一种陶瓷太阳板制造技术

以普通陶瓷原料、过渡元素化合物总量超过５％的工业废弃物、过渡元素总量超过２０％的金属矿物制造深颜色的陶瓷太阳板，以上述原料经常规加工成泥料，用挤制法挤出成型多孔通孔板，经加工使通孔在两端处连通，两端粘接同种材质带进出口的堵头，形成陶瓷太阳板坯体，将陶瓷太阳板坯体经干燥、烧成即得到陶瓷太阳板或表面覆盖深色或黑色陶瓷层的陶瓷太阳板，与现有的太阳能集热体如真空玻璃管、铜铝复合太阳能集热体相比具有生产成本低、使用寿命长、阳光吸收率不衰减、在整个寿命期间平均工作效率比较高的特点。与以提钒尾渣为基础的钒钛黑瓷太阳能集热板和复合陶瓷中空太阳能集热板相比具有原料来源广泛、原料分布点广、原料运输距离短、生产成本更为低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用的方法，具体说是关于太阳能集热体的制造方法，更详细地说是关于用普通陶瓷原料、富含过渡元素的工业废弃物、金属矿物为原料制造陶瓷太阳能集热体的方法。(二)
技术介绍
太阳能是可再生、取之不尽、不危害环境的绿色能源，又是不稳定、稀薄、低密度能源，太阳能光热利用主要采用太阳能热水器，太阳能热水器关键部件是太阳能集热体，目前主要是真空玻璃管和铜铝复合集热体，两者均存在以下不足l.价格高——每平方米售价数百元；2.寿命短——金属易腐蚀，尤其焊缝易腐蚀，真空玻璃管存在真空寿命和管体易破碎等问题，导致两者平均寿命难以达到10年；3.平均效率不高——两者均采用低温涂层，①低温涂层几年内开始老化，阳光吸收率逐步下降，整个寿命期间平均效率不高；②铜材昂贵，管间距离大，铝板吸收太阳能后横向传递给铜管中的介质，平均传热距离30毫米左右。由于结构限制，真空玻璃管管间空隙大，黑色吸收层只占结构面积50%左右，中午阳光强烈，但是中午阳光直射时大量阳光从管间空隙中穿过，影响了集热效率。太阳能涂料难以彻底解决阳光吸收率衰减问题，因此价格低廉，使用寿命长、具有一定的阳光吸收率的太阳能集热体应该是更具实用价值的产品。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的是利用廉价原料、简单生产工艺制造低成本、长寿命、具有较高阳光吸收率，并且阳光吸收率不会随时间衰减的陶瓷中空太阳能集热体，称作陶瓷中空太阳能集热板，简称陶瓷太阳板。本专利技术是这样实现的太阳能光热利用的核心部件是中空的太阳能集热体，以水为主要导热介质和加热目的物，最主要的技术经济指标是生产成本、使用寿命、工作效率。生产成本-主要由原材料价格、生产工艺复杂程度、制造过程中的能源消耗等因素构成，普通陶瓷原料是粘土、石英、长石，这类原料的价格与影响制品白度的Fe、 Ti等杂质含量有关，制造陶瓷太阳板不要求白度，可采用廉价陶瓷原料，也可采用各种工业废弃物、采矿尾矿、金属矿物等。本专利技术陶瓷太阳板以采用真空练泥挤出法生产多 L通孔板为基础，这是一种连续化、大规模、高效率的成型方法，生产工艺简单。陶瓷制品具有较高的强度，陶瓷太阳板使用温度IOO'C左右，对强度无过高要求，可以采用较多的低熔点原料,使烧成温度降低，烧成温度可控制在1000 125(TC之间，并采用大规模连续化生产的窑炉，进一步降低烧成能耗。制品售价反映生产成本，目前各种有关制品的大致市场售价普通陶瓷平板500 600元/T， 20 30元/m2，生铁约3000元/T，钢板4500元/T，铝材24000元/T，铜材70000元/T,陶瓷比重约为钢铁的1/3,大规模生产的陶瓷太阳板有可能实现每平方米数十元的生产成本。