本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種堇青石莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體及其制備方法，所述蓄熱體是將由陶瓷粉末和輔料混合后制備得的塑性泥料，經(jīng)過(guò)粗煉、陳腐、真空煉泥、擠壓成型、干燥燒結(jié)后獲得；所述陶瓷粉末由莫來(lái)石、蘇州土、滑石、氧化鋁、方解石混合組成；所述塑性泥料由所述陶瓷粉末和包括膠水、甘油、水、纖維素的輔料混合而成。本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)的蜂窩陶瓷蓄熱體高溫強(qiáng)度好、蓄熱能力高、換熱速度快、熱震穩(wěn)定性好。其具有成本低、操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無(wú)機(jī)非金屬
中的一種蜂窩陶瓷蓄熱體及其制備方法，尤其是含有莫來(lái)石、堇青石作為陶瓷組分的。
技術(shù)介紹
從19世紀(jì)中期開(kāi)始，規(guī)模大且溫度高的爐子如高爐、熱風(fēng)爐、焦?fàn)t等就開(kāi)始采用蓄熱燃燒技術(shù)回收高溫?zé)煔庥酂幔褂眯顭崾一厥諢煔庥酂岷鬆t子的熱效率明顯提高。但剛開(kāi)始的蓄熱室內(nèi)采用格子磚為蓄熱體，其傳熱效率低，蓄熱室體積龐大，換向時(shí)間長(zhǎng)，使用很不靈活，限制了蓄熱燃燒技術(shù)在其它工業(yè)爐上的推廣與普及。上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著能源的緊張，環(huán)境污染的嚴(yán)重，節(jié)能與環(huán)保越來(lái)越引起人們的重視，控制系統(tǒng)與蓄熱材料的更新使蓄熱式燃燒技術(shù)得到了重大發(fā)展。英國(guó)HotWorkDevelopment公司與British Gas研究院于1982年合作開(kāi)發(fā)了一座使用陶瓷小球作為蓄熱體的新型蓄熱式加熱爐，其節(jié)能效果顯著。它可以將助燃空氣加熱到燃?xì)獾娜键c(diǎn)以上，使平均燃燒溫度和熱利用效率提高，但由于溫度高導(dǎo)致氮氧化物排放濃度增加。采用陶瓷小球或蜂窩陶瓷體代替格子磚用于工業(yè)爐的余熱回收是蓄熱方式的一個(gè)飛躍，不僅提高了蓄熱效率，也使高溫空氣燃燒技術(shù)的推廣成為可能。蓄熱燃燒技術(shù)是高溫燃燒領(lǐng)域一種古老而年輕的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，蓄熱燃燒系統(tǒng)溫度效益及熱效益的高低，直接取決于蓄熱體的性能。20世紀(jì)80年代，蓄熱體開(kāi)發(fā)取得突破，出現(xiàn)了小直徑球狀及點(diǎn)焊狀(卵石狀)陶瓷體，使蓄熱結(jié)構(gòu)緊湊，與燒咀成一體，但使用中產(chǎn)生的壓降大，熱面積也有限。上世紀(jì)90年代初，日本科學(xué)家首先專利技術(shù)了高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC)，該技術(shù)通過(guò)換向裝置使兩個(gè)蓄熱室交替吸熱放熱，最大限度地回收煙氣的熱量，再把爐內(nèi)的助燃空氣和煤氣加熱到1000°c以上，即使低熱值的劣質(zhì)燃料也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火和高效燃燒。該熱燃燒技術(shù)的蜂窩陶瓷蓄熱體長(zhǎng)期使用溫度達(dá)1500°c，抗壓強(qiáng)度高(在蓄熱室不倒塌12個(gè)月)。比表面積是球的5倍以上，傳熱能力大4-5倍，氣流阻力只有球的1/3。該技術(shù)通過(guò)換向裝置使兩個(gè)蓄熱室交替吸熱放熱，最大程度的回收煙氣。再把爐內(nèi)的助燃空氣和煤氣加熱到1000°C以上，即使低熱值的劣質(zhì)燃料也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火和高效燃燒，節(jié)約燃料可達(dá)40-70 %，產(chǎn)量提高15 %以上，鋼坯氧化燒損下降40 %以上，NOx排放小于lOOppm，排放的煙氣溫度低于150°C，大大降低了地球大氣的溫室效應(yīng)。