[發明專利]一種堇青石莫來石質蜂窩陶瓷蓄熱體及其制備方法

無效

• 申請號: 201110254754.6
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102910929A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李軍虎;劉志剛;田建剛
• 申請（專利權）人: 晉城市富基新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無機非金屬技術領域中的一種蜂窩陶瓷蓄熱體及其制備方法，尤其是含有莫來石、堇青石作為陶瓷組分的一種堇青石莫來石質蜂窩陶瓷蓄熱體及其制備方法。

背景技術

從19世紀中期開始，規模大且溫度高的爐子如高爐、熱風爐、焦爐等就開始采用蓄熱燃燒技術回收高溫煙氣余熱，使用蓄熱室回收煙氣余熱后爐子的熱效率明顯提高。但剛開始的蓄熱室內采用格子磚為蓄熱體，其傳熱效率低，蓄熱室體積龐大，換向時間長，使用很不靈活，限制了蓄熱燃燒技術在其它工業爐上的推廣與普及。

上世紀90年代以來，隨著能源的緊張，環境污染的嚴重，節能與環保越來越引起人們的重視，控制系統與蓄熱材料的更新使蓄熱式燃燒技術得到了重大發展。英國HotWork?Development公司與British?Gas研究院于1982年合作開發了一座使用陶瓷小球作為蓄熱體的新型蓄熱式加熱爐，其節能效果顯著。它可以將助燃空氣加熱到燃氣的燃點以上，使平均燃燒溫度和熱利用效率提高，但由于溫度高導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爐的余熱回收是蓄熱方式的一個飛躍，不僅提高了蓄熱效率，也使高溫空氣燃燒技術的推廣成為可能。

蓄熱燃燒技術是高溫燃燒領域一種古老而年輕的節能環保技術，蓄熱燃燒系統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80年代，蓄熱體開發取得突破，出現了小直徑球狀及點焊狀(卵石狀)陶瓷體，使蓄熱結構緊湊，與燒咀成一體，但使用中產生的壓降大，熱面積也有限。

上世紀90年代初，日本科學家首先發明了高溫空氣燃燒技術(HTAC)，該技術通過換向裝置使兩個蓄熱室交替吸熱放熱，最大限度地回收煙氣的熱量，再把爐內的助燃空氣和煤氣加熱到1000℃以上，即使低熱值的劣質燃料也能實現穩定著火和高效燃燒。該熱燃燒技術的蜂窩陶瓷蓄熱體長期使用溫度達1500℃，抗壓強度高(在蓄熱室不倒塌12個月)。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。該技術通過換向裝置使兩個蓄熱室交替吸熱放熱，最大程度的回收煙氣。再把爐內的助燃空氣和煤氣加熱到1000℃以上，即使低熱值的劣質燃料也能實現穩定著火和高效燃燒，節約燃料可達40-70％，產量提高15％以上，鋼坯氧化燒損下降40％以上，NOx排放小于100ppm，排放的煙氣溫度低于150℃，大大降低了地球大氣的溫室效應。目前HTAC技術被廣泛用于鋼鐵、機械、建材、石化、有色金屬冶煉等行業的各種加熱爐、熱風爐、熱處理爐、裂解爐、烘烤器、熔化爐、均熱爐、油氣鍋爐等窯爐中。如果全國大多數工業窯爐都采用HTAC技術，其經濟效益和社會效益不可估量，將極大在緩解能源緊缺的狀況，并改善人類的生存環境。而應用實踐表明，HTAC技術的關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、熱震穩定性好、強度高、蓄熱量大、導熱性能好等優點。

蜂窩陶瓷蓄熱體采用嚴格的配料配方，對粉體進行球磨，添加粘結劑，助燒結劑等進行攪拌捏合，經過時效處理、練泥處理、擠壓成型、定型、切坯高溫焙燒而成。

目前，現有的蜂窩陶瓷蓄熱體存在以下問題：有的是使用溫度達不到預期要求的溫度；有的是使用周期短，最短的不達一月，最長時間也就半年左右。

發明內容

針對上述現有蜂窩陶瓷蓄熱體所存在的問題，本發明的目的是提供一種高溫強度好、蓄熱能力高、換熱速度快、熱震穩定性好，使用溫度超過1400℃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和綜合物理性能，是本發明的另一發明目的。

為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案。

一種堇青石莫來石質蜂窩陶瓷蓄熱體，將由陶瓷粉末和輔料混合后制備得的塑性泥料，經過粗煉、陳腐、真空煉泥、擠壓成型、干燥燒結后獲得；其特征在于：所述陶瓷粉末是由以下述重量百分數的原料組成：

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數組成：

更進一步地，所述蜂窩陶瓷蓄熱體呈直孔中通結構。

一種用于制備上述堇青石莫來石質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

按照以下重量百分數混合各種原料得到陶瓷粉末：

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數混合得到塑性泥料：