CN108975866B - 一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法，用坯料在辊机挤将坯料辊扎成波纹坯片，用粘合剂波纹坯片按叠加成整体蜂窝式的波纹坯体，干燥后，再将沿波纹延伸的波纹坯体两端切平形成与延伸方向垂直的波纹形槽，再用坯料将波纹形槽填充修平，将沿波纹延伸的波纹坯体两端封闭，再在波纹坯体的端面上设置有降压槽，波纹坯体装入窑炉中，先低速升温至600℃，保温1.5－1小时，再快速升温至1200－1600℃，保温2－4小时，随炉冷却后出炉，得到整体蜂窝陶瓷蓄热体。本发明保持原来造型规整、美观实用，热稳定性好，且背压小、比表面积大、换热快、抗渣性好的优点，又能在烧成时不产生有机物挥发物，不污染环境，还能降低生产成本。

Description

一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法
技术领域
本发明涉及废气处理RTO炉用蓄热材料，具体涉及蜂窝蓄热体结构和制备工艺改进。
背景技术：
目前蓄热陶瓷填料主要有：陶瓷蓄热球、马鞍环（含拉西环）、MLM片状组合半规整 陶瓷填料、规整蜂窝陶瓷填料。由于陶瓷蓄热球比表面积太小、换热面积小、背压大、抗渣能 力弱，已逐渐被淘汰；马鞍环（拉西环）又名散堆，一般是配合蜂窝体和MLM片状集合体用，且 使用时占空间太大，不是主流蓄热填料；MLM片状集合体是用“
Figure 910778DEST_PATH_IMAGE001
”形的齿片，组合 在一起，然后在齿片集合体两边用无机胶泥粘合、干燥形成一个半规整蓄热填料，这种产品 由于原料来源广泛，成型时不需要用有机润滑剂、塑化剂、粘合剂、因而成本很低、蓄热量 大；缺点是产品外观粗糙、抗热冲击差、易割手、背压大，由于齿片烧后再用无机胶在齿片两 边粘合在一起，齿片中间齿与相邻齿片无粘结仅靠两边的胶粘合，从而使众多齿片结合在 一起，由于粘结点和面积太少；用胶粘合后，又没有再经高温烧结，从而导致RTO装填时，很 多产品会散开成“饼干”片，有时多达10-20%损耗；另在高温使用时，MLM蓄热块也极易裂开 成原来的齿片状，从而造成事实的片状散堆，报废时，清理也极其困难，费时费工，劳动强度 极大。规整蜂窝陶瓷填料具有造型规整、美观实用、气流分布均匀、装填整齐、更换方便简 单、劳动强度低、热稳定性好，且背压小、比表面积大、换热快、抗渣性好，是理想的蓄热材 料；特别是重量大、内壁光滑、蓄热大、换热极快的大规格致密蜂窝蓄热体是最理想的蓄热 材料，但是蜂窝蓄热体价格高限制了它的更大规模使用，如何降低蜂窝陶瓷蓄热体的价格， 同时又保持其原来的优点，就是蜂窝陶瓷蓄热材料的发展方向。
此外还需要说明的是蜂窝陶瓷蓄热体在成型时需要极好的可塑性和抗开裂性能，所以在配方中加入了大量的有机粘合剂、润滑剂、塑化剂等，故制备成本较高，且在烧成时，在100℃-600℃温度区间，大量有机物挥发出来，污染环境，需要治理，进一步提高了产品成本。
发明内容
针对上述现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种在生产时无需添加任何有机物的新型低成本RTO用大规格蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法。
本发明所述一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其方法步骤是：
a、先用高岭土、瓷土、膨润土、球土、焦宝石、铝矾土地、镁质粘土或皂土中至少一种与长石、石英、废瓷粉、烧矾土烧滑石中至少一种和钾长石、钠长石、锂长石、锂瓷石、锂辉石、滑石、白云石、萤石、石灰石或方解石中至少一种加水相互混合陈腐粗炼成坯料，在成型水份为10－30%时用对辊机挤将坯料辊扎成波纹坯片，或在成型水份小于12%时用机压法将坯料制成波纹坯片；
b、用坯料、无机胶和水混舍制成粘合剂，将波纹坯片按峰对峰、谷对谷、筋对筋用粘合剂粘接叠加成整体蜂窝式的波纹坯体，
