本發(fā)明屬于工業(yè)節(jié)能、減排設備領域，尤其涉及一種高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體及其制備工藝。

背景技術：

蓄熱式燃燒技術已經(jīng)在工業(yè)爐上獲得廣泛應用，其技術核心之一是高溫蓄熱蜂窩體。蓄熱式蜂窩陶瓷由于良好的蓄放熱性能、高溫性能和抗熱沖擊性能，替代了傳統(tǒng)的蓄熱式小球、格子磚。使用時，通過換向使高溫煙氣和低溫氣體（如空氣煤氣）以相反的方向輪流通過蓄熱體，使蓄熱體不斷吸熱放熱、作為熱交換的媒介，達到煙氣與空氣煤氣換熱的目的。具體過程為：高溫煙氣通過蓄熱體時，蓄熱體被加熱至高溫，煙氣溫度經(jīng)大幅降低后排放，此時熱量蓄積在蓄熱體中；換向后，低溫空氣或煤氣從反方向流經(jīng)蓄熱體，被加熱至高溫，蓄熱體放熱并降溫；再次換向后，煙氣通過蓄熱體，將蓄熱體加熱。如此循環(huán)往復，實現(xiàn)煙氣的低溫排放和熱能回收利用。

蜂窩陶瓷的換熱面積與蜂窩陶瓷孔徑和壁厚有直接關系。蜂窩陶瓷產品孔徑越小、壁厚越薄，表面積越大，換熱面積也越大，換熱效率也越高。但應用過程中，有很多原因使蓄熱體無法使用，究其原因，主要是現(xiàn)有蜂窩陶瓷配方及制作工藝不盡合理，導致燒成后蜂窩體耐磨性能、耐腐蝕性能不高、尺寸小、長度短、孔徑較大、壁厚、整體形狀不規(guī)則。

當蜂窩陶瓷體尺寸小、長度短時，蓄熱室由多個小的蜂窩體拼裝而成，蜂窩體之間有一定間隙。這樣就造成任何兩個蜂窩體之間的氣流孔是斷開的且存在嚴重的錯位現(xiàn)象。煙氣中的灰塵和顆粒物在蜂窩體之間的交錯部位沉積，最后堵住氣流通孔。而且現(xiàn)有蜂窩陶瓷體因材料不理想，導致?lián)Q熱效率也受到影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體及其制備工藝，用以解決現(xiàn)有蜂窩陶瓷耐磨性能、耐腐蝕性能不高，形狀不規(guī)整、尺寸小、長度短、孔徑較大、壁厚，使用過程中易堵塞煙道、熱能浪費大、熱換效率低等技術問題。

為了解決以上技術問題,本發(fā)明所采取的技術方案是：為了解決以上技術問題,本發(fā)明所采取的技術方案是：一種高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體，其特征是所述蓄熱體為柱體結構，蓄熱體內部設有多個貫通柱體的孔道，所述蓄熱體由無機粉料和添加劑燒結而成，其中無機粉料包括以下重量配比的組分：鋰輝石10-22份、高嶺土15-25份、滑石5-11份、鉀長石10-15份、α氧化鋁5-12份、氮化硅 3-5份、碳化硅 3-5份；所述蓄熱體的截面形狀為多邊形、半圓形、圓形、弓形、扇形的一種，所述孔道的截面形狀為多邊形、半圓形、圓形、弓形、扇形的一種或多種組合，所述蓄熱體截面外接圓直徑≥150mm，柱體長度與截面外接圓直徑比≥3；所述制備工藝為：（1）干混：首先將無機粉料加入球磨機中，干混6～8小時，過80目的篩網(wǎng)；（2）加添加劑，所述添加劑成分包括有機粘結劑、增塑劑和保濕劑，按無機粉料100份重量份計算，其中有機粘結劑為2.0～5.0重量份，增塑劑為0.5～3.0重量份，保濕劑為0.5～3.0重量份；（3）捏合，在捏合機中邊攪拌邊加入水和潤滑劑；（4）初練：將泥料在真空練泥機上進行初練，初練時練泥機真空度≥-0.05MPa，練成密實的泥料塊，檢測泥料塊的含水率、可塑性指標；所述泥料塊的含水率、可塑性指標為：含水率28～32%，擠出力塑性1700～2200N；（5）陳腐：將泥料塊置于環(huán)境為3℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間5h，再將泥料塊置于環(huán)境為8～25℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間≥24h；（6）精煉并過濾：經(jīng)真空擠制機精煉后，在相對真空度均為-0.09MPa中進行，再經(jīng)過濾機過濾；（7）采用臥式真空擠出機擠出成型；（8）干燥：首先采用蒸汽熏蒸2小時，可以預防裂紋產生，然后放入微波爐，微波干燥15分鐘，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時；（9）切割，燒結：對坯料進行切割，然后在氮化室中進行燒成，從室溫升到1400℃，升溫速度50℃/分鐘， 在1400℃保溫2～2.5小時；然后從1400℃升到1550～1600℃：升溫速度25℃/分鐘，在1550～1600℃保溫2.5-3小時，最高燒結溫度1600℃，燒成時間96h后制得成品。

