專利名稱：鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料，尤其是涉及一種鋯質(zhì)蜂窩陶乾體。背景4支術(shù)在鋼鐵、石化等各種工業(yè)爐窯蓄熱式工業(yè)加熱爐中，蜂窩陶乾體是蓄熱 式工業(yè)加熱爐理想的陶蓄熱材料，它既能提高燃燒效果，節(jié)約能源，又能減 少有害氣體排放，降低環(huán)境污染。作為蓄熱式工業(yè)加熱爐中的關(guān)鍵部件一陶 瓷蓄熱體，其蓄熱式加熱爐性能指標(biāo)和熱效率的高低直接取決于陶瓷蓄熱體的性能。隨著陶瓷制備工藝技術(shù)的發(fā)展，近幾年來(lái)已開(kāi)發(fā)出蜂窩陶t:,從蜂 窩陶瓷的基體結(jié)構(gòu)來(lái)分類，目前使用的蜂窩陶瓷蓄熱體主要有堇青石型、莫 來(lái)石型和剛玉莫來(lái)石型，蜂窩陶乾蓄熱體的比表面積比乾球蓄熱體大5倍以 上、傳熱能力比瓷球蓄熱體大4-5倍、氣流阻力只有瓷球蓄熱體三分之一， 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)用蜂窩陶瓷作蓄熱體應(yīng)用于工業(yè)加 熱爐與瓷球蓄熱體相比，其蓄熱室體積可大大減小，因而有利于布置足夠的 燒嘴，且蜂窩陶資氣流通道不易堵塞，自潔性好，適用性強(qiáng)。但上述蜂窩陶 瓷蓄熱體在使用還存在一個(gè)主要問(wèn)題蜂窩陶瓷蓄熱體耐溫度還不夠高，一 般堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷體的最高使用溫度為1250°C,莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷體的最 高使用溫度為1350。C,而剛玉莫來(lái)石質(zhì)蜂窩陶瓷體的最高使用溫度為1450°C,蓄熱體在1500。C以上的環(huán)境下工作。由于 上述三種類型的陶瓷體最高使用溫度偏低，在150(TC以上環(huán)境中^f吏用時(shí)，容 易使堇青石、莫來(lái)石和剛玉莫來(lái)石質(zhì)陶瓷體，尤其是堇青石和莫來(lái)石質(zhì)陶瓷 體使用壽命降低，陶乾體表面層易脫落和開(kāi)裂，從而降低了陶瓷體的熱穩(wěn)定 性、抗腐蝕性和導(dǎo)熱性。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中蓄熱式工業(yè)加熱爐中蜂窩陶瓷體存在的不足，本發(fā) 明的目的是提供一種最高使用溫度可達(dá)170(TC、抗腐蝕、熱穩(wěn)定性好、使用 壽命長(zhǎng)的鋯質(zhì)蜂窩陶資體。本發(fā)明為達(dá)到發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是所述鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體包括 下列原料組份10-50%的陶乾原料、10-50°/。的a-AlA粉、10-30%的粘土、 3-10% 的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、3-7%的粘合劑和3-7%的Zr02粉，經(jīng)J求磨混碾、 擠出成型、干燥焙燒而成。所述陶瓷原料為堇fr石、莫來(lái)石或剛玉莫來(lái)石粉。本發(fā)明所述鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體包括堇青石、莫來(lái)石和剛玉莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂 窩陶瓷體，它們分別采用下列原料經(jīng)J求磨混碾、擠出成型、干燥焙燒而成。所述堇青石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體原料組份包括30-50%的堇青石粉、10-30% 的a-八1203粉、10-30%的高嶺土、 3-10。/o的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、3-7%的桐 油和3-7%的Zr。2粉;所述莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體原料組份包括20-40%的莫來(lái)石粉、20-40% 的a—Al力3粉、10-30%的高嶺土、 3-10y。的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、3—7%的桐油和3-7%的Zr02粉；所述剛玉莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體原料組份包括10- 3 0%的剛玉莫來(lái)石 粉、0-50y。的oc-Ah03粉、10-30%的高呤土、 3-10。/o的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、 3-7%的桐油和3-7%的Zr024分。本發(fā)明所述鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體的制備方法是1、 將堇青石、莫來(lái)石或剛玉莫來(lái)石粉、0141203粉、高嶺土、有機(jī)纖維 素、MgO和ZrO^分按重量百分比例均勻混后，再按比例加入桐油，再加入適量(以混碾物帶有韌性時(shí)的7jC份量)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)得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中擠壓成型；3、 將擠壓成型的濕態(tài)蜂窩陶瓷體i文入遠(yuǎn)紅外線爐中干燥定型成干坯；4、 將蜂窩陶瓷體干坯裝入鍛燒爐中，在1500-1700。C高溫下保溫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)明所述鋯質(zhì)蜂窩陶資體中加入的Zr(U分是一種耐高溫、耐磨損和耐 腐蝕的惰性無(wú)機(jī)材料，其熱穩(wěn)定性好，抗龜裂性高，由于在蜂窩陶乾蓄熱體 中加入了 Zr02粉,使陶資基體上能產(chǎn)生了 ZrO,強(qiáng)化相，可改變陶資體的晶體結(jié) 構(gòu)，使蜂窩陶資體具有抗壓強(qiáng)度高、耐高溫、化學(xué)熱穩(wěn)定性好、抗腐蝕能力 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 150(TC以上高溫環(huán)境下使用，且加熱爐熱交換迅速均勻，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，NOx氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低于15(TC,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(zhǎng)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3土?xí)б?，因而，推廣應(yīng)用具有廣闊的市場(chǎng)前景和^f吏用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，所述剛玉莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體由20%的剛玉莫來(lái)石4分、45% 的a-Ah03粉、15%的高嶺土、 5%的MgO、 4%的有機(jī)纖維素、5%的桐油和6%的 ZrO^分；其化學(xué)成份A1A為60. 