目前HTAC技術(shù)被廣泛用于鋼鐵、機(jī)械、建材、石化、有色金屬冶煉等行業(yè)的各種加熱爐、熱風(fēng)爐、熱處理爐、裂解爐、烘烤器、熔化爐、均熱爐、油氣鍋爐等窯爐中。如果全國(guó)大多數(shù)工業(yè)窯爐都采用HTAC技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不可估量，將極大在緩解能源緊缺的狀況，并改善人類的生存環(huán)境。而應(yīng)用實(shí)踐表明，HTAC技術(shù)的關(guān)鍵是能否研制出高性能的蜂窩陶瓷蓄熱體。高性能的蜂窩陶瓷蓄熱體必須具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、蓄熱量大、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。蜂窩陶瓷蓄熱體采用嚴(yán)格的配料配方，對(duì)粉體進(jìn)行球磨，添加粘結(jié)劑，助燒結(jié)劑等進(jìn)行攪拌捏合，經(jīng)過(guò)時(shí)效處理、練泥處理、擠壓成型、定型、切坯高溫焙燒而成。目前，現(xiàn)有的蜂窩陶瓷蓄熱體存在以下問(wèn)題有的是使用溫度達(dá)不到預(yù)期要求的溫度；有的是使用周期短，最短的不達(dá)一月，最長(zhǎng)時(shí)間也就半年左右。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有蜂窩陶瓷蓄熱體所存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的是提供一種高溫強(qiáng)度好、蓄熱能力高、換熱速度快、熱震穩(wěn)定性好，使用溫度超過(guò)1400°C的蜂窩陶瓷蓄熱體。提供一種上述蜂窩陶瓷蓄熱體的制備方法，使制得的蓄熱體具有良好的燒結(jié)和綜合物理性能，是本專利技術(shù)的另一專利技術(shù)目的。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案。 一種堇青石莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體，將由陶瓷粉末和輔料混合后制備得的塑性泥料，經(jīng)過(guò)粗煉、陳腐、真空煉泥、擠壓成型、干燥燒結(jié)后獲得；其特征在于所述陶瓷粉末是由以下述重量百分?jǐn)?shù)的原料組成莫來(lái)石40 - 50%蘇州土15-20%方解石3 - 6%滑石15-20%氧化鋁10-15%;所述輔料包括膠水、甘油、水和纖維素，且所述塑性泥料由陶瓷粉末和輔料按以下重量百分?jǐn)?shù)組成膠水5-10%甘油3 - 7 %水5-10%纖維素3 - 5 %陶瓷粉末余量。更進(jìn)一步地，所述蜂窩陶瓷蓄熱體呈直孔中通結(jié)構(gòu)。一種用于制備上述堇青石莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體的方法，其特征在于，包括如下步驟a)陶瓷粉末制備步驟按照以下重量百分?jǐn)?shù)混合各種原料得到陶瓷粉末莫來(lái)石40-50% 蘇州土15-20% 方解石3-6% 滑石15-20% 氧化鋁10-15%b)塑性泥料制備步驟將所述陶瓷粉末和包括膠水、甘油、水、纖維素的輔料按照以下重量百分?jǐn)?shù)混合得到塑性泥料膠水5-10%甘油3 -7%水5-10%纖維素3 -5%陶瓷粉末佘量；c)擠壓成型步驟將所述塑性泥料經(jīng)過(guò)真空練泥后經(jīng)成型機(jī)真空擠壓成坯體；d)干燥定型步驟將所述坯體放入微波爐中干燥定型；并將定型后的坯體放入烘房，在100-110°C的溫度下進(jìn)行干燥硬化；e)端面加工步驟將干燥后的所述坯體進(jìn)行端面加工，獲得整齊的蜂窩端面；f)高溫?zé)Y(jié)步驟將加工好的完整蜂窩陶瓷坯體裝入燒結(jié)爐，升溫至1300-1400°C進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到所述堇青石莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體。