CN103204690A - 锆质蜂窝陶瓷体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了锆质蜂窝陶瓷体，它包括下列原料组份：陶瓷原料、α-Al2O3粉、粘土、MgO、有机纤维素、粘合剂和ZrO2粉，将上述原料按重量比例均匀混后，再加入粘合剂和适量水份，经球磨混碾，陈腐得到泥料；将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入远红外线炉中干燥定型成干坯；将蜂窝陶瓷体在1500-1700℃温度下锻烧，而后冷却出炉。它不仅能适用加热炉温度在1500℃以上环境下使用，且加热炉热交换迅速均匀，使蓄热式加热炉节约燃料达40-70%，提高产量在15%以上，NOX气体排放降低到100ppm以下，烟气排放温度低于150℃，提高了蓄热式加热炉燃烧效果，节约了燃料能源，减少了有害气体排放，延长了蓄热式加热炉使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料，尤其是涉及一种锆质蜂窝陶瓷体。
背景技术
在钢铁、石化等各种工业炉窑蓄热式工业加热炉中，蜂窝陶瓷体是蓄热式工业加热炉理想的陶蓄热材料，它既能提高燃烧效果，节约能源，又能减少有害气体排放，降低环境污染。作为蓄热式工业加热炉中的关键部件—陶瓷蓄热体，其蓄热式加热炉性能指标和热效率的高低直接取决于陶瓷蓄热体的性能。随着陶瓷制备工艺技术的发展，近几年来已开发出蜂窝陶瓷，从蜂窝陶瓷的基体结构来分类，目前使用的蜂窝陶瓷蓄热体主要有堇青石型、莫来石型和刚玉莫来石型，蜂窝陶瓷蓄热体的比表面积比瓷球蓄热体大5倍以上、传热能力比瓷球蓄热体大4-5倍、气流阻力只有瓷球蓄热体三分之一，用蜂窝陶瓷作为蓄热体应用于工业窑炉蓄热式加热炉中，有利于实现加热炉低氧燃烧，使炉温均匀，传热迅速，降低了工业窑炉的氧化烧损，减少了NOX气体的排放，提高了环保节能效果。同时用蜂窝陶瓷作蓄热体应用于工业加热炉与瓷球蓄热体相比，其蓄热室体积可大大减小，因而有利于布置足够的烧嘴，且蜂窝陶瓷气流通道不易堵塞，自洁性好，适用性强。但上述蜂窝陶瓷蓄热体在使用还存在一个主要问题：蜂窝陶瓷蓄热体耐温度还不够高，一般堇青石质蜂窝陶瓷体的最高使用温度为1250℃，莫来石质蜂窝陶瓷体的最高使用温度为1350℃，而刚玉莫来石质蜂窝陶瓷体的最高使用温度为1450℃，
不能满足工程应用中经常需要陶瓷蓄热体在1500℃以上的环境下工作。由于上述三种类型的陶瓷体最高使用温度偏低，在1500℃以上环境中使用时，容易使堇青石、莫来石和刚玉莫来石质陶瓷体，尤其是堇青石和莫来石质陶瓷体使用寿命降低，陶瓷体表面层易脱落和开裂，从而降低了陶瓷体的热稳定性、抗腐蚀性和导热性。
发明内容
针对上述现有技术中蓄热式工业加热炉中蜂窝陶瓷体存在的不足，本发明的目的是提供一种最高使用温度可达1700℃、抗腐蚀、热稳定性好、使用寿命长的锆质蜂窝陶瓷体。
本发明为达到发明目的所采取的技术方案是：所述锆质蜂窝陶瓷体包括下列原料组份：10-50%的陶瓷原料、10-50%的α-Al2O3粉、10-30%的粘土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的粘合剂和3-7%的ZrO2粉，经球磨混碾、挤出成型、干燥焙烧而成。
所述陶瓷原料为堇青石、莫来石或刚玉莫来石粉。
本发明所述锆质蜂窝陶瓷体包括堇青石、莫来石和刚玉莫来石型锆质蜂窝陶瓷体，它们分别采用下列原料经球磨混碾、挤出成型、干燥焙烧而成。
所述堇青石型锆质蜂窝陶瓷体原料组份包括30-50%的堇青石粉、10-30%的α-Al2O3粉、10-30%的高岭土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的桐油和3-7%的ZrO2粉；
所述莫来石型锆质蜂窝陶瓷体原料组份包括20-40%的莫来石粉、20-40%的α-Al2O3粉、10-30%的高岭土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的桐
油和3-7%的ZrO2粉；
所述刚玉莫来石型锆质蜂窝陶瓷体原料组份包括10-30%的刚玉莫来石粉、0-50%的α-Al2O3粉、10-30%的高岭土、3-10%的MgO、3-8%有机纤维素、3-7%的桐油和3-7%的ZrO2粉。
本发明所述锆质蜂窝陶瓷体的制备方法是：
1、将堇青石、莫来石或刚玉莫来石粉、α-Al2O3粉、高岭土、有机纤维素、MgO和ZrO2粉按重量百分比例均匀混后，再按比例加入桐油，再加入适量（以混碾物带韧性的水份量）水份，在球磨机中混碾2-3小时，再放入粗炼机粗炼2-3次后，陈腐24小时得到泥料；
2、将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中挤压成型；
3、将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入远红外线炉中干燥定型成干坯；
4、将蜂窝陶瓷体干坯装入锻烧炉中，在1500-1700℃高温下保温4-8小时进行锻烧；
5、而后随炉冷却或空冷至常温出炉。
本发明所述锆质蜂窝陶瓷体中加入的ZrO2粉是一种耐高温、耐磨损和耐腐蚀的惰性无机材料，其热稳定性好，抗龟裂性高，由于在蜂窝陶瓷蓄热体中加入了ZrO2粉,使陶瓷基体上能产生了ZrO2强化相，可改变陶瓷体的晶体结构，使蜂窝陶瓷体具有抗压强度高、耐高温、化学热稳定性好、抗腐蚀能力强和热容量大的特性，将其装入蓄热式加热炉中，不仅能适用加热炉温度在1500℃以上高温环境下使用，且加热炉热交换迅速均匀，使蓄热式加热炉节约燃料达40-70%，提高产量在15%以上，NOX气体排放降低到100ppm以下，烟
气排放温度低于150℃，大大提高了蓄热式加热炉燃烧效果，节约了燃料能源，大大减少了有害气体排放，延长了蓄热式加热炉使用寿命，改善了环境，提
