專利名稱：復(fù)合陶瓷太陽板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱體的制造方法，具體說是關(guān)于復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板的制造方法，更詳細(xì)地說是關(guān)于利用工業(yè)廢棄物一提釩尾渣為原料或原料之一作為太陽能吸收材料與通常陶瓷相結(jié)合使其成為復(fù)合型太陽能集熱板的方法。
(二)
背景技術(shù)：
太陽能利用主要分為光電利用、光熱利用方式，目前光熱利用主要是太陽能熱水器，太陽能熱水器分為悶曬式和循環(huán)式，循環(huán)式效率較高，其集熱體主要采用金屬管板式集熱體和真空玻璃管式集熱體，兩者均存在以下不足l.金屬管板式集熱體主要采用銅、鋁等材料，真空玻璃管集熱體結(jié)構(gòu)和制造工藝相對復(fù)雜，以每平方米吸熱面積計(jì)算兩者的價(jià)格都比較高。2.兩者均采用低溫涂覆的黑色陽光吸收涂料，在長期的陽光作用下會有一定程度的老化使陽光吸收率衰減，是導(dǎo)致效率和壽命問題的原因之一。3.由于材料和結(jié)構(gòu)的原因難與建筑物結(jié)合為一體。
以前生產(chǎn)黑色陶瓷必須加入Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Fe等第四周期過渡元素，價(jià)格十分昂貴，中國專利CN85102464敘述了以提釩尾渣為原料之一生產(chǎn)各種黑色陶瓷制品的方法，這種黑色陶瓷稱作釩鈦黑瓷，本發(fā)明是對上述方法的改進(jìn)和發(fā)展。
釩鈦黑瓷被陽光照射時(shí)會大量吸收陽光中的能量，陽光吸收率可達(dá)0.9，經(jīng)試驗(yàn)，在緯度37度地區(qū)，夏日晴天1平方米釩鈦黑瓷太陽板可將10 kg水加熱至IO(TC。釩鈦黑瓷被加熱時(shí)會發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線，具有較高的紅外輻射率，水是紅外敏感物質(zhì)，釩鈦黑瓷太陽板內(nèi)壁發(fā)射的遠(yuǎn)紅外射線對提高釩鈦黑瓷太陽能熱水器效率是有益的，這點(diǎn)與通常太陽能集熱體只是將黑色太陽能吸收涂料覆蓋在集熱體的外表面是不同的。釩鈦黑瓷是優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換材料。釩鈦黑瓷黑色純正，理化性能優(yōu)良，目前大量用于生產(chǎn)實(shí)心的表面磨光的建筑裝飾板，生產(chǎn)成本低廉，其銷售額已達(dá)到數(shù)億元，釩鈦黑瓷裝飾板厚度約IO毫米，不磨光的毛板售價(jià)每平方米25 30元，釩鈦黑瓷裝飾板只是利用釩鈦黑瓷黑色純正、裝飾效果沉穩(wěn)、莊重這一特性，而其本身具有的光熱轉(zhuǎn)換特性尚未得到充分的開發(fā)和利用。釩鈦黑瓷強(qiáng)度高、抗折強(qiáng)度45
lOO即a，比普通瓷質(zhì)磚幾乎高一倍，制造成本低廉、不腐蝕、不老化、不退色、無毒、無害、無放射性，經(jīng)上千度溫度燒制而成，經(jīng)加速老化，未發(fā)現(xiàn)陽光吸收率衰減問題，可具有幾乎永久的使用壽命，非常適合制造太陽能集熱體，易與建筑結(jié)合，用于太陽能房頂，其強(qiáng)度是 普通瓦片十倍左右，使用時(shí)間可與建筑同壽命。
復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板的壁厚約5毫米，若以目前釩鈦黑瓷裝飾板規(guī)模生產(chǎn)，其每 平方米售價(jià)可能實(shí)現(xiàn)約100元。真空玻璃管式集熱體，以所占面積計(jì)算，目前每平方米約300 元，以黑色面投影面積計(jì)算則每平方米約600元。