有機粘結劑、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、保濕劑的加入，以及二次陳腐過程，可以讓陶瓷粉料形成更為致密、均勻的混合泥料網(wǎng)絡。

干燥過程中，首先蒸汽熏蒸2小時，可以預防裂紋產生，然后放入微波爐，微波干燥可以全面降低泥料含水率，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時，獲得非常合適的含水率。這樣既可防止?jié)衽髟诟稍镞^程中盡量不開裂，又在成型中起著降低泥料成型壓力的作用。

蜂窩體的定位凸條與定位凹槽配合，可以防止兩個蜂窩體上下端面之間氣流孔錯位現(xiàn)象發(fā)生。增設的軸向凹槽一定程度上增加了蓄熱體氣孔率、提高了蓄熱體熱交換效率。

本發(fā)明具有良好的成型性能和保形性能。采用本發(fā)明配方和生產方法，蓄熱體孔道密集，壁厚薄，壁厚僅為1mm，截面尺寸大，截面尺寸大于100cm²，長徑比高，長度在450mm以上，所有孔道具有阻力小，積灰少，不易堵塞，排塵性能良好等特點。安裝后可以大幅減少兩個蜂窩體之間的氣流孔錯位現(xiàn)象，沿氣流方向的通道非常暢通。并且蓄熱體蓄放熱性能、耐磨性能、耐腐蝕性能好，耐熱沖擊性能好、換熱效率高，因而是節(jié)約資源、綠色環(huán)保的新型產品。

附圖說明

圖1所示是本發(fā)明橫截面為正方形的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。

如圖1所示，該高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體的截面形狀為正方形、長方形等多邊形的一種，或者是半圓形、圓形、弓形、扇形等形狀的一種。蓄熱體截面尺寸≥150mm，長徑比≥ 3（即柱體長度與截面外接圓直徑比≥3），蓄熱體內部設有大小均勻且呈平行或交錯排列的孔道1，孔道1截面的形狀根據(jù)實際需求選擇：可以為方形、三角形、五邊形、六邊形等多邊形的一種或半圓形、圓形、弓形、扇形的一種或以上多種形狀的組合。

實施例一：

該高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體的制備工藝，外形尺寸為150mm×150mm，長度為500mm。其制備工藝為：制作的蓄熱式蜂窩體截面呈正方形；（1）干混，首先將無機粉料加入球磨機中，干混4小時，過100目的篩網(wǎng)，無機粉料包括以下重量配比的組分：鋰輝石15份、高嶺土20份、滑石8份、鉀長石11份、α氧化鋁10份、氮化硅 3份、碳化硅 3份；（2）加添加劑，添加劑成分為甲基纖維素2重量份、羥乙基纖維素1重量份、聚乙烯醇1重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）2重量份；（3）捏合，在捏合機中邊攪拌邊加入水和潤滑油，捏合時，加入400kg料后，邊攪拌邊分5次加入水，水加完后繼續(xù)攪拌5分鐘并一次性加入桐油，20分鐘后停止攪拌；（4）初練，經(jīng)真空擠制機在相對真空度均為-0.09MPa中初練，練成密實的泥料塊；（5）陳腐，將泥料塊置于環(huán)境為3℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間5h，再將泥料塊置于環(huán)境為8℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間26h；（6）精煉，過濾，再經(jīng)真空擠制機精煉后，在相對真空度均為-0.09MPa中進行，再經(jīng)過濾機過濾；（7）擠出成型，在臥式擠出機擠成540mm長的濕坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小時，然后放入微波爐，微波干燥15分鐘，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時；（9）切割，燒結：對坯料進行切割，然后在氮化室中進行燒成，首先從室溫升到1400℃，升溫速度50℃/分鐘， 在1400℃保溫2～2.5小時；然后從1400℃升到1550～1600℃：升溫速度25℃/分鐘，在1550～1600℃保溫2.5-3小時，燒成時間96h后制得成品。

