[发明专利]一种碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷蜂窝蓄热体，尤其是涉及用于高性能热交换的复合材质陶瓷 蜂窝蓄热体。

背景技术

能源紧缺是当今国际社会面临的最大难题之一。随着世界工业化进程的快速 发展，燃烧型热能交换(如火力发电、城市集中供热等)和热能加工(冶炼、热 处理、化工和建材生产等)是能源消耗的最大用户之一。为了节约能源，这些行 业大都对炉窑设备进行改造，加强炉窑设备的保温隔热、强化热介质体对被加热 物的传热等手段，用以提高能源利用率和提高燃烧效率。但由于炉窑设备的余热 主要是被烟气带走，因此上述改造措施不能充分地使炉窑设备的能源利用率和燃 烧效率得到明显提高。随着科学技术的不断发展，蓄热式燃烧技术在上述行业的 炉窑设备中为提高能源利用率和提高燃烧效率起到了重要作用，每年可节纸大量 的能源。作为使用蓄热式燃烧技术的炉窑设备中蓄热燃烧器，其中最关键的是蓄 热燃烧器中的蓄热体，蓄热体性能的好坏直接关系到蓄热式炉窑设备的节能水平 和燃烧效率。蓄热体从最初用普通耐火材料制造一直发展到现在的蜂窝陶瓷材料 制造，从普通的堇青石型蜂窝陶瓷发展到莫来石、刚玉质型或锆铬刚玉质蜂窝陶 瓷。其蓄热体所具有的耐高温、高强度、低膨胀、抗腐蚀和抗热震性能都有比较 大的提高，同时这类蓄热体还具有热交换面积大、气流阻力小，蓄热能力强特点， 因此，在现有的各种炉窑设备中和民用燃具等热加工中得到了较为广泛的应用。 但上述蓄热体由于其耐高温性、抗压强度不够高，特别是热震性、抗侵蚀性还不 高，加上吸水性比较高，在实际应用中，由于燃气洁净度不高、焦油和粉尘含量 较多，以及初加热物上的升发物，(如钢材上的磷酸锌、炉内氧化反应生时产生 的氧化铁)，在负氧和有腐蚀性气体等恶劣条件下会产生的大量灰尘和粘堵物， 容易使蜂窝蓄热体的孔道粘附和堵塞，在高温及腐蚀下，蓄热体容易开裂、破碎、 粉化和坍塌，使蓄热体不能正常使用，使用寿命不超过一年，一般为8-10月， 从而缩短了蓄热式炉窑设备的使用周期限，不仅提高了炉窑设备的运行成本，降 低了经济效益，而且会造成环境污染，不利于环境保护。

发明内容

针对上述现有蜂窝陶瓷蓄热体存在的问题，本发明提供了一种不仅耐温高、 抗压强度高、热震性、抗侵蚀性高、使用寿命长，吸水性低，而且具有换热面积 大、气流阻力小、蓄热能力强、占用面积小的碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体。

本发明所述碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体以碳化硅粉，锆刚玉粉，刚玉粉， 莫来石粉，高岭土、纤维素以及蓝晶石、红柱石和硅线石组合物为主要原料，采 用原位受控晶化技术，通过有效控制晶相组成、晶粒生长和全致密化，优化不同 温度下的材质组成，制备出六方孔、三角孔和四方孔的复相蜂窝陶瓷蓄热体。

本发明主要原料的重量百分比为：碳化硅粉20-30％wt，锆刚玉粉4-8％wt，刚玉 粉20-30％wt，莫来石粉15-20％wt，蓝晶石、红柱石和硅线石组合物15-30％wt，高 岭土4-8％wt和纤维素2-5％wt。另外加入不大于上述主要原料总重量1％的助磨剂， 再分别加入不大于筛分后混合物重量1％的润滑剂和增塑剂。

所述润滑剂为桐油，所述增塑剂为甘油，所述助磨剂为硬脂酸。

本发明所述碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体制备方法步骤是：

1、将碳化硅粉，锆刚玉粉，刚玉粉，莫来石粉，高岭土、纤维素以及蓝晶石、 红柱石和硅线石组合物主要原料和助磨剂按重量百分比例加入球磨机中混合 球磨，球磨后过325目筛分得到混合物；

2、在上述混合物中分别加入不大于混合物重量1％的桐油和不大于混合物重量1％ 的甘油进行混炼、陈腐和真空炼泥后形成泥段；

3、将泥段加入模具中进行挤压成型；

4、将挤压成型的湿态蓄热体放入微波炉或远红外线炉中干燥定型成干坯；

5、再将干坯装入梭式窑中，在1400-1450℃温度下保温4-8小时进行烧制；

6、而后随窑冷却或空冷至常温出窑。

本发明所述碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体性能指标是：

密度：≥2.8g/cm³

热膨胀系数(20-1000℃)：≤5.0×10^-6·℃^-1

比热容：≥1.20J·(Kg·K)^-1