中國現(xiàn)有建筑面積400億平方米，房頂面積約100億平方米，每年新建建筑20億平方米， 房頂約5億平方米，建筑用能數(shù)量巨大，主要用于夏季空調(diào)、冬季取暖和生活用熱水，化石 能源緊缺，充分利用可再生能源是總體趨勢。近年開發(fā)的吸收式空調(diào)已可將溫度大于65'C的 熱水的能量轉(zhuǎn)換制取溫度低于25'C的冷風(fēng)，用于夏季空調(diào)。冬季陽光可以將太陽能集熱板內(nèi) 的空氣加熱到30'C以上作為暖氣供應(yīng)建筑取暖。太陽能是不穩(wěn)定的，稀薄的能源，每平方米 功率上限約l千瓦左右，中國城市居民戶均房頂面積約15平方米，農(nóng)村約100平方米，要利 用人陽能實(shí)現(xiàn)夏季空調(diào)、冬季取暖，必須提供廉價(jià)、長壽、高效、易與建筑結(jié)合的太陽能集 熱體，釩鈦黑瓷太陽板有可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但是釩鈦黑瓷以提釩尾渣為主要原料，目前釩 的需求量和生產(chǎn)量都不大，導(dǎo)致提釩尾渣產(chǎn)出量有一定限度，所以開發(fā)以釩鈦黑瓷為內(nèi)外表 面層、以常規(guī)陶瓷為基體的復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板，以使提釩尾渣得到更有效的利用， 是非常必要的。中國年產(chǎn)陶瓷墻地磚約40億平方米，其中投影面積大于0.2平方米的瓷質(zhì)磚 約10億平方米，因此年產(chǎn)數(shù)億平方米外表面或內(nèi)外表面為釩鈦黑瓷，基體為通常陶瓷的復(fù)合 陶瓷中空太陽能集熱板是可能做到的，也是非常需要和必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是充分利用有限資源，開發(fā)釩鈦熏瓷光熱轉(zhuǎn)換性能，制造低成本的復(fù)合陶 瓷中空太陽能集熱板，復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板是以普通陶瓷原料用塑性擠制法擠出成型 的陶瓷中空板為基體，以釩鈦黑瓷為表面層的陶瓷質(zhì)的具有進(jìn)出口的中空板沐制品，在陽光 照射下，太陽能被釩鈦黑瓷吸收、傳遞并加熱空腔內(nèi)的水、空氣或其他流體，使流體升溫， 流體中的熱能可被人們利用，上述集熱板單板投影面積大于0. 2平方米。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的-
以通常陶瓷原料經(jīng)球磨、濾泥、練泥、陳腐，由真空擠制機(jī)擠制方法擠出成型為多孔通 孔板，經(jīng)加工使通孔在兩端處互相連通，兩端粘接同種材質(zhì)的堵頭和進(jìn)出口成為陶瓷中空板 素坯，素坯經(jīng)素?zé)蠓Q作陶瓷中空板坯體，將工業(yè)廢棄物一提釩尾渣或提釩尾渣與其它陶瓷 原料的混合物磨成泥漿，將上述泥漿覆蓋在陶瓷中空板素坯或經(jīng)過素?zé)呐黧w的外表面或內(nèi) 外表面上，將上述覆蓋了泥漿的素坯或坯體經(jīng)干燥、燒成，即得到基體是普通陶瓷，表面層 是釩鈦黑瓷的復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。上述提釩尾渣是指釩鈦磁鐵礦經(jīng)熔煉得到含釩鐵水，含釩鐵水經(jīng)吹煉得到釩渣，釩渣 加入輔料進(jìn)行焙燒，將焙燒料進(jìn)行濕法浸取提釩，提取釩后所剩余的殘?jiān)礊樘徕C尾渣，以 提釩尾渣為全部原料或原料之一制造的黑色陶瓷稱作釩鈦黑瓷。