78°/。、 Si02為21.25%、 Zr02為5. 61°/。、 MgO為 5. 17%， CaO為5. 36%,雜質(zhì)Fe20) 0. 68%、 Na20 + K20為0. 75%,并按本下述制 備方法步驟進(jìn)行制備而成。1、 將剛玉莫來(lái)石粉、a-Al力3粉、高嶺土、有機(jī)纖維素、MgO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(以混碾物 帶有韌性時(shí)的水份量)，s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)得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中擠壓成型；3、 將擠壓成型的濕態(tài)蜂窩陶瓷體放入遠(yuǎn)紅外線爐中干燥定型成干坯；4、 將蜂窩陶瓷體干坯裝入鍛燒爐中，在1500-1700。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(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度17. 6MPa, 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1510, 耐溫度170(TC, 抗震熱穩(wěn)定性(85(TC水冷)15次。實(shí)施例2,所述堇青石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體由40°/。的堇青石4分、20°/。的a-A1203 粉、20°/。的高嶺土、 6X的Mg0、 5%的有機(jī)纖維素、4°/。的桐油和5%的Zr0d分；其 化學(xué)成份A1A為40. 98%、 Si。2為40. 44°/" Zr。2為4. 56%、 Mg0為6. 67%, Ca0 為5. 46%,雜質(zhì)Fe2。3為0. 57%、 Na20 + K20為0. 81%,并按本發(fā)明所述的制備方 法步驟進(jìn)行制備而成。本實(shí)施例2經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是 抗壓強(qiáng)度15. 3MPa, 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1420, 耐溫度1590X:， 抗震熱穩(wěn)定性(850。C水冷)13次。實(shí)施例3,所述莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體由30%的莫來(lái)石粉、30%的"41203 粉、20%的高峻土、 6。/。的MgO、 5%的有機(jī)纖維素、4%的桐油和5%的Zr02粉；其 化學(xué)成份入1203為57. 78°/。、 Si。2為24. 25%、 Zr。2為4. 61%、 MgO為6. 17%， CaO 為5. 36%,雜質(zhì)FeA為0. 59%、 Na20 + K20為0. 75%,并4姿本發(fā)明所述的制備方 法步驟進(jìn)行制備而成。'本實(shí)施例3經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是 抗壓強(qiáng)度16. 2MPa， 熱容量(20-IOO(TC ) /J/KgK: 1450， 耐溫度165(TC, 抗震熱穩(wěn)定性(85(TC水冷)14次。
權(quán)利要求
1、鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體，其特征在于它包括下列原料組份10-50％的陶瓷原料、10-50％的α-Al2O3粉、10-30％的粘土、3-10％的MgO、3-8％的有機(jī)纖維素、3-7％的粘合劑和3-7％的ZrO2粉，并按下述方法步驟制備而成，(1)、將陶瓷原料、α-Al2O3粉、粘土、有機(jī)纖維素、MgO和ZrO2粉均勻混后，再加入粘合劑，再加入適量水份，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)得到泥料；(2)、將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再放入擠壓成型機(jī)中成型；(3)、將擠壓成型的濕態(tài)蜂窩陶瓷體放入遠(yuǎn)紅外線爐中干燥定型成干坯；(4)、將蜂窩陶瓷體干坯裝入鍛燒爐中，在1500-1700℃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。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體，其特征在于所述鋯質(zhì)蜂窩 陶瓷體為剛玉莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體，它包括10-30%的剛玉莫來(lái)石粉、 30-50%的oc-人1203粉、10-30"/,的高呤土、 3-10%的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、3-7% 的桐油和3-7°/。的ZrO^分。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋯質(zhì)蜂窩陶乾體，其特征在于所述鋯質(zhì)蜂窩 陶瓷體為莫來(lái)石型鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體，它包括20-40%的莫來(lái)石4分、20-40%的" -AIA粉、10-30%的高嶺土、 3-1(T/。的MgO、 3-8%的有機(jī)纖維素、3-7%的桐油和 3-7%的Zr02粉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了鋯質(zhì)蜂窩陶瓷體，它包括下列原料組份陶瓷原料、α-Al₂O₃粉、粘土、MgO、有機(jī)纖維素、粘合劑和ZrO₂粉，將上述原料按重量百分比例均勻混后，再加入粘合劑和適量水份，經(jīng)球磨混碾，陳腐得到泥料；將泥料放入真空煉泥機(jī)中進(jìn)行煉泥后，再擠壓成型的濕態(tài)蜂窩陶瓷體放入遠(yuǎn)紅外線爐中干燥定型成干坯；將蜂窩陶瓷體在1500-1700℃溫度下鍛燒，而后冷卻出爐。它不僅能適用加熱爐溫度在1500℃以上高溫環(huán)境下使用，且加熱爐熱交換迅速均勻，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，NO_X氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低于150℃，大大提高了蓄熱式加熱爐燃燒效果，節(jié)約了燃料能源，減少了有害氣體排放，延長(zhǎng)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)C04B35/10GK101323537SQ20081009256
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者朱根源 申請(qǐng)人:朱根源