[發明專利]一種耐高溫低顯氣孔率蜂窩陶瓷蓄熱體的制備方法

在審

• 申請號: 201711161696.6
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107879752A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 龍仕冬;林茂蘭;張建初
• 申請（專利權）人: 常州市好利萊光電科技有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/626;C04B38/00
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技術領域

本發明涉及蓄熱材料制備技術領域，具體涉及一種耐高溫低顯氣孔率蜂窩陶瓷蓄熱體的制備方法。

背景技術

近年來，能源循環利用已成為全世界各國研究的熱點。我國由于人均能源資源短缺，環境容量有限，生態脆弱，極大的制約我國的可持續發展。其中工業窯爐是我國耗能大戶，約占全國總能耗的25％，能源利用率低是造成工業爐耗能大的主要原因之一。與發達國家的工業爐相比，國內的工業窯爐平均熱效率要低20％左右，浪費的能源相當于2億噸標準煤，可見工業窯爐節能潛力是十分巨大的。

傳統的蓄熱室內采用格子磚為蓄熱體，但傳熱效率低，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。蜂窩陶瓷是近三十年來開發的一種結構似蜂窩形狀的新型陶瓷產品，蜂窩陶瓷由于具有比表面積大、熱容量大、熱脹系數小、耐溫性能好和耐腐蝕性強等特點，而被廣泛應用。特別是在蓄熱式燃燒技術領域方面，由于其良好的蓄放熱性能、高溫性能、抗熱沖擊性能和自潔性等，而被廣泛應用于高爐、平爐、大型鋼錠加熱爐和玻璃窯爐的余熱回收中。

但是，蜂窩陶瓷蓄熱體在使用過程中還存在一些不足之處：一是蜂窩陶瓷蓄熱體耐溫度不高，耐溫度一般在1400℃以下，最高不超過1450℃，不能適用工程應用中經常需要蓄熱體在1500℃以上的環境下工作；二是由于蜂窩陶瓷蓄熱體所含顯氣孔率高，在使用過程中，蜂窩陶瓷蓄熱體與廢氣的接觸面積大，因此會受到一些酸性或堿性的廢氣的腐蝕，使蓄熱體出現腐蝕粉化現象，耐壓強度下降，嚴重時蓄熱體會堵孔或碎裂。

因此，發明一種能夠耐高溫且顯氣孔率低，熱膨脹系數低的新型蜂窩陶瓷，對蓄熱材料制備技術領域具有積極的意義。

發明內容

本發明主要解決的技術問題，針對目前常見的蜂窩陶瓷蓄熱體耐高溫性差，耐溫度一般在1400℃以下，并且熱膨脹系數高，所含顯氣孔率高，在使用過程中，蜂窩陶瓷蓄熱體與廢氣的接觸面積大，因此會受到一些酸性或堿性的廢氣的腐蝕，使蓄熱體出現腐蝕粉化現象，耐壓強度下降，嚴重時蓄熱體會堵孔或碎裂的缺陷，提供了一種耐高溫低顯氣孔率蜂窩陶瓷蓄熱體的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種耐高溫低顯氣孔率蜂窩陶瓷蓄熱體的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）將鋁礬土和質量分數為20%的硅酸鈉溶液依次裝入超聲振蕩儀中，超聲振蕩處理20～30min得到混合液，用濃度為1mol/L鹽酸調節混合液pH至5.5～6.0，繼續超聲振蕩反應40～50min；

（2）待上述振蕩反應結束后，得到反應液，對反應液加熱升溫，保溫反應3～5h后過濾分離得到濾渣，將濾渣和濃度為0.5mol/L檸檬酸溶液以及硼化鎳混合后得到混合物；

（3）將上述混合物裝入高壓反應釜中，攪拌反應1～2h，過濾分離得到反應濾渣，將反應濾渣和氫氧化鈉混合后移入馬弗爐中，保溫反應1～2h，得到改性鋁礬土；

（4）按重量份數計，稱取40～50份上述改性鋁礬土、25～35份納米二氧化硅、1～2份氧化鈣放入氣流磨中研磨粉碎1～2h后過200目篩得到混合粉末，再向混合粉末中加入3～5份羧甲基纖維素、1～2份桐油、10～12份水攪拌混合20～30min得到泥料；

（5）將上述泥料經擠出機真空煉泥10～15次，煉泥結束后用塑料薄模密封，30～40h，將陳腐泥料用擠出機通過規格為：橫截面為圓形，孔型為方形，孔密度為100孔/cm²的模具擠壓成型，擠出壓力為20～25MPa，將擠出的泥料用鉬絲切割成長度為80mm的蜂窩陶瓷坯體；

（6）將上述蜂窩陶瓷坯體自然晾干后放入高溫電阻爐中，保溫燒結6～8h后自然冷卻至室溫，經砂輪打磨使端面平整光滑，即得耐高溫低顯氣孔率蜂窩陶瓷蓄熱體。

步驟（1）中所述的鋁礬土和質量分數為20%的硅酸鈉溶液的質量比為1:5，超聲振蕩處理的功率為200～300W。

步驟（2）中所述的加熱升溫至150～200℃，濾渣和濃度為0.5mol/L檸檬酸溶液以及硼化鎳的量比為10:50:1。

步驟（3）中所述的攪拌反應的溫度為200～300℃，攪拌反應的壓力為2.0～3.0MPa，反應濾渣和氫氧化鈉的質量比為10:1，保溫反應的溫度為400～500℃。

步驟（4）中所述的真空煉泥份真空度為0.09MPa，陳腐的溫度為20～30℃。