使用寿命太阳能集热体中的水温可以达到IOO'C，热水比冷水更容易腐蚀金属材料，空晒时太阳能集热体内温度可以接近200'C,在上述温度下陶瓷材料完全可以做到不腐蚀、不老化、不退色，现代陶瓷工业的热处理可以使陶瓷制品具有较小的内应力，内壁水碱可以用除垢剂或酸类溶液去除，以实现数十年甚至上百年的使用寿命。工作效率表面为反光面或纯白面的物体阳光吸收率较低， 一般来说，对表面非反光面的物体而言表面颜色越深3阳光吸收率越高，陶瓷太阳板采用廉价陶瓷原料、工业废弃物、采矿尾矿、金属矿物等，可以使陶瓷太阳板具有浅灰色、灰色、深灰色、褐色、红色、紫色、灰褐色、黑灰色、黑褐色、黑色的基体或表面层，使其具有较髙的阳光吸收率，陶瓷太阳板烧成温度超过iooox:，结构十分稳定，即使长时间处于2oo'c左右温度下也不会退色，阳光吸收率不随时间衰减，从而使其在几十年、上百年的寿命期间始终具有较高的工作效率。进一步详细叙述陶瓷太阳板的原料，普通陶瓷可分为日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等，通常陶瓷制品出自白度和电绝缘性的要求，往往排斥呈色或降低电绝缘性的过渡元素如Fe、 Mn、 Ti、 V、 Cr、Ni、 Cu、 Co、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 W等，这些元素被看作陶瓷原料中的杂质，他们会降低制品的白度和破坏电绝缘性，所以普通陶瓷坯体的原料主要是Si、 Al、 Mg、 Ca、 K、 Na的氧化物，纯度越高，品质越高，价格越贵。也有个别例外，如紫砂壶、红地砖、黑陶艺术品等的原料，紫砂壶以紫砂泥为原料，红地砖以红粘土为原料，其中赤铁矿(Fe203)的含量接近10%，烧制品为红色，黑陶艺术品是以强还原焰煅烧粘土制品，使其中红色的Fe203还原为黑色的Fe0,使制品呈现带光泽的黑色表面。为降低成本，陶瓷业也使用某些工业废弃物如煤矸石等作为陶瓷原料。然而，由于商业原因陶瓷并非都是白色的，除白色釉以外，其他釉料具有各种色彩，无釉磨光的瓷质抛光砖的坯体也有各种颜色，为使陶瓷呈现各种颜色，人们在陶瓷原料中加入各种陶瓷着色剂，绝大部分着色剂都是由易呈色的过渡元素，主要是量大易得的第四周期过渡元素的氧化物或化合物，为取得这些着色剂人们用工业纯的金属氧化物、化合物经过精心配制、严格控制烧成温度、烧成气氛使其呈现各种鲜艳的颜色。这些氧化物、化合物一般是用金属矿物经过复杂的富集、冶炼生产工艺、消耗大量能源从金属矿物中提炼出来，再化合、提纯才得到这些陶瓷着色剂，代价十分昂贵。过渡元素一般是指电子层结构中d轨道仅部分填充的元素，d轨道容易分裂，造成电子发生跃迁而呈色，d电子可以全部或部分参与成键，造成不同价态，同一种元素处于不同M介态可以呈显不同颜色，如钒元素不同价态可以呈现黄、兰、绿、紫色，三价铁为红色、二价铁为黑色等等，多种过渡元素混合后在陶瓷烧成温度烧成时其中发生的反应非常复杂，所呈现的颜色难以用理论来推断， 一般需通过大量实验来确定，如黑色陶瓷颜料一般采用钴系着色剂，可以采用Co0 20t CuO 10%、 Cr203 10%、 Fe203 20%、 MuO409&混合后经120(TC烧结再粉碎即成为一种陶瓷黑色着色剂。