一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體的製作方法

2023-05-16 18:09:26

專利名稱：一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體的製作方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷，尤其是涉及一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體。
背景技術：
目前，具有節能和環保雙重功效的蓄熱式高溫空氣燃燒新技術(HTAC ) 已廣泛用於鋼鐵、石化等各種工業爐窯蓄熱式加熱爐中，它既能提高燃 燒效果，節約能源，又能減少有害氣體排^L，降^f氐環境汙染。作為蓄熱 式加熱爐中的關鍵部件-蓄熱體，其蓄熱式加熱爐性能指標和熱效率的高 低直接取決於蓄熱體的性能。20世紀80年代開發出的小直徑球狀或點焊 狀瓷球蓄熱體，能使蓄熱式加熱爐結構緊湊,.較好地解決了傳統格子磚 蓄熱體存在的系統體積大、熱效率低的問題；但小直徑球狀或點焊狀乾 球蓄熱體比表面積小，在使用中產生的壓降大，使用受到限制。隨著陶 瓷製備工藝技術的發展，近幾年來已開發出蜂窩陶資，從蜂窩陶資的基 體結構來分類，目前使用的蜂窩陶瓷蓄熱體主要有普通資質型、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用於工業窯爐蓄熱式加熱爐中，有利 於實現加熱爐低氧燃燒，使爐溫均勻，傳熱迅速，降低了工業窯爐的氧 化燒損，減少了N0x氣體的排放，提高了環保節能效果。同時用蜂窩陶資 作蓄熱體應用於工業加熱爐與資球蓄熱體相比，其蓄熱室體積可大大減
小，因而有利於布置足夠的燒嘴，且蜂窩陶瓷氣流通道不易堵塞，自潔性好，適用性強。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，不能適用工程應用中經常需要蓄熱體在150(TC以上的環境 下工作；二是熱容量較低， 一般在1300J/KgK以下，耐急冷急熱穩定性 較低，不能實現長久使用，影響蓄熱式加熱爐節能效果，煙氣排放量較 高，經濟和社會效益還不高。發明內容針對上述現有技術中蓄熱式加熱爐中蜂窩陶瓷蓄熱體存在的不足，本 發明的目的是提供一種具有耐高溫、抗腐蝕、熱穩定性好、抗壓強度高、 抗渣性強和熱容量大，燃燒效杲好，節能率高，煙氣排放量低、使用壽 命長的鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶資蓄熱體。本發明為達到發明目的所採取的技術方案是所述鋯鉻剛玉質新型蜂 窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、ot-Ah03粉、粘土、 MgO、有機纖維素、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製混碾擠壓成型後鍛燒而 成，其鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶資蓄熱體化學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Fe203《0. 8%、 Na20 + K20 + CaO < 1%。本發明所述鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶資蓄熱體的製備方法是1、 將剛玉粉、oc-Al2。3粉、粘土、有機纖維素、Mg0、 Cr203粉和Zr02 粉按重量百分比例均勻混後，再按比例加入桐油，再加入適量水份在球 磨機中混碾2-3小時(以混碾物帶有韌性時的7JC份量)，再放入粗煉機中 粗煉2-3次後，陳腐24小時得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機中進行真空煉泥後，再放入擠壓成型機中 擠壓成型；3、 將擠壓成型的溼態新型蜂窩陶瓷蓄熱體放入遠紅外線爐中乾燥定 型成幹坯；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小時進行鍛燒；5、 而後隨爐冷卻或空冷至常溫出爐。本發明所述鋯4各剛玉質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非金屬材料，作為陶資釉用材料， 具有熱穩定性好，抗龜裂性高，同時還可作為助色劑顏料，用於調整蓄 熱體晶體結構；加入的(^203粉也是一種耐高溫，強度大，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，熱穩定性高。本發明 由於在蜂窩陶瓷蓄熱體中加入了 &203粉和Zr02粉，使陶乾基體上能產生 了 Cr203和Zr(M雖化相，使蜂窩陶瓷蓄熱體具有抗壓強度高、耐高溫、抗 震熱穩定性好、抗渣性強和熱容量大的特性，將其裝入蓄熱式加熱爐中， 不僅能適用加熱爐溫度在1500。C以上高溫環境下使用，且蓄熱體熱交換 迅速均勻，使蓄熱式加熱爐節約燃料達40-70%，提高產量在15%以上，N0x氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低於150°C,大大提高了 蓄熱式加熱爐燃燒效果，節約了燃料能源，大大減少了有害氣體排放， 延長了蓄熱式加熱爐使用壽命，改善環境，,高了經濟效益和社會效益。本發明所述鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體各項技術指標是 抗壓強度>14MPa， 熱容量(20-1000。C ) /J/KgK: 1300-1500，耐溫度1500-1790°C, 抗震熱穩定性(850。C水冷)>11次， 吸水率3-6%, 密度(g/cm3): 2.5-3.具體實施方式
