專利名稱：一種鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷，尤其是涉及一種鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體。
背景技術(shù)：
目前，具有節(jié)能和環(huán)保雙重功效的蓄熱式高溫空氣燃燒新技術(shù)(HTAC ) 已廣泛用于鋼鐵、石化等各種工業(yè)爐窯蓄熱式加熱爐中，它既能提高燃 燒效果，節(jié)約能源，又能減少有害氣體排^L，降^f氐環(huán)境污染。作為蓄熱 式加熱爐中的關(guān)鍵部件-蓄熱體，其蓄熱式加熱爐性能指標(biāo)和熱效率的高 低直接取決于蓄熱體的性能。20世紀(jì)80年代開發(fā)出的小直徑球狀或點(diǎn)焊 狀瓷球蓄熱體，能使蓄熱式加熱爐結(jié)構(gòu)緊湊,.較好地解決了傳統(tǒng)格子磚 蓄熱體存在的系統(tǒng)體積大、熱效率低的問題；但小直徑球狀或點(diǎn)焊狀乾 球蓄熱體比表面積小，在使用中產(chǎn)生的壓降大，使用受到限制。隨著陶 瓷制備工藝技術(shù)的發(fā)展，近幾年來已開發(fā)出蜂窩陶資，從蜂窩陶資的基 體結(jié)構(gòu)來分類，目前使用的蜂窩陶瓷蓄熱體主要有普通資質(zhì)型、堇青石 型、莫來石型和剛玉型，蜂窩陶瓷蓄熱體的比表面積比瓷球蓄熱體大5 倍以上、傳熱能力比瓷球蓄熱體大4-5倍、氣流阻力只有乾球蓄熱體三 分之一，用蜂窩陶瓷作為蓄熱體應(yīng)用于工業(yè)窯爐蓄熱式加熱爐中，有利 于實(shí)現(xiàn)加熱爐低氧燃燒，使?fàn)t溫均勻，傳熱迅速，降低了工業(yè)窯爐的氧 化燒損，減少了N0x氣體的排放，提高了環(huán)保節(jié)能效果。同時(shí)用蜂窩陶資 作蓄熱體應(yīng)用于工業(yè)加熱爐與資球蓄熱體相比，其蓄熱室體積可大大減
小，因而有利于布置足夠的燒嘴，且蜂窩陶瓷氣流通道不易堵塞，自潔性好，適用性強(qiáng)。但上述這些蜂窩陶瓷蓄熱體在使用還存在一些不足 一是其蜂窩陶瓷蓄熱體耐溫度不高，耐溫度一般在1400。C以下，最高不 超過1450。C，不能適用工程應(yīng)用中經(jīng)常需要蓄熱體在150(TC以上的環(huán)境 下工作；二是熱容量較低， 一般在1300J/KgK以下，耐急冷急熱穩(wěn)定性 較低，不能實(shí)現(xiàn)長久使用，影響蓄熱式加熱爐節(jié)能效果，煙氣排放量較 高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益還不高。發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中蓄熱式加熱爐中蜂窩陶瓷蓄熱體存在的不足，本 發(fā)明的目的是提供一種具有耐高溫、抗腐蝕、熱穩(wěn)定性好、抗壓強(qiáng)度高、 抗渣性強(qiáng)和熱容量大，燃燒效杲好，節(jié)能率高，煙氣排放量低、使用壽 命長的鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶資蓄熱體。本發(fā)明為達(dá)到發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂 窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、ot-Ah03粉、粘土、 MgO、有機(jī)纖維素、桐油、 Cr203粉和Zr02粉組成，其各組份的重量百分比為剛玉粉40-50%、 a-A1203 粉20-30%、粘土5-10%、 MgO3-10%、有機(jī)纖維素3-8%、桐油3-7%、 Cr203 粉3-7%和Zr02粉3-7%,將上述各組份按比例配制混碾擠壓成型后鍛燒而 成，其鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶資蓄熱體化學(xué)成份的重量百分比為A1203 為48-60%、 Si。2為16-25%、 Zr。2為3-7%、 (^203為3-7%和MgO為3-15%， 其雜質(zhì)Fe203《0. 8%、 Na20 + K20 + CaO < 1%。本發(fā)明所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶資蓄熱體的制備方法是1、 將剛玉粉、oc-Al2。3粉、粘土、有機(jī)纖維素、Mg0、 Cr203粉和Zr02 粉按重量百分比例均勻混后，再按比例加入桐油，再加入適量水份在球 磨機(jī)中混碾2-3小時(shí)(以混碾物帶有韌性時(shí)的7JC份量)，再放入粗煉機(jī)中 粗煉2-3次后，陳腐24小時(shí)得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行真空煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中 擠壓成型；3、 將擠壓成型的濕態(tài)新型蜂窩陶瓷蓄熱體放入遠(yuǎn)紅外線爐中干燥定 型成干坯；4、 將新型蜂窩陶瓷蓄熱體千坯裝入鍛燒爐中，在1300-1600。