一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法，由以下重量份数组分构成：氧化铝11%—25.3%、碳化硅1.3%—5.6%、氧化镁3%—16.5%、石英0%—3.5%、氧化钙1%—5.4%、钛白粉1.1%—3.5%、尼龙纤维1.5%—3.1%、滑石0.5%—1.3%、膨润土0%—1.5%、莫来石0—10%、高岭土0

【技术实现步骤摘要】
一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法，属耐高温材料


技术介绍

[0002]蓄热陶瓷在当前的热工领域、化工、电子、石油等领域中具有广泛的应用，当前的蓄热陶瓷往往均是通过采用传统的莫来石、堇青石、氧化铝等原料，并通过外力挤压、烧结成型得到，虽然可以一定程度满足使用的需要，但生产原料的成本相对较高，蓄热陶瓷的孔隙率、孔径均与蓄热陶瓷的结构强度成反比，从而导致当前蓄热陶瓷产品为了提高产品的质量强度，孔隙率和蓄热能力均相对较差，且热能收集和释放能力差，难以有效满足实际使用的需要。
[0003]因此针对这一问题，迫切需要开发一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术上的不足，本专利技术提供一种基于高炉渣的蓄热陶瓷及其制备方法，可高效吸收/释放VOCs燃烧产生的热量，蓄放热速率提高了30%，储能密度提高1倍以上，解决了陶瓷材料蓄放热缓慢，储能密度低的技术难题。
[0005]一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，由以下重量份数组分构成：氧化铝11%—25.3%、碳化硅1.3%—5.6%、氧化镁3%—16.5%、 石英0%—3.5%、氧化钙1%—5.4%、钛白粉1.1%—3.5%、尼龙纤维1.5%—3.1%、滑石0.5%—1.3%、膨润土0%—1.5%、莫来石0—10%、高岭土0
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13.1%、辅助添加剂0—5.5%，余量为高炉渣。
[0006]进一步的，所述的氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化钙及高炉渣粒径均不大于10—50纳米，石英、莫来石、高岭土粒径为30—50微米。
[0007]进一步的，所述的尼龙纤维单丝直径为9—13微米，目数为300—400目。
[0008]进一步的，所述的辅助添加剂为碳粉、石棉纤维及液体溶剂中的任意一种或几种共用，且当辅助添加剂为碳粉、石棉纤维及液体溶剂共用时，碳粉、石棉纤维及液体溶剂比例为1:0.5
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2.5:5—15。
[0009]一种基于高炉渣的蓄热陶瓷的制备方法，包括如下步骤：S1,混合捏炼，首先将氧化铝、碳化硅、氧化镁、 石英、氧化钙、钛白粉、滑石、膨润土、莫来石、高岭土、辅助添加剂及高炉渣添加到捏炼设备内进行机械搅拌，并在搅拌混合均匀后向混合料中添加高分子粘结剂进行二次混合搅拌，得到粘稠状流体混合物，最后将粘稠状流体混合物添加到模具中进行预制，然后振荡5—10分钟并静置至少60分钟，得到蓄热陶瓷毛坯；S2,烧结成型，将模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯添加到烧结炉内，首先在150℃—260℃、气压为5—8倍标准大气压的恒温环境下预热5—10分钟；然后在保持气压稳定状态下匀速升温至600℃—800℃，并持续恒温煅烧1—2.5小时；最后匀速升温至1000℃—1200
℃，并同步将煅烧气压下降至0.3—0.8倍标准大气压，在此环境下煅烧2.5—4.5小时，然后随炉冷却至150℃—260℃后将模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯从烧结炉内取出，同时将后续待烧结模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯添加到烧结炉内，进行后续烧结，同时将从烧结炉内取出的烧结后的陶瓷毛坯及模具自然冷却至常温，冷却至常温后脱模即可得到成品蓄热陶瓷。
[0010]进一步的，所述S1中的模具包括承载机架、承载托盘、塑型槽、振荡底座、导向滑槽、驱动链、定位块及驱动电路，所述承载机架为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，所述驱动链至少两条，嵌于承载机架侧壁内，对称分布在承载机架轴线两侧并与承载机架底部垂直分布，所述驱动链上设若干定位块，且定位块通过驱动链与承载机架侧壁滑动连接，所述承载托盘为横断面呈矩形的板状结构，承载托盘若干，嵌于承载机架内，与承载机架槽底平行分布，并通过定位块与承载机架侧壁滑动连接，所述承载托盘上端面设若干塑型槽，所述塑型槽为横断面呈“凵”字形槽状结构，且各塑型槽下端面均通过震荡底座与承载托盘上端面连接，所述振荡底座相互并联并分别与驱动电路电气连接，且塑型槽下端面与振荡底座上端面间另通过至少两条导向滑槽滑动连接，所述驱动电路嵌于承载机架外侧面。
[0011]进一步的，所述振荡底座包括托架、承载弹簧、承载板、震荡机构、弹性垫块、风琴防护罩及接线端子，所述托架为轴向截面呈矩形框架结构，其下端面与承载托盘上端面连接，上端面通过若干环绕托架轴线均布的承载弹簧与承载板连接，所述承载板与托架间同轴分布，所述震荡机构嵌于托架内，与托架同轴分布并与承载板下端面连接，所述承载板上端面均布若干环绕承载板轴线均布的弹性垫块，并通过弹性垫块与塑型槽下端面连接，所述风琴防护罩为与托架同轴分布的空心柱状腔体结构，包覆在托架、承载板外并分别与托架、承载板外侧面连接，且所述托架、承载板间通过风琴防护罩构成闭合腔体结构，所述接线端子至少一个，嵌于托架外侧面，并分别与震荡机构和驱动电路电气连接。
