專利名稱：改良的硫酸吸收塔用陶瓷條梁及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對中國專利00112166.9所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁的改進(jìn)，尤其涉及一種抗折強度更好，可制作更長、更薄陶瓷條梁。
背景技術(shù)：
申請人申請的中國專利00112166.9，公開了一種硫磺制酸工藝吸收塔用陶瓷條梁，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，大大提高了氧化鋁陶瓷條梁在硫酸吸收塔中的使用壽命。然而隨著環(huán)保要求的日益提高，直徑在3.5M及以下的中小型硫酸吸收塔由于生產(chǎn)污染大，而逐漸呈淘汰趨勢，取而代之的是塔直徑達(dá)5-8M的大型塔，甚至更大直徑的超大型塔。因而對條梁自身強度及物理性能提出了更高要求，例如要求條梁長度達(dá)1.8-2.5M，同時為了增加塔內(nèi)孔隙率，提高有效吸收空間，對條梁薄度提出了更高要求，厚度要求由現(xiàn)在的65mm減少為55mm、50mm?？陀^上陶瓷產(chǎn)品尺寸過大，其內(nèi)部組織分布的不均勻性，將影響整體理化性能，而原專利所述陶瓷條梁，雖然在氧化鋁瓷如75瓷中添加BaO、ZrO2、V2O5、Li2O，使得氧化鋁瓷抗折強度及耐急冷急熱性都有較大提高，并具有較高的耐H2SO4腐蝕性，可以用于硫酸吸收塔支承填料條梁。但提高陶瓷韌性的重要成份二氧化鋯，因采用鋯英砂微粉，由于產(chǎn)地、微粉形狀、尺寸等客觀上的不一致性，在原料中很難均勻分散，再加上受到球磨及高溫?zé)蛇^程的各種因素影響，因此性能控制困難，很難確保穩(wěn)定高性能，造成制得的陶瓷條梁，不僅抗折強度仍然不夠大(只有180Mpa左右)，耐急冷急熱性仍然不夠高(僅為常溫-230℃通過不開裂)，而且性能極不穩(wěn)定，成品率較低，通常只能制成長約1.5M、厚65mm規(guī)格條梁，此性能指標(biāo)用于中小型硫酸吸收塔尚能滿足要求，但不能滿足大型或超大型吸收塔大規(guī)格(例如2200mm)、薄型(55-50mm)要求，因此仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種抗折強度更高，耐急冷急熱性能更好，并且性能穩(wěn)定，可滿足大規(guī)格、薄型要求的硫酸吸收塔用陶瓷條梁。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述硫酸吸收塔用陶瓷條梁的制備方法。
本發(fā)明經(jīng)大量試驗發(fā)現(xiàn)氧化鋁瓷條梁的抗折強度、耐急冷急熱性，與材料中二氧化鋯的分布均勻性有較大關(guān)系，而采用高溫固相反應(yīng)生成的普通二氧化鋯微粉，不僅形狀、尺寸、分布狀況波動較大，而且由于粒子較大及不均勻性，加上添加量少，很難保證在原料中均勻分散，因而造成產(chǎn)品性能波動較大，極不穩(wěn)定，限止了氧化鋁瓷條梁整體抗折強度及耐急冷急熱性能的進(jìn)一步提高，和規(guī)格加大，不能確保在大型塔中穩(wěn)定可靠使用。因此，本發(fā)明針對上述問題，經(jīng)大量試驗確認(rèn)采用納米二氧化鋯，替代原有二氧化鋯微粒，可使氧化鋁陶瓷條梁抗折強度及耐急冷急熱性能大大提高，從而滿足大型及超大型硫酸吸收塔對陶瓷條梁的要求。具體說，本發(fā)明硫酸吸收塔用陶瓷條梁，包括在Al2O3、SiO2、CaO、MgO組成的氧化鋁瓷中，加入1-3％(重量)的BaO，8-11％的ZrO2，0-0.5％的V2O5，0-0.2％的Li2O，其特征在于所說ZrO2為納米ZrO2。
本發(fā)明中，組成氧化鋁瓷的CaO、MgO、SiO2，Al2O3含量范圍為通常公知，例如組成75瓷、85瓷所需相應(yīng)量，本發(fā)明無特別限定，它可以采用75瓷、85瓷公知配比。
本發(fā)明經(jīng)進(jìn)一步試驗，得到可只用2-6％的納米ZrO2替代部分ZrO2，就能基本滿足本發(fā)明性能要求，而且成本可大幅度下降，能進(jìn)入實用，從而避免全部采用納米級ZrO2造成成本太大的缺陷。
本發(fā)明陶瓷條梁的制備，包括將納米ZrO2加入乙二醇分散劑中超聲處理呈懸濁液，再加入羧甲基纖維素鈉懸浮劑制成穩(wěn)定懸濁液，將所需原料按比例混合粉碎至平均中位粒徑＜7μ，最大粒徑＜15μ，然后與納米二氧化鋯懸濁液混合加入球磨機中混球，壓濾后經(jīng)真空度大于等于98％的真空練泥機上煉泥并擠出成型，干燥后在1450-1480℃燒結(jié)至吸水率小于0.2％。
原料的細(xì)?；瘻p少了大顆粒對材質(zhì)性能的影響，有利于各礦物在高溫中的固相反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品的機械強度，還可降低產(chǎn)品的燒結(jié)溫度，本發(fā)明泥料細(xì)度最好為平均中位粒徑＜5μ，最大粒徑＜10μ。高真空煉泥及成型，不僅使泥坯均勻化，消除泥坯中氣泡，提高泥坯的密度，而且還可以提高泥坯的可塑性，防止成型產(chǎn)品分層開裂，泥坯致密度高，也有利于提高產(chǎn)品的抗折強度；充分燒結(jié)使吸水率小于0.2％，降低了產(chǎn)品的吸水性，對提高產(chǎn)品機械強度及提高耐腐蝕性能，延長使用壽命也有積極作用。此外，本發(fā)明還可在泥料組成中外加0.1-1％TiO2燒結(jié)促進(jìn)劑，可使燒結(jié)溫度降低20-50℃，并且減少玻璃相，有利于提高抗腐蝕性。