陶瓷太阳板是具有流体进出口的陶瓷中空板，中空板内可以覆盖釉层，外表面可以覆盖表面层，为尽可能多地吸收阳光，其外表面或向阳面是不反光、非白色的，表面可以具有较深的颜色，如浅灰色、灰色、深灰色、褐色、红色、紫色、兰色、灰褐色、黑灰色、黑褐色、黑色等各种颜色，颜色越深，阳光吸收率越高，陶瓷太阳板的原料是普通陶瓷原料包括氧化铁含量超过3%的陶瓷原料、红粘土、富含过渡元素的工业废弃物、金属矿物。上述普通陶瓷原料是指陶瓷工业大量使用的粘土、石英、长石原料，氧化铁含量超过3%的陶瓷原料是指对通常陶瓷业来说是劣质的、价格低的低档的粘土、石英、长石等陶瓷原料，红粘土是指外表为红色、氧化铁含量〉5%可以用于制造红地砖的红色粘土，富含过渡元素的工业废弃物是指以第四周期过渡元素为主的Fe、 Mn、 Ti、 V、 Cr、 Ni、 Cu、 Co、 Zn、 Zr、 Nb、 Mo、 W的氧化物或化合物总量超过5%或含有大量SiC、单质硅的工业废弃物，这些废弃物或称作废渣通常是深色和黑色的，包括铁合金工业废渣、钢铁业废渣、有色冶金业废渣、化工业废渣。铁合金工业废渣中各种锰铁渣含MnO 5-50%、 FeO 0.2-2.5%,硅铬合金渣含Cr203 0. 1-5%、 Cr 2-10.5%、 SiC 4-22%、 Si 7-8%,中、低、微碳铬铁渣含Cr203 2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷太阳板，其特征是以普通陶瓷原料、除提钒尾渣以外的过渡元素化合物总量超过５％（重量）的工业废弃物、过渡元素化合物总量超过２０％（重量）的金属矿物的一种或几种制造的深颜色的中空陶瓷板，或者是板外表面覆盖深色陶瓷层的中空陶瓷板，或者是板内表面覆盖釉层，板外表面覆盖深色陶瓷层的中空陶瓷板。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷太阳板，其特征是以普通陶瓷原料、除提钒尾渣以外的过渡元素化合物总量超过5％(重量)的工业废弃物、过渡元素化合物总量超过20％(重量)的金属矿物的一种或几种制造的深颜色的中空陶瓷板，或者是板外表面覆盖深色陶瓷层的中空陶瓷板，或者是板内表面覆盖釉层，板外表面覆盖深色陶瓷层的中空陶瓷板。2. —种陶瓷太阳板的制造方法，其特征在于以普通陶瓷原料、除提钒尾渣以外的过渡元素化合物总量超 过5% (重量)的工业废弃物、过渡元素化合物总量超过20% (重量)的金属矿物的一种或儿种，经常 规加工制成陶瓷太阳板坯体，或者以普通陶瓷原料用常规方法制造陶瓷太阳板坯体将普通陶瓷原料与 上述工业废弃物或/和金属矿物混合磨成泥浆覆盖在陶瓷太阳板坯体的外表面上形成具有表面涂层的 陶瓷太阳板坯体，将上述陶瓷太阳板坯体经干燥、烧成即得到陶瓷太阳板或表面覆盖深色或黑色陶瓷 层的陶瓷太阳板，或者以普通陶瓷原料用上述方法制造陶瓷太阳板坯体，板内覆盖普通釉料，将普通 陶瓷原料与上述工业废弃物或/和金属矿物混合磨成泥浆覆盖在陶瓷太阳板坯体的外表面上形成具有 表面涂层的陶瓷太阳板坯体，坯体经干燥、烧成即得到内表面有釉面和外表面有深色或黑色陶瓷层的 陶瓷太阳板。3. 根据权利要求2所述陶瓷太阳板的制造方法，其特征在于以普通陶瓷原料、除提钒尾渣以外的过渡元 素化合物总量超过5% (重量)的工业废弃物、过渡元素化合物总量超过20% (重量)的金属矿物的一 种或几种经常规加工成泥料，用挤制的方法挤出成型多孔通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树梁，许建华，蔡滨，王启春，石延岭，许建丽，
申请(专利权)人：山东天虹弧板有限公司，
类型：发明
国别省市：88[]