性能指標：成品的尺寸為150mm×150mm×1000mm。耐硫酸侵蝕率0.5wt%（GB/T17601-2008）；比熱容865J/Kg；吸水率5%；抗熱沖擊溫度400℃；耐壓強度（軸向）：45MPa；耐磨性0.3cm³。成品截面尺寸大，長徑比高，安裝后沿氣流方向通道暢通，阻力小，積灰少。實際使用表明：因為該蜂窩陶瓷蓄熱體尺寸大、形狀規(guī)整，安裝后，蜂窩體之間的孔道1對位準確，沿氣流方向通常只要1—2塊蜂窩陶瓷蓄熱體串聯(lián)就能保證氣道通暢，讓整個蓄熱裝置的蓄放熱性能、高溫性能和抗熱沖擊性能得到充分發(fā)揮。

實施例二：

該高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體截面呈正方形，尺寸為150mm×150mm，長度為1000mm。其制備工藝為：制作的蓄熱式蜂窩體截面呈正方形；（1）干混，首先將無機粉料加入球磨機中，干混6小時，過80目的篩網(wǎng)，無機粉料包括以下重量配比的組分：鋰輝石18份、高嶺土19份、滑石10份、鉀長石13份、α氧化鋁8份、氮化硅3份、碳化硅 4份；（2）加添加劑，添加劑成分為甲基纖維素1重量份、氰乙基纖維素2重量份、聚乙烯醇1重量份、聚氧化乙烯1重量份、丙二醇1重量份；（3）捏合，在捏合機中邊攪拌邊加入水和潤滑油，捏合時，加入400kg料后，邊攪拌邊分3次加入水，水加完后繼續(xù)攪拌2分鐘分兩次加入桐油，30分鐘后停止攪拌；（4）初練，經(jīng)真空擠制機在相對真空度均為-0.08MPa中初練，練成密實的泥料塊；（5）陳腐將泥料塊置于環(huán)境為3℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間5h，再將泥料塊置于環(huán)境為12℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間24h；（6）精煉，過濾，再經(jīng)真空擠制機精煉后，在相對真空度均為-0.08MPa中進行；（7）擠出成型，在臥式擠出機擠成1050mm長的濕坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小時，然后放入微波爐，微波干燥15分鐘，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時；（9）切割，燒結：對坯料進行切割，然后在氮化室中進行燒成，首先從室溫升到1400℃，升溫速度50℃/分鐘， 在1400℃保溫2～2.5小時；然后從1400℃升到1550～1600℃：升溫速度25℃/分鐘，在1550～1600℃保溫2.5-3小時，燒成時間96h后制得成品。

性能指標：成品的尺寸為150mm×150mm×1000mm。耐硫酸侵蝕率0.5wt%（GB/T17601-2008）；比熱容864J/Kg；吸水率4%；抗熱沖擊溫度400℃；耐壓強度（軸向）：46MPa；耐磨性0.32cm³。成品截面尺寸大，長徑比高，安裝后沿氣流方向通道暢通，阻力小，積灰少。實際使用表明：因為該蜂窩陶瓷蓄熱體尺寸大、形狀規(guī)整，安裝后，蜂窩體之間的孔道1對位準確，沿氣流方向通常只要1—2塊蜂窩陶瓷蓄熱體串聯(lián)就能保證氣道通暢，讓整個蓄熱裝置的蓄放熱性能、高溫性能和抗熱沖擊性能得到充分發(fā)揮。

實施例三：

該高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體截面呈長方形，外形尺寸為150mm×100mm，長度為800mm其制備工藝為：（1）干混，首先將無機粉料加入球磨機中，按所需粉料加入球磨機中，干混3小時，過80目的篩網(wǎng)，無機粉料包括以下重量配比的組分：鋰輝石20份、高嶺土22份、滑石8份、鉀長石12份、α氧化鋁10份、氮化硅3份、碳化硅4份；（2）加添加劑，添加劑成分為氰乙基纖維素3重量份、聚乙烯醇1重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）2重量份；（3）捏合，在捏合機中邊攪拌邊加入水和潤滑油，捏合時，加入400kg料后，攪拌15min后先加入一半的水，繼續(xù)攪拌5分鐘后加入一半的菜籽油，過5分鐘后加入剩下的水和菜籽油，再過20分鐘后停止攪拌；（4）初練，經(jīng)真空擠制機在相對真空度均為-0.08MPa中初練，練成密實的泥料塊；（5）陳腐，將泥料塊置于環(huán)境為3℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間5h，再將泥料塊置于環(huán)境為20℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間26h；（6）精煉，過濾，再經(jīng)真空擠制機精煉后，在相對真空度均為-0.09MPa中進行，再經(jīng)過濾機過濾；（7）擠出成型，在臥式擠出機擠成880mm長的濕坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小時，然后放入微波爐，微波干燥15分鐘，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時；（9）切割，燒結：對坯料進行切割，然后在氮化室中進行燒成，首先從室溫升到1400℃，升溫速度50℃/分鐘， 在1400℃保溫2～2.5小時；然后從1400℃升到1550～1600℃：升溫速度25℃/分鐘，在1550～1600℃保溫2.5-3小時，燒成時間96h后制得成品。