更進(jìn)一步地，在所述高溫?zé)Y(jié)步驟中，將所述完整蜂窩陶瓷坯體裝入燒結(jié)爐后，先以60°C /h的升溫速度升溫至550°C進(jìn)行低溫排膠，待粘結(jié)劑揮發(fā)后，再以200°C /h的升溫速度升溫至1200°C，再以40°C /h的升溫速度升溫至1300-1400°C的燒結(jié)溫度，并在該燒結(jié)溫度下保溫2-4小時(shí)。本專利技術(shù)的有益效果為采用了堇青石和莫來(lái)石來(lái)制備蜂窩陶瓷蓄熱體，所述堇青石和莫來(lái)石均為低熱膨脹系數(shù)，熱穩(wěn)定性好的材料，本技術(shù)方案在不影響使用的條件下，根據(jù)堇青石的理論組成，采用能夠生成堇青石的原材料將莫來(lái)石包覆起來(lái)，作為它們的基質(zhì)部分，通過(guò)合理選擇低熔點(diǎn)材料，使基質(zhì)部分完全形成堇青石相，從而提高了產(chǎn)品的抗熱震性。本專利技術(shù)還采用了水性粘結(jié)劑作為蜂窩陶瓷蓄熱體的粘結(jié)劑，避免了采用傳統(tǒng)的油脂等高分子作為粘結(jié)劑在燒結(jié)過(guò)程中排出有害氣體對(duì)環(huán)境造成的污染。采用水性粘結(jié)劑的優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在第一、燒結(jié)過(guò)程中水性粘結(jié)劑全部氧化，無(wú)有害氣體排出，有利于環(huán)境保護(hù)；蓄熱體中無(wú)殘留有機(jī)水性粘結(jié)劑原料，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量；第二、粘結(jié)劑制備以及產(chǎn)品成型、干燥過(guò)程中無(wú)有害氣體揮發(fā)，有利于員工操作；第三、蜂窩陶瓷蓄熱體坯體干燥速度快，有利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)和防止原料的浪費(fèi)。本專利技術(shù)的蜂窩陶瓷蓄熱體具有較大的比表面積，耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、蓄熱量大、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)工業(yè)窯爐高溫?zé)煔庥辛己玫倪^(guò)濾凈化和回收利用能力。具體實(shí)施例方式實(shí)施例I首先，按照48 18 4 18 12的重量比，將莫來(lái)石、蘇州土、方解石、滑石、氧·化鋁充分混合制成陶瓷粉末。其次，將陶瓷粉末、膠水、甘油、水、纖維素按照75 :8:5:8: 4的重量比混合，加入攪拌機(jī)中攪拌I小時(shí)，使之?dāng)嚢杈鶆颍瞥伤苄阅嗔稀Ｈ缓螅瑢⑺苄阅嗔辖?jīng)練泥機(jī)粗練、精練，然后經(jīng)真空機(jī)處理，采用擠壓成型工藝，在成型機(jī)中經(jīng)模具擠壓制成陶瓷坯體。將蜂窩陶瓷蓄熱體坯體放入微波定型后，再送入烘房?jī)?nèi)，溫度控制在100-110°C范圍內(nèi)，干燥24小時(shí)使之硬化，將干燥后的坯體進(jìn)行端面加工，獲得整齊的蜂窩端面。將加工好的完整蜂窩陶瓷蓄熱體坯體裝本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種堇青石莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體，是將由陶瓷粉末和輔料混合后制備得的塑性泥料，經(jīng)過(guò)粗練、陳腐、真空練泥、擠壓成型、干燥燒結(jié)后獲得的；其特征在于：所述陶瓷粉末是由下述重量百分?jǐn)?shù)的原料混合組成：所述輔料包括膠水、甘油、水和纖維素，且所述塑性泥料由陶瓷粉末和輔料按以下重量百分?jǐn)?shù)組成：FSA00000566230100011.tif,FSA00000566230100012.tif
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李軍虎，劉志剛，田建剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：晉城市富基新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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