為有效防止泥坯干燥過程中的不均勻收縮，造成坯體開裂而報廢，本發(fā)明擠出成型泥坯的干燥最好采取二步干燥法，當(dāng)條梁坯體含水率大于8％時，采取保濕干燥，以降低泥坯表層與內(nèi)層濕度梯度，防止干燥過快造成開裂，保濕干燥最好在相對濕度大于50-80％環(huán)境下進(jìn)行；當(dāng)條梁坯體含水率小于8％時，可以采取強制干燥，以加速干燥進(jìn)程，縮短干燥時間，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。坯體最好干燥至含水率小于2％入窯爐燒成，可提高產(chǎn)品燒結(jié)成品率。
本發(fā)明硫酸吸收塔用陶瓷條梁，由于采用納米二氧化鋯替代普通二氧化鋯，從而使少量添加的二氧化鋯能更均勻分散到原料中，充分發(fā)揮二氧化鋯對提高氧化鋁瓷抗折強度及耐急冷急熱性能的積極作用，尤其是采用2-6％的納米ZrO2替代部分ZrO2，不僅性能能滿足使用要求，而且成本可大幅度降低，能進(jìn)入實用。本發(fā)明陶瓷條梁不僅自身強度更高，抗折強度可達(dá)197-215MPa，而且耐急冷急熱性能更好，250℃-20℃水三次熱交換不開裂，并且性能穩(wěn)定，生產(chǎn)可控性好，成品率高，可以適合制作更長(2200-2700mm)、更薄(50-55mm)陶瓷條梁，滿足大型硫酸吸收塔使用要求。
以下結(jié)合二個具體實施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實施方法實施例1本發(fā)明陶瓷條梁，有70％Al2O3，1.8％白云石，3％BaCO3，0.1％TiO2，10％ZrSiO4，2％鋰輝石，0.2％V2O5，10％粘土，3％納米ZrO2組成。將3％納米ZrO2加入乙二醇分散劑(例如10-20％)超聲分散約30分鐘呈懸濁液，再加入羧甲基纖維素鈉(例如0.5-1％)超聲3-5分鐘，形成穩(wěn)定的懸濁液備用。將其他原料預(yù)處理后，與納米ZrO2懸浮液、水混合球磨至平均中位粒徑＜5μ，最大粒徑＜10μ，壓濾得到的濾餅，送入真空度大于98％煉泥機充分煉泥，結(jié)束后更換煉泥機模頭，在真空度大于98％的真空練泥機上擠出成型，制成截面5.5cm×26.5cm，長2.5M的陶瓷條梁。在大于80％的濕度條件下保濕干燥至含水率小于8％，然后強制干燥至含水率小于1％，送入窯爐燒至1470±5℃保溫4-6小時，至吸水率小于0.2％。制得的陶瓷條梁機械抗折強度達(dá)197Mpa，耐急冷急熱250℃-20℃水三次不開裂，耐H2SO4腐蝕性達(dá)98.5％。
實施例2本發(fā)明陶瓷條梁有72％Al2O3，2.5％白云石，2.3％BaCO3，0.5％TiO2，10％ZrSiO4，5.2％納米ZrO2，8％粘土組成。制備方法同上，其中燒成溫度1450±5℃，保溫3-5小時。制得的陶瓷條梁機械抗折強度達(dá)215Mpa，耐急冷急熱250-20℃三次通過不開裂，耐H2SO4腐蝕性達(dá)98.7％，厚度5.0cm，長2.5M。
此外，基體配方還可以采用其它Al2O3含量大于75的氧化鋁瓷配方。
權(quán)利要求
1.一種硫酸吸收塔用陶瓷條梁，包括在Al2O3、SiO2、CaO、MgO組成的氧化鋁瓷中，加入1-3％(重量)的BaO，8-11％的ZrO2，0-0.5％的V2O5，0-0.2％的Li2O，其特征在于所說ZrO2為納米ZrO2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁，其特征在于所說納米ZrO2為2-6％。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，包括將納米ZrO2加入乙二醇分散劑中超聲處理呈懸濁液，再加入羧甲基纖維素鈉懸浮劑制成穩(wěn)定懸濁液，將所需原料按比例混合粉碎至平均中位粒徑＜7μ，最大粒徑＜15μ，然后與納米二氧化鋯懸濁液混合加入球磨機中混球，壓濾后經(jīng)真空度大于等于98％的真空練泥機上煉泥并擠出成型，干燥后在1450-1480℃燒結(jié)至吸水率小于0.2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，其特征在于所說泥料平均中位粒徑＜5μ，最大粒徑＜10μ。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，其特征在于所說泥坯干燥在含水率大于8％時，采取保濕干燥；當(dāng)泥坯含水率小于8％時，強制干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，其特征在于坯體干燥至含水率小于2％入窯爐燒成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，其特征在于泥料組成中外加0.1-1％TiO2燒結(jié)促進(jìn)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁制備方法，其特征在于所說擠出成型是在真空練泥機上進(jìn)行，真空度大于等于98％。
全文摘要
本發(fā)明是對中國專利00112166.9所述硫酸吸收塔用陶瓷條梁的改進(jìn)，包括在Al
文檔編號C01B17/69GK1807342SQ200510038138
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者汪伯川, 何衛(wèi)平, 馮家迪 申請人:江蘇省宜興非金屬化工機械廠