c、将上述波纹坯体干燥或烘干后，再将沿波纹延伸的波纹坯体两端切平形成与延伸方向垂直的波纹形槽，再用坯料将波纹形槽填充修平，将沿波纹延伸的波纹坯体两端封闭，
d、再在上述波纹形槽填充表面用无机胶泥粘附纤维层，再进行干燥或烘干，
e、再在波纹坯体的端面上设置有降压槽，
f、将步骤e的波纹坯体装入窑炉中，先低速升温至600℃，保温1－1.5小时，再快速升温至1200－1600℃，保温2－4小时，随炉冷却后出炉，得到整体蜂窝陶瓷蓄热体。
本发明所述方法既可使蜂窝陶瓷蓄热体保持原来造型规整、美观实用、气流分布均匀、装填整齐、更换方便简单、劳动强度低、热稳定性好，且背压小、比表面积大、换热快、抗渣性好的优点，又能在烧成时不产生有机物挥发物，不污染环境，还能降低生产成本。是一种新型的陶瓷蓄热材料；特别是重量大、内壁光滑、蓄热大、换热极快的大规格致密蜂窝蓄热体是最理想的蓄热材料。
附图说明
图1是本发明三角形波纹片叠层组合而成的大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的主视结构示意图，
图2是本发明所述大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的俯视结构示意图，
图3是本发明所述方形波纹片叠层组合而成的大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体主视结构示意图，
图4是本发明所述正六方形波纹片叠层组合而成的大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的主视结构示意图。
在图中，1、波纹坯片 2、封闭层 3、降压槽 4、凸块。
具体实施方式
实施例1，在图1和图2中，一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体由若干块三角形（顶波角最好为60°，也可在30-120°范围内）陶瓷波纹坯片1按峰对峰、谷对谷用粘合剂叠加后经干燥、切割后烧制而成，再在两侧（图1中的左右两则）波纹伸展方向形成的空间内填充坯料或类似坯料，两侧形成一个封闭层2，使两侧面保持平整光滑，在蜂窝陶瓷蓄热体前后两端（图2所示的前后两端）的一端上形成一个十字形的降压槽3，使该端的四外角上形成有四只凸块4，凸块的长度和宽度为对应所在的边长度和宽度的四分之一至五分之一。这样蜂窝体机械强度可进一步提高，另两侧则保持波纹原状，以增加比表面积和换热面积，和同等情况整体蜂窝体相比，比表面积可增加比例2-5（%）；降压槽深度2-20（mm)。 也可以“#”字型降压槽或一字形降压槽，以利于规整蜂窝陶瓷填料安装堆放时，减少层间阻力，减少背压，提高气流分布效率。
本发明通过下述方法步骤制备而成：
a、先用重量份高岭土50份、镁质粘土30份和皂土20份的混合物50wt%与长石30份、废瓷粉70份的混合物35wt %和钾长石30份、40份滑石、白云石30份的混合物15wt %及加适量水相互混合陈腐成坯料，在成型水份为10－30%时用可塑法挤将坯料制成波纹坯片1，
b、用坯料20%、水玻璃5%和75%混舍制成粘合剂，将波纹坯片按峰对峰、谷对谷、筋对筋用粘合剂粘接叠加成整体蜂窝式的波纹坯体，
c、将上述波纹坯体干燥或烘干后，再将沿波纹延伸的波纹坯体两端切平形成与延伸方向垂直的波纹形槽，再用坯料将波纹形槽填充修平，将沿波纹延伸的波纹坯体两端填充形成封闭层2，
d、再在上述波纹形槽填充表面用无机胶泥粘附纤维层，再进行干燥或烘干，
e、再在波纹坯体的端面上设置有降压槽3，
f、将步骤e的波纹坯体装入窑炉中，先低速升温至600度，保温1.5－1小时，再快速升温至1200－1600℃，保温2－4小时，随炉冷却后出炉，得到整体蜂窝陶瓷蓄热体。
本发明所述波纹坯片采用可塑法成型：练泥机挤制、液压机挤制、对辊机挤制，成型水份10-30（%）；也可采用压机进行干压、半干压成型，干压成型水份0-2（%），半干压成型水份5-12（%）；