C溫度 下保溫4-8小時(shí)進(jìn)行鍛燒；5、 而后隨爐冷卻或空冷至常溫出爐。本發(fā)明所述鋯4各剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體中加入的Zr02粉是一種 耐高溫、耐磨損和耐腐蝕的惰性無機(jī)非金屬材料，作為陶資釉用材料， 具有熱穩(wěn)定性好，抗龜裂性高，同時(shí)還可作為助色劑顏料，用于調(diào)整蓄 熱體晶體結(jié)構(gòu)；加入的(^203粉也是一種耐高溫，強(qiáng)度大，對氧化鐵粉末 及煙氣中的粉末有較好的抗侵蝕性，減小附著力，熱穩(wěn)定性高。本發(fā)明 由于在蜂窩陶瓷蓄熱體中加入了 &203粉和Zr02粉，使陶乾基體上能產(chǎn)生 了 Cr203和Zr(M雖化相，使蜂窩陶瓷蓄熱體具有抗壓強(qiáng)度高、耐高溫、抗 震熱穩(wěn)定性好、抗渣性強(qiáng)和熱容量大的特性，將其裝入蓄熱式加熱爐中， 不僅能適用加熱爐溫度在1500。C以上高溫環(huán)境下使用，且蓄熱體熱交換 迅速均勻，使蓄熱式加熱爐節(jié)約燃料達(dá)40-70%，提高產(chǎn)量在15%以上，N0x氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低于150°C,大大提高了 蓄熱式加熱爐燃燒效果，節(jié)約了燃料能源，大大減少了有害氣體排放， 延長了蓄熱式加熱爐使用壽命，改善環(huán)境，,高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本發(fā)明所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是 抗壓強(qiáng)度>14MPa， 熱容量(20-1000。C ) /J/KgK: 1300-1500，耐溫度1500-1790°C, 抗震熱穩(wěn)定性(850。C水冷)>11次， 吸水率3-6%, 密度(g/cm3): 2.5-3.具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶t;蓄熱體由剛玉粉、a-A1203 粉、粘土、 MgO、有機(jī)纖維素、桐油、&203粉，Zr02粉組成，其各組份的 重量百分比為剛玉粉45%、 ot-Al2()3粉25y。、粘土 7%、 MgO 6%、有機(jī)纖 維素5%、桐油4%、 CrA粉4%和Zr02粉4%,其鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷 蓄熱體化學(xué)成份的重量百分比為A1A為58.6%、 Si(h為23.5%、 Zr。2為 氛Cn03為4。/。和MgO為8%，其雜質(zhì)0. 5%、 Na20 + K20 + CaO為0. 8%， 并按下列制備方法步驟進(jìn)行制備而成，1、 將剛玉粉、oc-Al》3粉、粘土、有機(jī)纖維素、MgO、 CrA粉和Zr02 粉按實(shí)施例1中所述的重量百分比例均勻混秀，再4姿比例加入桐油，再 加入適量水份(以混碾物帶有韌性時(shí)的水份)，在球磨機(jī)中混碾2-3小時(shí)， 再放入粗煉機(jī)中粗煉2-3次后，陳腐24小時(shí)后得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行真空煉泥后，再》丈入擠壓成型機(jī)中 擠壓成型；3、 將擠壓成型的濕態(tài)新型蜂窩陶覺蓄熱體放入遠(yuǎn)紅外線爐中千燥定 型成干坯；4、 將新型蜂窩陶瓷蓄熱體干坯裝入鍛燒爐中，在1300-1600'C溫度 下保溫4-8小時(shí)進(jìn)行鍛燒；5、 而后隨爐冷卻或空冷至常溫出爐。 本實(shí)施例1經(jīng)檢測各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度15. 3MPa, 熱容量(20-1000匸)/J/KgK: 1420， 耐溫度171(TC, 抗震熱穩(wěn)定性(850。C水冷)13次，吸水率4%， 密度(g/cm3): 3.2實(shí)施例2，所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶資蓄熱體由剛玉粉、oc-Al203 粉、粘土、 MgO、有機(jī)纖維素、桐油、&203粉和Zr02粉組成，其各組份的 重量百分比為剛玉粉50%、 oc-Ah03粉20。/。、粘土 5°/ 、 MgO 3 %、有機(jī)纖 維素3%、桐油7%、 Cr203粉6《和Zr02粉6。/fl，將上述各組份按比例混碾擠 壓成型后鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學(xué)成份的重量 百分比為Ah03為57. 5%、 Si02為24. 3%、 Zr。2為6%、 (^203為6%和1^0 為5%，雜質(zhì)FeA為0. 65°/ 、 Na20 + K20 + CaO為0. 55%,按實(shí)施例1制備方 法步驟制備而成。本實(shí)施例2經(jīng)檢測各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是 抗壓強(qiáng)度16. 2MPa, 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1450, 耐溫度1780°C， 抗震熱穩(wěn)定性(850。C水冷)14次，吸水率3.5%, 密度(g/cm3): 3.4