實施例1，所述鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶t;蓄熱體由剛玉粉、a-A1203 粉、粘土、 MgO、有機纖維素、桐油、&203粉，Zr02粉組成，其各組份的 重量百分比為剛玉粉45%、 ot-Al23粉25y。、粘土 7%、 MgO 6%、有機纖 維素5%、桐油4%、 CrA粉4%和Zr02粉4%,其鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷 蓄熱體化學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0. 5%、 Na20 + K20 + CaO為0. 8%， 並按下列製備方法步驟進行製備而成，1、 將剛玉粉、oc-Al》3粉、粘土、有機纖維素、MgO、 CrA粉和Zr02 粉按實施例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的水份)，在球磨機中混碾2-3小時， 再放入粗煉機中粗煉2-3次後，陳腐24小時後得到泥料；2、 將泥料放入真空煉泥機中進行真空煉泥後，再》丈入擠壓成型機中 擠壓成型；3、 將擠壓成型的溼態新型蜂窩陶覺蓄熱體放入遠紅外線爐中千燥定 型成幹坯；4、 將新型蜂窩陶瓷蓄熱體幹坯裝入鍛燒爐中，在1300-1600'C溫度 下保溫4-8小時進行鍛燒；5、 而後隨爐冷卻或空冷至常溫出爐。 本實施例1經檢測各項技術指標是抗壓強度15. 3MPa, 熱容量(20-1000匸)/J/KgK: 1420， 耐溫度171(TC, 抗震熱穩定性(850。C水冷)13次，吸水率4%， 密度(g/cm3): 3.2實施例2，所述鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶資蓄熱體由剛玉粉、oc-Al203 粉、粘土、 MgO、有機纖維素、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 壓成型後鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學成份的重量 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FeA為0. 65°/ 、 Na20 + K20 + CaO為0. 55%,按實施例1製備方 法步驟製備而成。本實施例2經檢測各項技術指標是 抗壓強度16. 2MPa, 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1450, 耐溫度1780°C， 抗震熱穩定性(850。C水冷)14次，吸水率3.5%, 密度(g/cm3): 3.4
實施例3，所述鋯4各剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、a-Al203 .粉、粘土、 Mg0、有機纖維素、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 壓成型後鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶資蓄熱體化學成份的重量 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Fe20^ 0. 45%、 Na20 + K20 + CaO為0. 6%。按實施例1制.備方 法步驟製備而成。本實施例3經檢測各項技術指標是 抗壓強度14. 8MPa， 熱容量(20-1000°C ) /J/KgK: 1350， 耐溫度1670°C， 抗震熱穩定性(850。C水冷)13次，吸水率5%， 密度(g/cm3): 3.權利要求
1、一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體，其特徵是所述鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體由剛玉粉、α-Al2O3粉、粘土、MgO、有機纖維素、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製混碾擠壓成型後鍛燒而成，其鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學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Fe2O3≤0.8％、Na2O+K2O+CaO≤1％。
2、 根據權利要求1所述的一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶乾蓄熱體，其 特徵是所述剛玉粉、oc-A1A粉、粘土、 MgO、有機纖維素、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%、有機纖維素5%、桐油4%、 Cr2(M》4%和Zr。2粉4%,其鋯鉻 剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體化學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FeA為0. 5°/。、 Na20 + K20 + CaO為0. 8%。
全文摘要
本發明公開了一種鋯鉻剛玉質新型蜂窩陶瓷蓄熱體，它由剛玉粉、α-Al2O3粉、粘土、MgO、有機纖維素、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％、有機纖維素3-8％、桐油3-7％、Cr2O3粉3-7％和ZrO2粉3-7％，其蓄熱體化學成分重量百分比為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℃以上環境下使用，且可節約燃料達40-70％，提高產量在15％以上，NOX氣體排放降低到100ppm以下，煙氣排放溫度低於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，改善了環境，提高了經濟效益和社會效益。
文檔編號F28D20/00GK101125751SQ20071003498
公開日2008年2月20日 申請日期2007年5月23日 優先權日2007年5月23日
發明者施志才, 潘國明, 譚煥斌, 鄔樹其, 鄔梅虎, 鍾餘萍 申請人:萍鄉市中天化工填料有限公司