分散破碎作用下，粉体分散性更好，后期不需要，砂磨和干燥过程，本装置使得钛酸钡粉末在晶体转化过程中，受到气流的冲击作用，彼此相互分散，避免团聚，避免晶体异常长大，同时相互之间有效避免传质过程的发生。实际使用中，加料速度控制在10-36Hz，优选26Hz，进风风机频率控制在25-45Hz优选30Hz，炉子温度控制在 900-1100℃，优选控制在980℃，本实用新型提供的晶型转化装置具有结构紧凑，能够连续生产、一次性完全转化，转化晶体具有近似球形分散性好，晶体避免异常长大和杂质的引入。特别是本装置粉体在晶型转化炉中呈流化态转化，有效避免了晶型转化过程中的传质，从而避免了晶体异常长。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于：包括晶型转化炉、加料系统(1)、炉体(2)、旋风分离器(3)、布袋除尘器(4)和高压离心风机(5)；

所述晶型转化炉包括加料系统(1)和中空的炉体(2)，所述加料系统(1)贯穿设置在所述炉体(2)底部一端；

其中，所述加料系统(1)中设置有加料电机(101)，所述加料电机(101)一端通过减速机连接有螺旋加料器(102)，且所述螺旋加料器(102)上方设置有加料仓(103)；

所述炉体(2)上方设置有防爆安全阀(201)，且所述炉体外壁四周均铺设有高温耐火衬砖(202)，所述高温耐火衬砖(202)外层设置有炉壳(203)，且所述炉体(2)下方设置有助燃分散进气装置(204)，且所述炉壳(203)底部一端纵向设置有中空圆柱形结构的进水孔(205)，所述炉壳(203)上方一侧水平贯穿设置有中空圆柱形结构的出水孔(206)，所述炉体(2)上方一端设置有物料出口(207)，且所述炉体(2)侧壁等间距设置有若干个气旋开孔(208)，所述炉体(2)侧壁底部一端贯穿设置有中空的燃烧器燃烧口(209)，所述炉体(2)侧壁下方水平套设有圆弧形结构的物料分散空气隔板(210)。

2.根据权利要求1所述的一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于，所述旋风分离器(3)的数量为两个，且两个旋风分离器(3)呈并排设置，且所述炉体(2)通过管道与两个旋风分离器(3)相连，且两个旋风分离器(3)之间通过管道相连。

3.根据权利要求1所述的一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于，所述旋风分离器(3)通过管道与布袋除尘器(4)相连，所述布袋除尘器(4)底部为一端直径大、一端直径小的中空圆柱形结构，所述布袋除尘器(4)通过管道与高压离心风机(5)相连。

4.根据权利要求1所述的一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于，所述炉体(2)内壁设置有耐火材料层，所述耐火材料层侧壁上设置有气旋出气孔。

5.根据权利要求1所述的一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于，若干个所述气旋开孔与炉体(2)的炉璧夹角均为10°-45°，所述炉体(2)通过物料出口(207)与旋风收集器相连接。

6.根据权利要求1所述的一种水热法合成四方相钛酸钡纳米粉体的晶型转变装置，其特征在于，所述旋风分离器(3)进料口与晶型转化炉相连，所述旋风分离器(3)出气孔与布袋除尘器(4)相连，所述布袋除尘器(4)进料口与旋风分离器(3)相连，所述布袋除尘器(4)出口与高压离心风机相连。