一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体制备方法，所述波纹坯片之间粘合料配方重量组成为：坯料1-30wt%、水65-89%和无机胶5-15%。
一种大规格整体蜂窝蓄热填料尺寸：长×宽×高=50-500×50-500×50-1200（mm）；整体蜂窝蓄热体上单块波纹片的截面孔可以是：圆孔、三角孔、正四方孔、四方孔、六角孔和其它异形孔孔长（宽）、孔径或孔内切圆直径在1-50（mm)之间可调；波纹坯体含水率可在0-25（%），显气孔率0-50（%），体积密度在1.7-3.8g/cm3之间可调，致密材质体积密度2.3-3.8g/cm3,多孔材质体积密度1.7-2.5g/cm3之间调整，即可制成致密蜂窝填料（吸水率0%-0.5%）、炻瓷填料（半致密）吸水率0.5%-8%和多孔陶质填料(吸水率8%-25%）；
波纹坯片厚度在0.4-4.0（mm)之间可调；波纹坯体中无有机添加物，烧成时正常排烟，无需排胶、无需对烧成烟气进行处理、无烟气处理成本、减少了烟气排放量，没有烟气对大气的污染；
本发明所述的波纹坯体的矿物组成为：
①硅瓷：莫来石5-40（%）、残余石英1-15（%）、气相0-3（%）、玻璃相50-85（%）；
②莫来石瓷：莫来石50-90（%）、气相0-30（%）、玻璃相10-50(%)、其它0-10(%)；
③刚玉莫来石：莫来石30-60（%）、刚玉30-70(%)、玻璃相5-20（%）、气相0-30（%）；
④堇青石：堇青石50-95（%）、莫来石0-10（%）、玻璃相5-30（%）、气相0-30（%）；
⑤堇青石莫来石复合瓷：堇青石20-70（%）、莫来石20-70（%）、其它5-10（%）、玻璃相5-45（%）、气相0-30（%）；
⑥高铝瓷：莫来石20-45（%）、刚玉20-45（%）、堇青石5-20（%）、玻璃相5-30（%）、气相0-30（%）；
⑦超低膨胀锂质瓷：锂辉石10-50（%）、堇青石10-50（%）、莫来石0-15（%）、玻璃相5-40（%）、气相0-30（%）。
本发明所述的各种废瓷包括废日用瓷、废建筑瓷、废卫生瓷、废特种瓷（含莫来石、刚玉石等）、废耐火材料包括废莫来石、废刚玉、废堇青石、废锂辉石瓷等），用主料来制备波纹坯片，通过粘合剂等工艺最后制备成蜂窝填料，烧成温度可根据配方设计在1200-1600（℃）之间；整体蜂窝蓄热体两侧封闭层填充植皮外，根据需要可用无机胶泥粘附一层陶瓷（玻璃）纤维纸（布），进一步增加填料强度，增加可操作性。
实施例2，图3所示，一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体由若干块方形（顶波角为90°）陶瓷波纹坯片1按峰对峰、谷对谷用粘合剂叠加后经干燥、切割后烧制而成，再在两侧（图3中的左右两则）波纹伸展方向形成的空间内填充坯料或类似坯料，两侧形成一个封闭层2，使两侧面保持平整光滑，在蜂窝陶瓷蓄热体前后两端的一端上形成一个十字形的降压槽，并用下述方法步骤制成：
a、用重量份膨润土60份和球土40份的混合物40wt%与30份长石、烧矾土20份和烧滑石20份的混合物40%和云石50份和萤石30份的混合物20%与适量加水相互混合陈腐粗炼成坯料，在成型水份小于12%时用机压法将坯料制成波纹坯片；陶瓷波纹坯片1按峰对峰、谷对谷用粘合剂叠加后经干燥、切割后高烧制成波纹坯体，粘合剂重量配比中坯料25%、水65%和粘土10%混合，
b、将上述波纹坯体干燥或烘干后，再将沿波纹延伸的波纹坯体两端切平形成与延伸方向垂直的波纹形槽，再用坯料将波纹形槽填充修平，将沿波纹延伸的波纹坯体两端空腔填充形成封闭层2，
d、再在上述波纹形槽填充表面用无机胶泥粘附纤维层，再进行干燥或烘干，
e、再在波纹坯体的端面上设置有降压槽3，
f、将步骤e的波纹坯体装入窑炉中，先低速升温至600℃，保温1－1.5小时，再快速升温至1200－1600℃，保温2－4小时，随炉冷却后出炉，得到整体蜂窝陶瓷蓄热体。