上述泥漿是指由單獨(dú)提釩尾渣磨制而成的泥漿，其中提釩尾渣占10CW，細(xì)度是100 400 目，上述泥漿也可以是提釩尾渣與其它普通陶瓷原料混合后磨制的泥漿，其中提釩尾渣占30 100% (重量)，細(xì)度為100 400目。
將泥漿覆蓋在陶瓷中空板素坯或經(jīng)過素?zé)呐黧w外表面上的方法可以采用多種方法，如 噴涂、噴淋、浸漬等方法。
將泥漿覆蓋在陶瓷中空板素坯或經(jīng)過素?zé)呐黧w內(nèi)表面上的方法可以采用以下方法
1. 將泥漿用噴涂、浸漬的方法覆蓋在由真空擠制機(jī)擠出的多孔通孔板的內(nèi)、外表面上，然后 在兩端粘接堵頭和進(jìn)出口形成陶瓷中空板素坯。
2. 將泥漿注入陶瓷中空板素坯或素?zé)呐黧w內(nèi)，保持一段時(shí)間后放掉泥漿，使內(nèi)表面吸附覆 蓋一層泥漿。
3. 將泥漿霧化，使泥漿成為懸浮在氣流中的微小顆粒，將霧化后的泥漿隨氣流注入中空板素 坯或坯體內(nèi)，使內(nèi)表面覆蓋一層泥漿。
通常陶瓷表面層采用陶瓷釉，陶瓷釉是玻璃體，是在陶瓷基體上覆蓋的低熔點(diǎn)物質(zhì)，高 溫時(shí)表面層熔融、流動(dòng)，形成光滑表面。太陽能吸收層要求表面黑色、粗糙、多孔，以利于 保持較高的陽光吸收率，不允許表面層熔融成為玻璃體形成光滑釉面。
復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板的基體是用普通陶瓷原料制造的陶瓷中空板，表層是黑色、 粗糙、布滿微小孔洞的釩鈦黑瓷，調(diào)整陶瓷中空板的配方和原料細(xì)度可以使其燒成溫度控制 在1100 130(TC之間的適當(dāng)溫度，同樣調(diào)整釩鈦黑瓷的配方和原料細(xì)度也可使釩鈦黑瓷表面 層的燒成溫度控制在1100 1300'C之間的適當(dāng)溫度，可以使構(gòu)成表面層的釩鈦黑瓷燒結(jié)成瓷 而不使其熔融、流動(dòng)成為光滑、反光的釉面?？梢詫⑻沾芍锌瞻迮c釩鈦黑瓷表面層調(diào)至相同 的燒結(jié)溫度，使兩者一次燒成，也可以先燒制陶瓷中空板然后再在陶瓷中空板表面覆蓋釩鈦 黑瓷泥漿層后再燒制釩鈦黑瓷表面層。
釩鈦黑瓷是光熱轉(zhuǎn)換材料，釩鈦黑瓷受熱時(shí)會發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線，水是紅外敏感物質(zhì)，紅 外射線對水的加熱效率較高，所以當(dāng)復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板采用水為流體時(shí)，在中空板 內(nèi)表面覆蓋釩鈦黑瓷會提高集熱體的效率。
在提釩尾渣供不應(yīng)求的情況下，也可用Co、 Ni、 Cr、 Mn、 Fe等第四周期元素化合物代替 提釩尾渣用于以普通陶瓷原料制造的以擠出法成型的陶瓷中空板的內(nèi)外表面層。 以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的特點(diǎn)


圖1表示以普通陶瓷原料用塑性成型為多孔通孔板1，經(jīng)加工成為兩端通孔相連的通孔 板2，兩端粘接具有進(jìn)出口的堵頭3成為陶瓷中空板素坯4。
圖2表示泥漿5經(jīng)插入通孔板2的泥漿噴管6將泥漿噴涂覆蓋在通孔板2的內(nèi)表面。 圖3表示通孔板2在泥漿槽7中浸漬，使泥漿5覆蓋在通孔板2的內(nèi)外表面上。 圖4表示泥槳5或霧化泥漿8從陶瓷中空素坯板的下孔注入，到達(dá)上孔使泥漿5覆蓋在 陶瓷中空素坯板的內(nèi)表面上。
圖中