高了经济效益和社会效益，因而，推广应用具有广阔的市场前景和使用价值。
具体实施方式
实施例1，所述刚玉莫来石型锆质蜂窝陶瓷体由20%的刚玉莫来石粉、45%的α-Al2O3粉、15%的高岭土、5%的MgO、4%的有机纤维素、5%的桐油和6%的ZrO2粉；其化学成份：Al2O3为60.78%、SiO2为21.25%、ZrO2为5.61%、MgO为5.17%，CaO为5.36%,杂质Fe2O3为0.68%、Na2O＋K2O为0.75%，并按本下述制备方法步骤进行制备而成。
1、将刚玉莫来石粉、α-Al2O3粉、高岭土、有机纤维素、MgO和ZrO2粉按重量百分比例均匀混后，再按比例加入桐油，再加入适量水份（以混碾物带有韧性时的水份量），在球磨机中混碾2-3小时，再放入粗炼机中粗炼2-3次后，陈腐24小时得到泥料；
2、将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中挤压成型；
3、将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入远红外线炉中干燥定型成干坯；
4、将蜂窝陶瓷体干坯装入锻烧炉中，在1500-1700℃温度下保温4-8小时进行锻烧；
5、而后随炉冷却或空冷至常温出炉。
本实施例1经检测各项技术指标是：
抗压强度：17.6MPa， 热容量（20-1000℃）/J/KgK：1510，
耐温度：1700℃， 抗震热稳定性（850℃水冷）：15次。
实施例2，所述堇青石型锆质蜂窝陶瓷体由40%的堇青石粉、20%的α-Al2O3粉、20%的高岭土、6%的MgO、5%的有机纤维素、4%的桐油和5%的ZrO2粉；其
化学成份：Al2O3为40.98%、SiO2为40.44%、ZrO2为4.56%、MgO为6.67%，CaO为5.46%,杂质Fe2O3为0.57%、Na2O＋K2O为0.81%，并按本发明所述的制备方法步骤进行制备而成。
本实施例2经检测各项技术指标是：
抗压强度：15.3MPa， 热容量（20-1000℃）/J/KgK：1420，
耐温度：1590℃， 抗震热稳定性（850℃水冷）：13次。
实施例3，所述莫来石型锆质蜂窝陶瓷体由30%的莫来石粉、30%的α-Al2O3粉、20%的高岭土、6%的MgO、5%的有机纤维素、4%的桐油和5%的ZrO2粉；其化学成份：Al2O3为57.78%、SiO2为24.25%、ZrO2为4.61%、MgO为6.17%，CaO为5.36%,杂质Fe2O3为0.59%、Na2O＋K2O为0.75%，并按本发明所述的制备方法步骤进行制备而成。
本实施例3经检测各项技术指标是：
抗压强度：16.2MPa， 热容量（20-1000℃）/J/KgK：1450，
耐温度：1650℃， 抗震热稳定性（850℃水冷）：14次。
Claims (3)
1. 锆质蜂窝陶瓷体，其特征在于：它包括下列原料组份：10-50%的陶瓷原料、10-50%的α-Al2O3粉、10-30%的粘土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的粘合剂和3-7%的ZrO2粉，并按下述方法步骤制备而成，
（1）、将陶瓷原料、α-Al2O3粉、粘土、有机纤维素、MgO和ZrO2粉均匀混后，再加入粘合剂，再加入适量水份，在球磨机中混碾2-3小时，再放入粗炼机中粗炼2-3次后，陈腐24小时得到泥料；
（2）、将泥料放入真空炼泥机中进行炼泥后，再放入挤压成型机中成型；
（3）、将挤压成型的湿态蜂窝陶瓷体放入远红外线炉中干燥定型成干坯；
（4）、将蜂窝陶瓷体干坯装入锻烧炉中，在1500-1700℃温度下保温4-8小时进行锻烧；
（5）、而后随炉冷却或空冷至常温出炉。
2.根据权利要求1所述的锆质蜂窝陶瓷体，其特征在于：所述锆质蜂窝陶瓷体为刚玉莫来石型锆质蜂窝陶瓷体，它包括10-30%的刚玉莫来石粉、30-50%的α-Al2O3粉、10-30%的高岭土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的桐油和3-7%的ZrO2粉。
3.根据权利要求1所述的锆质蜂窝陶瓷体，其特征在于：所述锆质蜂窝陶瓷体为莫来石型锆质蜂窝陶瓷体，它包括20-40%的莫来石粉、20-40%的α-Al2O3粉、10-30%的高岭土、3-10%的MgO、3-8%的有机纤维素、3-7%的桐油和3-7%的ZrO2粉。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105060922A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 添加锆铝陶瓷短纤维生产蜂窝陶瓷蓄热体的配方和工艺 |
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| US11999074B2 (en) | 2019-08-14 | 2024-06-04 | Corning Incorporated | Systems and methods for stiffening wet extrudate by circumferential irradiation |
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2013
- 2013-05-07 CN CN 201310162921 patent/CN103204690A/zh active Pending
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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