性能指標：成品的尺寸為150mm×150mm×1000mm。耐硫酸侵蝕率0.4wt%（GB/T17601-2008）；比熱容869J/Kg；吸水率6%；抗熱沖擊溫度400℃；耐壓強度（軸向）：43MPa；耐磨性0.31cm³。成品截面尺寸大，長徑比高，安裝后沿氣流方向通道暢通，阻力小，積灰少。實際使用表明：因為該蜂窩陶瓷蓄熱體尺寸大、形狀規(guī)整，安裝后，蜂窩體之間的孔道1對位準確，沿氣流方向通常只要1—2塊蜂窩陶瓷蓄熱體串聯(lián)就能保證氣道通暢，讓整個蓄熱裝置的蓄放熱性能、高溫性能和抗熱沖擊性能得到充分發(fā)揮。

實施例四：

該高嶺土質大規(guī)格陶瓷蓄熱體截面呈半圓形，外形尺寸為150mm×75mm，長度為600mm，其制備工藝為：（1）干混，首先將無機粉料加入球磨機中，按所需粉料加入球磨機中，干混6小時，過120目的篩網(wǎng)，無機粉料包括以下重量配比的組分：鋰輝石22份、高嶺土25份、滑石11份、鉀長石15份、α氧化鋁12份、氮化硅4份、碳化硅5份；（2）加添加劑，添加劑成分為甲基纖維素1重量份、羥乙基纖維素2重量份、氰乙基纖維素1重量份、聚乙烯醇1重量份、聚氧化乙烯1重量份、丙二醇2重量份；（3）捏合，在捏合機中邊攪拌邊加入水和潤滑油，捏合時，加入400kg料后，攪拌20min后一次性加入水，繼續(xù)攪拌5分鐘后加入所有的菜籽油，捏合過30分鐘后停止攪拌；（4）初練，經(jīng)真空擠制機在相對真空度均為-0.08MPa中初練，練成密實的泥料塊；（5）陳腐，將泥料塊置于環(huán)境為3℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間5h，再將泥料塊置于環(huán)境為25℃的陳腐室內進行陳腐，陳腐時間29h；（6）精煉，過濾，再經(jīng)真空擠制機精煉后，在相對真空度均為-0.06MPa中進行，再經(jīng)過濾機過濾；（7）擠出成型，在臥式擠出機擠成660mm長的濕坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小時，然后放入微波爐，微波干燥15分鐘，再送入熱風爐采用熱風干燥1小時；（9）切割，燒結：對坯料進行切割，然后在氮化室中進行燒成，首先從室溫升到1400℃，升溫速度50℃/分鐘， 在1400℃保溫2～2.5小時；然后從1400℃升到1550～1600℃：升溫速度25℃/分鐘，在1550～1600℃保溫2.5-3小時，燒成時間96h后制得成品。

性能指標：成品的尺寸為150mm×150mm×1000mm。耐硫酸侵蝕率0.4wt%（GB/T17601-2008）；比熱容864J/Kg；吸水率6%；抗熱沖擊溫度400℃；耐壓強度（軸向）：49MPa；耐磨性0.31cm³。成品截面尺寸大，長徑比高，安裝后沿氣流方向通道暢通，阻力小，積灰少。實際使用表明：因為該蜂窩陶瓷蓄熱體尺寸大、形狀規(guī)整，安裝后，蜂窩體之間的孔道1對位準確，沿氣流方向通常只要1—2塊蜂窩陶瓷蓄熱體串聯(lián)就能保證氣道通暢，讓整個蓄熱裝置的蓄放熱性能、高溫性能和抗熱沖擊性能得到充分發(fā)揮。

對比例1：新型蓄熱材料的生產方法包括以下步驟：

向陶瓷粉料（鉀長石25%、莫來石65%、高嶺土5%、α-Al₂0₃3%氮化硼2%）82.9份中加入硅溶膠4份、羧甲基纖維素4份、氯化銨溶液0.5份、甘油5份和水16份進行混煉，制成泥料；將泥料通過模具擠出成型，制成坯料；將坯料干燥后，送入隧道窯內于1500℃燒制8小時，即得成品。

將實施例1-4得到的蜂窩陶瓷和現(xiàn)有產品進行試驗，實驗結果如下表所示：

最后，應當指出，以上具體實施方式僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述具體實施方式，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上具體實施方式所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬于本發(fā)明的保護范圍。