1—多孔通孔板2—兩端通孔相連的通孔板3—具有進(jìn)出口的堵頭4—陶瓷中空板素坯 5—泥漿 6—泥漿噴管 7—泥漿槽 8—霧化泥漿
(五)具體實(shí)施方案 實(shí)施例
1. 以普通陶瓷原料粘土、石英、長石經(jīng)粉碎、球磨成為普通陶瓷泥漿，過200目振動(dòng)篩后用 壓濾去掉多余水分成為泥餅，經(jīng)粗練后用真空練泥機(jī)擠成泥段進(jìn)陳腐房陳腐，然后用真空 擠制機(jī)擠出成型為寬度500毫米，厚度38毫米、中間有12個(gè)孔、孔壁厚度5毫米、長度 1000毫米的多孔通孔板，去掉多孔通孔板兩端的局部間壁，使通孔兩端相連，成為孔端 頭相連的通孔板，此通孔板兩端粘接同樣材質(zhì)的具有進(jìn)出口的堵頭，即成為陶瓷中空板素 坯。如圖1所示，陶瓷中空素坯板干燥后，立放，以提釩尾渣65%，普通陶瓷原料35%(重 量)混合后磨成釩鈦黑瓷泥漿，過250目篩，將此泥漿或霧化泥漿從下口注入，使液面或 霧化泥漿上升至上口如圖4所示，然后打開下口放掉，泥漿即覆蓋在陶瓷中空板素坯的內(nèi) 表面，干燥后，外表面再噴涂上述釩鈦黑瓷泥漿，再次干燥后進(jìn)窯燒成，燒成溫度1190 'C，陶瓷中空板和表面的釩鈦黑瓷層同時(shí)一次燒成成瓷，釩鈦黑瓷層在高溫?zé)蓵r(shí)不熔融、 不流動(dòng)、不成為反光的玻璃體，表面層是黑色、粗糙、布滿微小孔洞的釩鈦黑瓷層，從而 成為表面能夠高效吸收陽光能量，內(nèi)表面會發(fā)射遠(yuǎn)紅外射線的復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱 板。
2. 如實(shí)施例l所述的方法，釩鈦黑瓷泥漿或霧化的泥漿注入經(jīng)素?zé)奶沾芍锌瞻迮黧w中，其 余與例1相同，得到復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。
3. 如實(shí)施例1所述方法制成陶瓷中空素坯板，干燥后先進(jìn)行素?zé)?，燒成溫?190°C，將純提釩尾渣磨制成200目泥漿，以實(shí)施例1的方法覆蓋在經(jīng)過素?zé)呐黧w表面上，干燥后燒 制，燒成溫度113(TC，得到復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。
4. 如實(shí)施例1所述方法制成的孔端頭相連的通孔板，將12支泥漿噴管同時(shí)插入通孔板的12 個(gè)孔內(nèi)，進(jìn)行噴涂，如圖2所示，使釩鈦黑瓷泥漿覆蓋內(nèi)表面，兩端粘接具有進(jìn)出口的堵 頭后外表面噴涂釩鈦黑瓷泥漿，干燥后燒成，成為復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。
5. 如實(shí)施例1所述方法制成孔端相連的通孔板，干燥后整體在釩鈦黑瓷泥漿槽內(nèi)進(jìn)行浸漬， 使內(nèi)外表面覆蓋泥漿，如圖3所示，兩端粘接具有進(jìn)出口的堵頭后再對堵頭處外表面噴涂 釩鈦黑瓷泥槳，干燥后燒成，成為復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。
6. 如實(shí)施例l所述方法制成陶瓷中空板素坯，在外表面噴涂釩鈦黑瓷泥漿，干燥后燒成。即 成為復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。
7. 如實(shí)施例l所述方法制成陶瓷中空板素坯，在外表面噴涂Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Fe等第四周 期元素化合物為5% (重量)其它為普通陶瓷原料的泥漿，干燥后燒成。即成為復(fù)合陶瓷 中空太陽能集熱板。