实施例3，如图4所示，一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体由若干块正六边形（顶波角为120°或30°），参照实施例1和实施例2所述方法步骤制成蜂窝陶瓷蓄热体。

Claims (8)

1.一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：它包括下述方法步骤：
a、先用高岭土、瓷土、膨润土、球土、焦宝石、铝矾土、镁质粘土或皂土中至少一种与长石、石英、废瓷粉、烧矾土烧滑石中至少一种和钾长石、钠长石、锂长石、锂瓷石、锂辉石、滑石、白云石、萤石、石灰石或方解石中至少一种加水相互混合陈腐成粗炼成可塑坯料，在成型水分 为10－30%时用对辊机将坯料辊扎成波纹坯片，用炼泥挤制机将坯料制成波纹坯片；
b、用坯料、无机胶和水混合制成粘合剂，将波纹坯片按峰对峰、谷对谷、筋对筋用粘合料粘接叠加成整体蜂窝式的波纹坯体，
c、将上述波纹坯体干燥或烘干后，再将沿波纹延伸的波纹坯体两端切平形成与延伸方向垂直的波纹形槽，再用坯料将波纹形槽填充修平，将沿波纹延伸的波纹坯体两端封闭，
d、再在上述波纹形槽填充表面用无机胶泥粘附纤维层，再进行干燥或烘干，
e、再在波纹坯体的端面上设置有降压槽，
f、将步骤e的波纹坯体装入窑炉中，先低速升温至600℃，保温1.5－1小时，再快速升温至1200－1600℃，保温2－4小时，随炉冷却后出炉，得到整体蜂窝陶瓷蓄热体；
所述波纹坯体化学成分 ：SiO2：20-85%、Al2O3：16-90%、Fe2O3：0-5%、TiO2：0-5%、CaO：0-5%、MgO：0-13%、K2O：0-7%、Na2O：0-5%、Li2O：0-3%、其它：0-3%；
波纹坯体含水率为0-25%，显气孔率0-50%，体积密度在1.7-3.8g/cm3之间可调，致密材质体积密度2.3-3.8g/cm3,多孔材质体积密度1.7-2.5g/cm3之间调整，即可制成致密蜂窝填料、炻瓷填料和多孔陶质填料。
2.根据权利要求1所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述波纹坯体长×宽×高=50-500×50-500×50-1200mm。
3.根据权利要求1所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述波纹片厚度为0.4-4.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：波纹坯体由于叠加所形成的孔为圆孔、三角孔、正方孔、长方孔和六角孔。
5.根据权利要求1所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述降压槽为井字形槽、十字形槽或一字形槽。
6.根据权利要求1所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述波纹坯片之间粘合剂配方重量组成为：坯料1-30wt%、水65-89%和无机胶5-15%。
7.根据权利要求4所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述圆孔、三角孔、正方孔、长方孔和六角孔的孔径或孔内切圆直径在1-50mm之间可调。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种大规格整体蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于：所述波纹坯体中无有机添加物，烧成时正常排烟，无需排胶、无需对烧成烟气进行处理、无烟气处理成本、减少了烟气排放量，没有烟气对大气的污染。
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