CN101429014B - 一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料及其生产方法，用该材料生产的蜂窝陶瓷蓄热体、蓄热球、格子砖、窖炉棚板和滑块等制品有利于保护环境，同时可以降低生产成本；蓄热性能和导热性有很大程度的提高，使用温度在1250℃以上；蓄热密度是莫来石和堇青石蜂窝陶瓷蓄热体的2-3倍；抗腐蚀性强，有非常低的热膨胀系数；改善，了蜂窝陶瓷蓄热体在发生(相变)潜热时液固两相界面处的传热效果较差的缺陷。

Description

一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的生产方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷蓄热材料及生产方法。 

背景技术

近年来，世界各发达国家竞相开发的高温空气贫氧燃烧技术(HTAC)，蜂窝型蓄热式燃烧系统，为提高工业炉的热效率及减少温室气体CO₂的排放量，产生了十分显著的效果。在这种先进的环保节能燃烧系统中，最关键的部件是蜂窝陶瓷蓄热体，目前，蜂窝陶瓷蓄热体主要是采用莫来石、堇青石为原料，莫来石的密度和比热容较大，价格较便宜，堇青石具有抗震性能好和价格低廉等优点，但存在如下几个方面的缺陷：一是氧化铁的危害，在加热炉的炉气烟尘中含有大量的氧化铁和氧化亚铁，一旦与莫来石蜂窝陶瓷蓄热体接触，在加热炉的温度条件下，会与莫来石蜂窝陶瓷蓄热体反应，形成低共熔物，降低蜂窝陶瓷蓄热体的软熔温度，导致蜂窝陶瓷蓄热体软熔或氧化铁连续黏附增厚堵死气流通道，迫使加热炉无法正常运转而停炉检修；二是酸碱的腐蚀，加热炉的高温烟气一般在1250℃以上，含有碱金属蒸气和SO₂等酸性气体，对莫来石和堇青石蜂窝陶瓷蓄热体的腐蚀性很强，使蜂窝陶瓷蓄热体发生熔融、黏结和挥发；三是蓄热密度低，莫来石和堇青石蜂窝陶瓷蓄热体主要是进行显热蓄热，显热蓄热密度均不高，特别是堇青石蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热量小，而且，这两种蜂窝陶瓷蓄热体均为白色，对热具有反射作用，很难保持在一定温度下进行快速吸热和放热，致使预热的空气温度不高，不利于高温稀氧燃烧，会出现因炉内燃烧氧气不够而导致炉头吸风，炉尾冒火的现象，由于炉内燃烧不充分，排放出去的废烟气温度也较高，难以达到真正意义上的环保节能，增产降耗，使窑炉的热效率与发达国家相比远低于20％以上；四是炭沉积的危害，在炭份较高的炉况下，容易产生炭化铁，炭化铁又分解成铁和炭，其中微细的炭粒很容易渗入莫来石和堇青石蜂窝陶 瓷蓄热体疏松的气孔或裂纹中，在炭的热胀冷缩的作用下，造成蜂窝陶瓷蓄热体崩裂、破碎和粉化。 

发明内容

本发明的目的是提供一种生产蜂窝陶瓷蓄热体的材料，用该材料生产的蜂窝陶瓷蓄热体具有蓄热量高，使用寿命长，环保，节能的效果。 

本发明的目的是通过如下方式实现的：一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料，主要由下列组分组成：废氢氧化铬10-40Wt％，三石10-60Wt％，硅酸锆5-8Wt％，炭黑3-5Wt％，炭化硅5-10Wt％，氧化镁12-16Wt％。 

一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的生产方法：配料→球磨机混磨至100μm～5mm→榨泥脱水→练泥机挤制成型→干燥→1600℃以上烧结→粉碎→包装。 