[0012]进一步的，所述承载板下端面与托架底部间间距不大于托架高度的1.2倍，且承载板下端面与托架底部间通过至少两条限位弹簧连接，所述限位弹簧与承载板下端面垂直分布，并环绕震荡机构轴线包覆在震荡机构外。
[0013]进一步的，所述的驱动电路为基于可编程控制器为基础的电路系统。
[0014]本专利技术较传统工艺生产制备的蓄热陶瓷，基于高炉渣复合相变材料的多孔蜂窝蓄热陶瓷，生产原料成本低廉，来源广泛，生产工艺简单、生产效率高，同时具有储能密度高、导热性好、机械强度高、耐腐蚀磨损等优点，可高效吸收/释放VOCs燃烧产生的热量，蓄放热速率提高了30%，储能密度提高1倍以上，解决了陶瓷材料蓄放热缓慢，储能密度低的技术难题。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术生产流程示意图；图2为模具设备结构示意图；图3为振荡底座结构示意图。
[0016]承载机架1、承载托盘2、塑型槽3、振荡底座4、导向滑槽5、驱动链6、定位块7、驱动电路8 、托架41、承载弹簧42、承载板43、震荡机构44、弹性垫块45、风琴防护罩46、接线端子
47、限位弹簧48。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0018]实施例1如图1所示，一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，由以下重量份数组分构成：氧化铝11%、碳化硅1.3%、氧化镁3%、氧化钙1%、钛白粉1.1%、尼龙纤维1.5%、滑石0.5%，余量为高炉渣。
[0019]本实施例中，所述的氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化钙及高炉渣粒径均不大于10纳米。
[0020]同时的，所述的尼龙纤维单丝直径为9微米，目数为300目。
[0021]其具体的制备方法，包括如下步骤：S1,混合捏炼，首先将氧化铝、碳化硅、氧化镁、 石英、氧化钙、钛白粉、尼龙纤维、滑石及高炉渣添加到捏炼设备内进行机械搅拌，并在搅拌混合均匀后向混合料中添加高分子粘结剂进行二次混合搅拌，得到粘稠状流体混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，其特征在于：所述的基于高炉渣的蓄热陶瓷由以下重量份数组分构成：氧化铝11%—25.3%、碳化硅1.3%—5.6%、氧化镁3%—16.5%、 石英0%—3.5%、氧化钙1%—5.4%、钛白粉1.1%—3.5%、尼龙纤维1.5%—3.1%、滑石0.5%—1.3%、膨润土0%—1.5%、莫来石0—10%、高岭土0
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13.1%、辅助添加剂0—5.5%，余量为高炉渣。2.根据权利要求1所述的一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，其特征在于：所述的氧化铝、碳化硅、氧化镁、氧化钙及高炉渣粒径均不大于10—50纳米，石英、莫来石、高岭土粒径为30—50微米。3.根据权利要求1所述的一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，其特征在于：所述的尼龙纤维单丝直径为9—13微米，目数为300—400目。4.根据权利要求1所述的一种基于高炉渣的蓄热陶瓷，其特征在于：所述的辅助添加剂为碳粉、石棉纤维及液体溶剂中的任意一种或几种共用，且当辅助添加剂为碳粉、石棉纤维及液体溶剂共用时，碳粉、石棉纤维及液体溶剂比例为1:0.5
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2.5:5—15。5.一种基于高炉渣的蓄热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的基于高炉渣的蓄热陶瓷的制备方法包括如下步骤：S1,混合捏炼，首先将氧化铝、碳化硅、氧化镁、 石英、氧化钙、钛白粉、滑石、膨润土、莫来石、高岭土、辅助添加剂及高炉渣添加到捏炼设备内进行机械搅拌，并在搅拌混合均匀后向混合料中添加高分子粘结剂进行二次混合搅拌，得到粘稠状流体混合物，最后将粘稠状流体混合物添加到模具中进行预制，然后振荡5—10分钟并静置至少60分钟，得到蓄热陶瓷毛坯；S2,烧结成型，将模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯添加到烧结炉内，首先在150℃—260℃、气压为5—8倍标准大气压的恒温环境下预热5—10分钟；然后在保持气压稳定状态下匀速升温至600℃—800℃，并持续恒温煅烧1—2.5小时；最后匀速升温至1000℃—1200℃，并同步将煅烧气压下降至0.3—0.8倍标准大气压环境下煅烧2.5—4.5小时，然后随炉冷却至150℃—260℃后将模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯从烧结炉内取出，同时将后续待烧结模具及模具内的蓄热陶瓷毛坯添加到烧结炉内，进行后续烧结，同时将从烧结炉内取出的烧结后陶瓷毛坯及模具自然冷却至常温，并在冷却至常温后脱模即可得到成品蓄热陶瓷。6.根据权利要求5所述的一种基于高炉渣的蓄热陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S1中的模具包括承载机架（1）、承载托盘（2）、塑型槽（3）、振荡底座（4）、导向滑槽（5）、驱动链（6）、定位块（7）及驱动电路（8）...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪熙，彭浩，陈雷，马杰，刘安康，王明秀，
申请(专利权)人：南京沃谱瑞环境研究院有限公司南京工业大学，
类型：发明
国别省市：