一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法技术

技术编号:10333728 阅读:243 留言:0更新日期:2014-08-20 18:30
一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法,在大量引入废矿渣和优化传统工艺流程的基础上,将新的烧结方法和工艺技术应用于传统的陶瓷制品之中,采用干法制备,一次成型,两次激光短时烧成。本发明专利技术的环保型蜂窝陶瓷蓄热体为绿色清洁无污染生产,产品具有强度高、抗热震性良好、加工能耗低,生产周期短,绿色清洁无污染的生产优势。该蜂窝陶瓷蓄热体的抗折强度为35~42MPa、真密度为2.2~2.4g/cm3、吸水率0.2~0.9%,使用温度1000~1250℃,可满足蓄热式热力焚化炉(RTO)装置中蓄热材料的性能要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属环保节能和新材料领域,涉及环保蓄热功能材料,具体涉及一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法
技术介绍
近年来,能源及与之相关的环境成为全世界各国最为关注的热点。我国由于人均能源资源短缺,环境容量有限,生态脆弱,将极大的制约我国的可持续发展。国内GDP每年高速发展,能源消耗急骤增加,环境、生态日益恶化。节能降耗成为解决能源问题的一大主攻方向。据统计,国内的工业部门能源消耗量占全国能源总量的70%。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。 蓄热式换热技术是21世纪节能和环保最具有发展潜力的技术之一,是国家2002年发文重点推广的节能环保项目。在高温窑炉中,热损失的很大部分是排烟的热量损失。当烟气温度为900~1300℃时,烟气余热占炉子总能耗的50%~70%。因此,积极采用先进的烟气余热回收技术,在工业窑炉燃烧系统中安装换热器,将烟气的余热回收用于预热助燃空气是实现工业节能降耗的有效措施。 采用蜂窝陶瓷体代替传统的格子砖用于余热回收是蓄热技术进步的一大飞跃。随着陶瓷制备技术的不断提高,比表面积大、传热效率高的蜂窝陶瓷逐渐被应用于蓄热技术中。同时,由于换向装置与控制技术的提高大大缩短了换向周期。所以新型的蓄热室具有气体预热温度高(约为炉温的80%~90%)、排烟温度低(200℃以下)等优点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。 目前,国内以及国外陶瓷蜂窝体基本采用传统的挤出成型,它的形状是由模具形状决定的。制备工艺为:原料~配料~球磨~加入添加剂~混料~练料~困料~挤出成型~切割~干燥~烧成~成品。采用原料多以莫来石、堇青石和碳化硅等优质合成原料,经1150~1700℃高温,长时间烧制而成,使蜂窝陶瓷的生产成本和能耗较高。 专利公开了“一种利用红柱石尾矿制备蜂窝陶瓷蓄热体的方法”(徐晓虹,申请号:201110136332.9),将红柱石尾矿、页岩和高温熔剂等,经球磨-过筛-混合-练泥和陈腐-挤出制坯-定型和干燥-烧成(1150~1300℃,16~24h),得到蜂窝陶瓷蓄热体。虽然也以尾矿为主料,但工艺稍显复杂,烧成方式属于长时间、高耗能、高污染的传统方式,存在烧成周期长、能耗高、污染环境等弊端。 专利公开了“刚玉莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体”(李军虎,申请号:201010285484.0),以刚玉、莫来石、氧化铝、粘土等组成陶瓷粉末,加入纤维素、甘油、胶水、水制备可塑性泥料。通过混料、调泥、真空练泥、成型、烘干、高温烧结(1350~1450℃,15-17h),制成蜂窝陶瓷蓄热体。该蓄热体高温强度好、蓄热能力高、换热速度快、热震稳定性好。但所用原料均为优质的陶瓷原料,且工艺过程复杂、控制程度差,制备成本高,存在能耗高、污染环境等弊端。 专利公开了“红柱石蜂窝蓄热体及制备方法”(刘光文,CN101857447A),为了减少合成材料用量,降低生产成本并提高蜂窝陶瓷性能,直接采用红柱石精矿等为主要原料,经1350~1700℃烧成蜂窝陶瓷蓄热体,烧结温度实在太高了。 就生产技术和生产设备,国内外均已普遍采用了塑性挤出成型、连续微波干燥、自动切割、自动检验的制备工艺,实现了蜂窝陶瓷的规模化生产,降低了生产成本。 目前,潜热型蓄热体以其蓄热量大、体积小、余热回收效率高等优点成为国内外材料开发的一种新型蓄热材料,在制备工艺上如何利用现有的废料,避免长时间高温作用,以减轻对环境的污染程度,是今后高温蓄热材料的研究方向之一。 利用工业废渣或废料等二次资源,采用能耗低、污染小的烧结方法,优化工艺流程及条件,改善微结构,使蜂窝陶瓷蓄热体获得更好的力学性能成为主要的研究趋势,为实现这一目标,有研究者已经在配料中引入了不同的废渣或废料并优化制备工艺,在一定程度上提高了蜂窝陶瓷蓄热体的力学性能,尽管如此,依然不能从根本上解决传统陶瓷制备方法中的能耗高、污染大等缺点,对治污减霾极为不利。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术和手段的不足,提供一种绿色无污染的利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法。 