權(quán)利要求
1、一種陶瓷太陽能集熱板，其特征在于，基體是普通陶瓷，表面層是釩鈦黑瓷的復(fù)合陶瓷太陽能集熱板。
2、 一種陶瓷太陽能集熱板的制造方法，其特征在于，將提釩尾渣或提釩尾渣與其它陶瓷原料 的混合物磨制的泥漿覆蓋在普通陶瓷素坯的表面，經(jīng)干燥、燒制，成為基體是普通陶瓷， 表面層是釩鈦黑瓷的復(fù)合陶瓷太陽能集熱板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種陶瓷太陽能集熱板的制造方法，其特征在于，將所述的泥漿覆蓋 在經(jīng)過燒制的普通陶瓷素坯的表面，再經(jīng)過干燥、燒制，成為基體是普通陶瓷，表面層是 機(jī)鈦黑瓷的復(fù)合陶瓷太陽能集熱板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種陶瓷太陽能集熱板的制造方法，其特征在于，以普通陶瓷原料經(jīng) 常規(guī)加工后用塑性擠制的方法擠出成型多孔通孔板作為素坯，將提釩尾渣或提釩尾渣與其 它陶瓷原料的混合物磨制的泥漿覆蓋在素坯的表面，經(jīng)干燥、燒制，成為基體是普通陶瓷， 表面層是釩鈦黑瓷的復(fù)合陶瓷太陽能集熱板。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4所述的陶瓷太陽能集熱板，其特征在于所述的釩鈦黑瓷是指-以釩鈦磁鐵礦為原料制取釩渣，從釩渣中提釩，提取釩后所剩余的殘?jiān)礊樘徕C尾渣，以 提釩尾渣為全部原料或原料之一制造的黑色陶瓷稱作釩鈦黑瓷。
6、 一種陶瓷太陽能集熱板的制造方法，其特征在于，以普通陶瓷原料經(jīng)常規(guī)加工后用塑性擠 制的方法擠出成型多孔通孔板作為素坯，將Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Fe的化合物與其它陶瓷原 料的混合物磨制的泥槳覆蓋在素坯的表面，經(jīng)干燥、燒制，成為基體是普通陶瓷，表面層 是黑瓷的復(fù)合陶瓷太陽能集熱板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 6所述的陶瓷太陽能集熱板，其特征在于，用所述的復(fù)合陶瓷太陽能集 熱板加熱水、空氣或其他流體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1、 6所述的陶瓷太陽能集熱板，其特征在于，用所述的復(fù)合陶瓷太陽能集 熱板提供夏季空調(diào)、冬季取暖、熱水。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 6所述的陶瓷太陽能集熱板，其特征在于，用所述的復(fù)合陶瓷太陽能集 熱板建造太陽能房頂。
全文摘要
以提釩尾渣為原料之一制造的黑色陶瓷稱作釩鈦黑瓷，釩鈦黑瓷陽光吸收率0.9，是優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換材料，由于提釩尾渣產(chǎn)出量有限，所以本發(fā)明提出以釩鈦黑瓷為內(nèi)、外表面層、以常規(guī)陶瓷原料經(jīng)擠制成型的中空陶瓷板為基體，兩者復(fù)合成為復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板的方法，使提釩尾渣和釩鈦黑瓷得到更有效的利用。
文檔編號F24J2/48GK101482335SQ200910007128
公開日2009年7月15日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者曹樹梁, 王啟春, 石延嶺, 濱 蔡, 許建麗, 許建華, 趙之彬 申請人:山東天虹弧板有限公司