本发明具有如下的有益效果，1、废氢氧化铬是电镀工艺中处理含铬废水产生的废渣，这些废渣不进行处理，会对环境造成很大的污染，通过对废氢氧化铬的利用，有利于保护环境，同时可以降低生产成本；2、废氢氧化铬中含有一定量的氧化铜和氧化镍等金属氧化物，通过利用后生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料用于生产蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热性能和导热性有很大程度的提高，提高了材料的显热蓄热效果，而目前科学界研究的潜热(相变)材料都不能超过1000℃的使用温度，但这种材料由于废料中有铬酸钙等高熔点无机盐的存在，与陶瓷基复合后使用温度在1250℃以上。蓄热密度较莫来石和堇青石蜂窝陶瓷蓄热体高2-3倍；3、添加碳黑其一是还原废渣中的六价铬成无害的三价铬，其二是加深材料的黑度，黑色的蓄热体能加大加快蜂窝陶瓷蓄热体吸热放热的性能，氢氧化铬在高温煅烧时会生成黑铬，黑铬较普通绿色Cr₂O₃化学性能稳定，普通Cr₂O₃在H₂存在的条件下容易发生分解反应，使Cr₂O₃很快挥发掉，而黑铬的存在使氧化铁必须在较高的温度下才能与之形成共熔物，可以提高蜂窝陶瓷蓄热体的软熔温度，铬有抗碱金属烟气腐蚀的特性；4、添加硅酸锆可以提高蜂窝陶瓷蓄热体抗SO₂等酸性烟气腐蚀的性能；5、添加氧化镁有利于潜热(相变)材料的复合，同时使材料有近似于堇青石 蜂窝陶瓷蓄热体一样优异的抗热震性，有非常低的热膨胀系数；6、三石(红柱石，硅线石，蓝晶石)高温热稳定性能好，性价比优于莫来石；7、添加碳化硅有利于改善蜂窝陶瓷蓄热体在发生(相变)潜热时液固两相界面处的传热效果较差的缺陷；8、目前所研究的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料其使用温度一般都低于1000℃，无法大量在各种高温炉中使用，而本发明耐火度高达1400℃，而且与高铝质原料调配使用时，可将耐火度提高到1700℃，而且仍可保留一定量的潜热(相变)能力，它的成分变化和耐火度变化如图1表示。 

附图说明

图1是本发明与高铝质原料调配使用时成分变化和耐火度变化图； 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。 

本发明是利用废氢氧化铬生产无机盐/陶瓷基复合蓄热材料，主要由下列组分组成：废氢氧化铬30Wt％，三石38Wt％，硅酸锆6Wt％，炭黑4Wt％，炭化硅8Wt％，氧化镁14Wt％。 

将上述组分配料→球磨机混磨至100μm～5mm→榨泥脱水→练泥机挤制成型→干燥→1600℃以上烧结→粉碎→包装。 

无机盐/陶瓷基复合蓄热材料可以制成蜂窝陶瓷蓄热体、蓄热球、格子砖、窑炉棚板和滑块等制品，如果添加纳米材料，可以提高制品的机械性能强度，高温强度增强2-3倍，并使制品表面光滑，形成外表的膜层，内部致密度高，气孔少，炉内的炭微粒难以渗入制品内部，克服了炭沉积对制品造成崩裂、破碎和粉化。 

本发明的优良综合特性，典型地体现在蜂窝陶瓷蓄热体产品上，使预热空气温度提高，炉内燃烧更充分，更稳定，热效率提高，烟气排放温度可降到50℃以下，能够增产降耗5％以上，本发明不仅改善促进了蜂窝陶瓷蓄热体的性能，它同样可使蓄热球，耐火球的质量性能提升，可在纳米材料增强的配合下，将高炉热风炉格子砖改进为蜂窝状的格子砖，可将热风炉蓄热室体积减小50％，高度降低约10米，可将风温提高100-200℃，增产降焦耗5％以上，本发明还有望制成优质低成本的窑炉棚板、滑块，抗渣性好的水口等 各种新产品。西欧各国每年进口大量蜂窝陶瓷用于垃圾燃烧炉，这种优质的新材料必将引起他们的兴趣和青睐。 

Claims (1)

1.一种用废氢氧化铬生产的无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的生产方法：

1)原料由下列组分组成：废氢氧化铬10-40Wt％，三石10-60Wt％，硅酸锆5-8Wt％，炭黑3-5Wt％，炭化硅5-10Wt％，氧化镁12-16Wt％，以上组分之和满足100Wt％；

2)取上述原料配料→球磨机混磨至100μm～5mm→榨泥脱水→练泥机挤制成型→干燥→1600℃以上烧结→粉碎→包装。

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