[发明专利]一种耐高温低显气孔率蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄热材料制备技术领域，具体涉及一种耐高温低显气孔率蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法。

背景技术

近年来，能源循环利用已成为全世界各国研究的热点。我国由于人均能源资源短缺，环境容量有限，生态脆弱，极大的制约我国的可持续发展。其中工业窑炉是我国耗能大户，约占全国总能耗的25％，能源利用率低是造成工业炉耗能大的主要原因之一。与发达国家的工业炉相比，国内的工业窑炉平均热效率要低20％左右，浪费的能源相当于2亿吨标准煤，可见工业窑炉节能潜力是十分巨大的。

传统的蓄热室内采用格子砖为蓄热体，但传热效率低，蓄热室体积庞大，换向时间长，使用很不灵活，限制了蓄热燃烧技术在其它工业炉上的推广与普及。蜂窝陶瓷是近三十年来开发的一种结构似蜂窝形状的新型陶瓷产品，蜂窝陶瓷由于具有比表面积大、热容量大、热胀系数小、耐温性能好和耐腐蚀性强等特点，而被广泛应用。特别是在蓄热式燃烧技术领域方面，由于其良好的蓄放热性能、高温性能、抗热冲击性能和自洁性等，而被广泛应用于高炉、平炉、大型钢锭加热炉和玻璃窑炉的余热回收中。

但是，蜂窝陶瓷蓄热体在使用过程中还存在一些不足之处：一是蜂窝陶瓷蓄热体耐温度不高，耐温度一般在1400℃以下，最高不超过1450℃，不能适用工程应用中经常需要蓄热体在1500℃以上的环境下工作；二是由于蜂窝陶瓷蓄热体所含显气孔率高，在使用过程中，蜂窝陶瓷蓄热体与废气的接触面积大，因此会受到一些酸性或碱性的废气的腐蚀，使蓄热体出现腐蚀粉化现象，耐压强度下降，严重时蓄热体会堵孔或碎裂。

因此，发明一种能够耐高温且显气孔率低，热膨胀系数低的新型蜂窝陶瓷，对蓄热材料制备技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的蜂窝陶瓷蓄热体耐高温性差，耐温度一般在1400℃以下，并且热膨胀系数高，所含显气孔率高，在使用过程中，蜂窝陶瓷蓄热体与废气的接触面积大，因此会受到一些酸性或碱性的废气的腐蚀，使蓄热体出现腐蚀粉化现象，耐压强度下降，严重时蓄热体会堵孔或碎裂的缺陷，提供了一种耐高温低显气孔率蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种耐高温低显气孔率蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将铝矾土和质量分数为20%的硅酸钠溶液依次装入超声振荡仪中，超声振荡处理20～30min得到混合液，用浓度为1mol/L盐酸调节混合液pH至5.5～6.0，继续超声振荡反应40～50min；

（2）待上述振荡反应结束后，得到反应液，对反应液加热升温，保温反应3～5h后过滤分离得到滤渣，将滤渣和浓度为0.5mol/L柠檬酸溶液以及硼化镍混合后得到混合物；

（3）将上述混合物装入高压反应釜中，搅拌反应1～2h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和氢氧化钠混合后移入马弗炉中，保温反应1～2h，得到改性铝矾土；

（4）按重量份数计，称取40～50份上述改性铝矾土、25～35份纳米二氧化硅、1～2份氧化钙放入气流磨中研磨粉碎1～2h后过200目筛得到混合粉末，再向混合粉末中加入3～5份羧甲基纤维素、1～2份桐油、10～12份水搅拌混合20～30min得到泥料；

（5）将上述泥料经挤出机真空炼泥10～15次，炼泥结束后用塑料薄模密封，30～40h，将陈腐泥料用挤出机通过规格为：横截面为圆形，孔型为方形，孔密度为100孔/cm²的模具挤压成型，挤出压力为20～25MPa，将挤出的泥料用钼丝切割成长度为80mm的蜂窝陶瓷坯体；

（6）将上述蜂窝陶瓷坯体自然晾干后放入高温电阻炉中，保温烧结6～8h后自然冷却至室温，经砂轮打磨使端面平整光滑，即得耐高温低显气孔率蜂窝陶瓷蓄热体。

步骤（1）中所述的铝矾土和质量分数为20%的硅酸钠溶液的质量比为1:5，超声振荡处理的功率为200～300W。

步骤（2）中所述的加热升温至150～200℃，滤渣和浓度为0.5mol/L柠檬酸溶液以及硼化镍的量比为10:50:1。

步骤（3）中所述的搅拌反应的温度为200～300℃，搅拌反应的压力为2.0～3.0MPa，反应滤渣和氢氧化钠的质量比为10:1，保温反应的温度为400～500℃。

步骤（4）中所述的真空炼泥份真空度为0.09MPa，陈腐的温度为20～30℃。