實(shí)施例3，所述鋯4各剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、a-Al203 .粉、粘土、 Mg0、有機(jī)纖維素、桐油、&203粉和Zr02粉組成，其各組份的 重量百分比為剛玉粉40%、 oc-Ah03粉30。/。、粘土 8%、 Mg0 8%、有機(jī)纖 維素5%、桐油3%、 (^203粉3%和Zr(h粉3%，將上述各組份按比例混碾擠 壓成型后鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶資蓄熱體化學(xué)成份的重量 百分比為Ah03為66. 2%、 Si。2為17. 5%、 Zr-。2為3%、 CrA為3"/。和MgO 為9%，雜質(zhì)Fe20^ 0. 45%、 Na20 + K20 + CaO為0. 6%。按實(shí)施例1制.備方 法步驟制備而成。本實(shí)施例3經(jīng)檢測各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是 抗壓強(qiáng)度14. 8MPa， 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1350， 耐溫度1670°C， 抗震熱穩(wěn)定性(850。C水冷)13次，吸水率5%， 密度(g/cm3): 3.權(quán)利要求
1、一種鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體，其特征是所述鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、α-Al2O3粉、粘土、MgO、有機(jī)纖維素、桐油、Cr2O3粉和ZrO2粉組成，其各組份的重量百分比為剛玉粉40-50％、α-Al2O3粉20-30％、粘土5-10％、MgO 3-10％、有機(jī)纖維素3-8％、桐油3-7％、Cr2O3粉3-7％和ZrO2粉3-7％，將上述各組份按比例配制混碾擠壓成型后鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學(xué)成份的重量百分比為2Al2O3為48-60％、SiO2為16-25％、ZrO2為3-7％、Cr2O3為3-7％、MgO為3-15％，其雜質(zhì)Fe2O3≤0.8％、Na2O+K2O+CaO≤1％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶乾蓄熱體，其 特征是所述剛玉粉、oc-A1A粉、粘土、 MgO、有機(jī)纖維素、桐油、Cr203 粉和Zr02粉各組份的重量百分比為剛玉粉,45%、 a-Ah03粉25%、粘土 7%、 Mg0 6%、有機(jī)纖維素5%、桐油4%、 Cr2(M》4%和Zr。2粉4%,其鋯鉻 剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學(xué)成份的重量百分比為Al203為58. 6°/。、Si02 為23. 5°/。、 Zr。2為4%、 (^203為4。/。和MgO為8%，其雜質(zhì)FeA為0. 5°/。、 Na20 + K20 + CaO為0. 8%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋯鉻剛玉質(zhì)新型蜂窩陶瓷蓄熱體，它由剛玉粉、α-Al₂O₃粉、粘土、MgO、有機(jī)纖維素、桐油、Cr₂O₃粉和ZrO₂粉組成，其各組份的重量百分比為剛玉粉40-50％、α-Al₂O₃粉20-30％、粘土5-10％、MgO 3-10％、有機(jī)纖維素3-8％、桐油3-7％、Cr₂O₃粉3-7％和ZrO₂粉3-7％，其蓄熱體化學(xué)成分重量百分比為Al₂O₃為48-60％、SiO₂為16-25％、ZrO₂為3-7％、Cr₂O₃為3-7％、MgO為3-15％，將其裝入蓄熱式加熱爐中，能適用溫度在1500℃以上環(huán)境下使用，且可節(jié)約燃料達(dá)40-70％，提高產(chǎn)量在15％以上，NO_X氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低于150℃，顯著提高了燃燒效果，大大減少了有害氣體排放，延長了蓄熱式加熱爐使用壽命，改善了環(huán)境，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F28D20/00GK101125751SQ20071003498
公開日2008年2月20日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者施志才, 潘國明, 譚煥斌, 鄔樹其, 鄔梅虎, 鐘余萍 申請人:萍鄉(xiāng)市中天化工填料有限公司