[發明專利]一種含有稀土氧化物的蜂窩狀發熱陶瓷及其制備方法

無效

• 申請號: 201210203446.5
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102701726A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉其斌;王學杰;袁敏生
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C04B35/443
• 分類號: C04B35/443;C04B35/622
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

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技術領域

本發明涉及一種含有稀土氧化物的蜂窩狀發熱陶瓷及其制備方法，屬于節能環保技術領域。

背景技術

蜂窩狀發熱陶瓷，又稱蜂窩陶瓷蓄熱體。20世紀?90年代初，日本工業爐公司和日本NKK公司開發出集極限余熱回收與低?NO_x?燃燒于一體的蓄熱式燃燒器，該蓄熱體采用蜂窩狀發熱陶瓷，并實現了與傳統燃燒機理完全不同的高溫低氧燃燒技術。由于該技術將節能與環保結合起來，因此這種蓄熱式燃燒器的燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃燒技術，也稱高溫空氣燃燒技術。日本一些大鋼鐵公司將該項技術應用于大型軋鋼加熱爐上，比傳統加熱爐節能約30%，產量提高20%以上，NO_x排放量遠低于環保局規定的排放標準，在節能和環保方面取得了良好的效果。作為新一代蓄熱體的蜂窩狀發熱陶瓷，與傳統的蓄熱體相比，其蓄熱室發生了巨大變化—從原來的格子磚發展成為陶瓷小球，又發展為蜂窩狀發熱陶瓷,使蓄熱室的比表面積急劇增大、體積明顯減小、換向時間大大縮短、換熱性能得到極大提高，污染物排放量也遠低于環保局規定的排放標準。與蜂窩狀發熱陶瓷蓄熱體相結合的高溫低氧燃燒技術被譽為?21世紀蓄熱體的關鍵技術之一。由于蜂窩狀發熱陶瓷材料具有過濾面積大、過濾效率高的特點，被廣泛用于水凈化處理、油類產品、有機溶液、酸堿溶液及焦爐煤氣、甲烷和乙炔等氣體的過濾和分離。另外，由于其機械強度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和易于再生等優點,在高溫流體、熔融金屬、腐蝕性流體以及過濾流體中的放射性物質等領域得到廣泛應用；此外，蜂窩狀發熱陶瓷具有良好的吸附性能和活性，在其表面制備催化劑涂層，當反應流體通過蜂窩狀發熱陶瓷孔道時，將使反應速度和轉換效率大幅提高。例如，在蜂窩狀發熱陶瓷表面制備金屬、稀有金屬或復合材料催化劑后，可用于過濾汽車尾氣，使尾氣中的CmHn、CO化合物轉化為CO₂和水，并能使捕獲的粒子在較低的溫度下燃燒，減少有害氣體排放，使催化劑涂層可以重復使用。另外由于蜂窩狀發熱陶瓷具有擴散功能而被用作吸音材料，即利用陶瓷的多孔結構對聲波引起的空氣壓力進行分散,從而達到吸音目的。吸音材料要求蜂窩狀發熱陶瓷的孔徑在20～150μm范圍、較高的機械強度和60%以上的氣孔率。常常用于居民區周圍的道路、橋梁、變壓器等的隔音。除此之外，蜂窩狀發熱陶瓷已開始在電視發射中心、高層建筑、隧道、地鐵等防火要求極高的場所及多功能電影院等有較高隔音要求的場場所得到應用。

目前，蜂窩狀發熱陶瓷多采用硅鋁系耐火材料，它具有質量輕、體積小、耐火度高、比表面積大、傳熱能力強、筆直氣流通道使得氣流阻力損失很小等優點。與傳統蓄熱球相比，蜂窩狀發熱陶瓷更易于實現低氧燃燒、爐溫均勻、傳熱迅速，大大降低氧化損耗和NO_x氣體的殘余量，顯著提高了電熱轉換效率，起到良好的環保節能效果。由于蜂窩狀發熱陶瓷的蓄熱室具有較大的比表面積，可布置數量較多的燒嘴，滿足熱負荷需要。其直氣流通道與傳統蓄熱球的迷宮式通道相比，氣流通道不易發生堵塞，自潔能力較好。但是目前所制作的蜂窩狀發熱陶瓷仍然存在室溫電阻率較大、致密度和硬度較小的缺點，需要進一步進行改進。本申請人對中國專利公報進行了檢索，尚未發現蜂窩狀發熱陶瓷方面的專利申請的報道。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種含有稀土氧化物的蜂窩狀發熱陶瓷及其制備方法，它可以有效解決現有技術中存在的問題，特別是蜂窩狀發熱陶瓷的室溫電阻率較大、致密度和硬度較小的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種含有稀土氧化物的蜂窩狀發熱陶瓷，按照摩爾百分比計算，它由混合陶瓷粉摻雜0.02%～0.1%的Y₂O₃制備而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩爾百分比計算，由96%的MgAl₂O₄、1%～3%的SiO₂和3%～1%的TiO₂組成。

具體的，按照摩爾百分比計算，它由混合陶瓷粉摻雜0.06%的Y₂O₃制備而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩爾百分比計算，由96%的MgAl₂O₄、2%的SiO₂和2%的TiO₂組成。

所述的MgAl₂O₄由摩爾比為1:1的Al₂O₃和MgO反應生成。