为达到上述目的,本专利技术采用的技术方案是: 1)将红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石和焦炭粉分别放入球磨机中干磨,之后过325目筛,分别得到红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石和焦炭粉; 2)取过筛后的红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石、焦炭粉和氧化铝粉,按质量份数红页岩废料∶废矿渣∶废玻璃∶石灰石∶滑石∶焦炭粉∶氧化铝粉=(20~30)∶(40~55)∶(10~15)∶(5~10)∶(3~5)∶(5~10)∶(1~3)进行配料,将配好的料一同放入球磨机中并加入配料质量6%的粘结剂PVA,球磨混匀并过40目筛形成混合料; 3)将混合料置于压力成型机的模具中,在30MPa的压力下压制成型,经干燥后成为待烧坯体; 4)将待烧坯体的一面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,进行激光烧结,之后再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的另一面朝上放在耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,再次激光烧结,冷却后即得蜂窝体; 5)将蜂窝体周边凹凸不平的边缘以切、磨、抛手段取直,即得环保型蜂窝陶瓷蓄热体。 所述的废矿渣为选矿产生的废渣,包括黄金尾矿废渣、铅锌矿尾矿废渣、磷矿废渣、铁矿废渣、锰矿废渣、钼矿废渣、钛矿渣、钡矿渣、铬矿渣、钴矿渣、钒矿渣、锑矿废渣、汞矿废渣、铜矿废渣、石英矿废渣、稀土尾矿废渣、长石矿渣、铝矾土废渣、煤矸石废渣、粉煤灰废渣、高铝粘土废渣、高炉炼渣中的一种或多种任意比例的混合物。 所述的废玻璃为各种不同组成,不同形状、不同颜色、不同用途的玻璃及边角料,包括:钠钙硅玻璃、石英玻璃、高桂氧玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃;如窗玻璃、平板玻璃、汽车玻璃、玻璃幕墙、啤酒瓶、烧杯、显示玻璃、显像管玻璃、太阳能本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法,其特征在于:1)将红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石和焦炭粉分别放入球磨机中干磨,之后过325目筛,分别得到红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石和焦炭粉;2)取过筛后的红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石、焦炭粉和氧化铝粉,按质量份数红页岩废料∶废矿渣∶废玻璃∶石灰石∶滑石∶焦炭粉∶氧化铝粉=(20~30)∶(40~55)∶(10~15)∶(5~10)∶(3~5)∶(5~10)∶(1~3)进行配料,将配好的料一同放入球磨机中并加入配料质量6%的粘结剂PVA,球磨混匀并过40目筛形成混合料;3)将混合料置于压力成型机的模具中,在30MPa的压力下压制成型,经干燥后成为待烧坯体;4)将待烧坯体的一面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,进行激光烧结,之后再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的另一面朝上放在耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,再次激光烧结,冷却后即得蜂窝体;5)将蜂窝体周边凹凸不平的边缘以切、磨、抛手段取直,即得环保型蜂窝陶瓷蓄热体。

【技术特征摘要】
1.一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法,其特征在于:
1)将红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石和焦炭粉分别放入球磨机
中干磨,之后过325目筛,分别得到红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石
和焦炭粉;
2)取过筛后的红页岩废料、废矿渣、废玻璃、石灰石、滑石、焦炭粉和氧化
铝粉,按质量份数红页岩废料∶废矿渣∶废玻璃∶石灰石∶滑石∶焦炭粉∶氧化铝
粉=(20~30)∶(40~55)∶(10~15)∶(5~10)∶(3~5)∶(5~10)∶(1~3)进行配
料,将配好的料一同放入球磨机中并加入配料质量6%的粘结剂PVA,球磨混匀并
过40目筛形成混合料;
3)将混合料置于压力成型机的模具中,在30MPa的压力下压制成型,经干燥后
成为待烧坯体;
4)将待烧坯体的一面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,进行激光烧结,之后再将坯体沿水平方向旋转180°即将
坯体的另一面朝上放在耐火材料的支架上,以大功率CO2激光器作为烧结能量源,
再次激光烧结,冷却后即得蜂窝体;
5)将蜂窝体周边凹凸不平的边缘以切、磨、抛手段取直,即得环保型蜂窝陶
瓷蓄热体。
2.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法,
其特征在于:所述的废矿渣为选矿产生的废渣,包括黄金尾矿废渣、铅锌矿尾矿废
渣、磷矿废渣、铁矿废渣、锰矿废渣、钼矿废渣、钛矿渣、钡矿渣、铬矿渣、钴矿
渣、钒矿渣、锑矿废渣、汞矿废渣、铜矿废渣、石英矿废渣、稀土尾矿废渣、长石
矿渣、铝矾土废渣、煤矸石废渣、粉煤灰废渣、高铝粘土废渣、高炉炼渣中的一种
或多种任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用废矿渣制...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈平殷海荣刘锦涛袁文韬李轲
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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