本发明公开了一种陶瓷换热器、陶瓷材料及其生产方法。陶瓷材料配方中含有基质料组分A、骨料组分B和结合剂,以重量百分比为单位,A中含有:莫来石粉20~40%,堇青石粉20~40%,滑石粉10~36%,粘土粉10~30%,α-Al
1.一种陶瓷材料,其特征是:配方中含有基质料组分A、骨料组分B和结合 剂,以重量百分比为单位,基质料组分A中含有:莫来石粉20~40%,堇青石 粉20~40%,滑石粉10~36%,粘土粉10~30%,α-Al₂O₃xa010~20%,基质料 组分的粒度≥200目; 骨料组分B中含有:莫来石32~72%,堇青石28~68%; 配方中A、B两组份的重量比为1~1.5∶1~1.5,结合剂占A、B两组份总 重量的0.5~1%。
2.根据权利要求1所述的陶瓷材料,其特征是:所述的骨料组分B中0~
0.5mm的莫来石为16~36%,0.5~1mm的莫来石为16~36%;粒度为0~0.5mm 的堇青石为14~34%,0.5~1mm的堇青石为14~34%。
3.根据权利要求1所述的陶瓷材料,其特征是:所述的结合剂为甲基纤维素。
4.一种如权利要求1所述的陶瓷材料的生产方法,包括原料配制、混练、成 型、烘干、烧结、成品检验,其特征在于: (1)按配方称取基质料A,按基质料∶水=3∶1的比例加水,进湿球磨机研 磨10-12h,研磨后粒度检验标准为≥320目; (2)然后将磨成的泥浆通过筛选,进入板孔滤泥机滤成泥饼备用; (3)将骨料B和泥饼混合搅拌,加入结合剂,通过练泥机混练,水分含量控制 在19~22%; (4)把练成的泥进行陈腐存放,陈腐时间为冬天15±1天,夏天10±1天, 再放入练泥机精练,然后挤出成型、干燥,使坯体水分在1.5%以下; (5)将坯体烧结,烧结温度1300-1400°C,烧结时间为36-48h,保温时间4-6h, 冷却后出炉。
5.按照权利要求4所述的生产方法,其特征在于:所述的干燥为自然干燥, 干燥时间为20~24小时。
6.按照权利要求4所述的生产方法,其特征在于:所述的烧结在升温时,温 度在100-200°C之间升温速率为10-15°C/h,在200-500°C之间升温速率为20-25 °C/h,在600-900°C之间升温速率为30-35°C/h,在900-1380°C之间升温速率为 50-80°C/h,在500-600°C时保温1h,900°C时保温2h。
7.一种用权利要求1所述的陶瓷材料制成的陶瓷换热器,含有冷空气进口 和热空气出口,上换热箱,下换热箱,换热管,其特征是:冷空气进口和热空 气出口分别与上换热箱两边连接,在上换热箱的冷空气进口和热空气出口之间 设有密封隔板,在上换热箱底板和下换热箱上板之间安装有一定数量的换热管, 换热管之间间隔形成烟气通道。
8.根据权利要求7所述的陶瓷换热器,其特征是:一定数量的换热管在上、 下换热箱连接固定板之间为均布排列,或为两换热管交错布置排列,换热管的 横截面为中空圆形,或为中空多边形,或为中空椭圆形。
9.一种用权利要求1所述的陶瓷材料制成的大型陶瓷换热器,含有两侧面 的耐火砖砌筑壁面,上、下换热箱,冷空气进口,热空气出口,砌筑曲封保温 板,砌筑曲封固定连接板,换热管,其特征是:两侧耐火砖砌筑壁面和上砌筑 曲封保温板、上砌筑曲封固定连接板,以及两端的密封隔板构成上换热箱,在 上换热箱的两边分别设有冷空气进口、热空气出口,在冷空气进口与热空气出 口之间设有密封隔板,在下砌筑曲封固定连接板和上砌筑曲封固定连接板之间 连接固定有一定数量的换热管,所述换热管与上、下换热箱连通,换热管之间 形成烟气通道。
10.根据权利要求9所述的陶瓷换热器,其特征是:一定数量的换热管在 上、下砌筑曲封固定连接板之间为均布布置,或为两相邻换热管交错布置排列, 换热管的横截面为中空圆形、或中空多边形,或中空椭圆形,或为中空菱形。 一、技术领域: 本发明涉及一种换热器、耐火材料及其生产方法,特别涉 及一种陶瓷换热器、陶瓷材料及其生产方法。 二、背景技术: 生产和使用能满足各种窑炉的新型高效节能陶瓷换热器目前尚未查到,陶瓷 换热器的生产技术仍停留在十多年前的发展状况。例如:(1)以高铝熟料和复合 粘土为原料经混练、成型、烘干、烧结等步骤来生产无缝整体结构管盘陶瓷换 热管;(2)以生熟焦宝石、软质粘土等地方原料为主,以水溶性有机聚合物为结 合剂,采用轧膜工艺人工合成菫青石基高温陶瓷换热器。但是现在使用的换热 器大多数为金属换热器,并且只能在低温下使用,当燃气温度较高时不能直接 使用,要掺入大量的冷空气,并且还必须高温保护,如鼓冷风机及控制系统。 当掺入冷空气后换热器回收的温度将降低,换热效果差,造成能源的浪费。 由于我国当前能源日趋紧张,并且能源的利用率较低,这样以来造成了能 源的大量浪费,为了提高能源的利用率,急需生产和使用节能效果好的产品。 而陶瓷换热器是目前国家的火炬计划之一,是中国节能技术政策大纲指定产品, 也是鼓励外商投资的高薪技术产品之一。因此生产一种高效、环保、节能、利 国利民的新型高效节能产品陶瓷换热器是非常必要的。 三、发明内容: 本发明目的:在于克服上述背景技术中存在的问题,发明一种陶瓷换热器, 本发明目的还在于提供一种陶瓷材料及其生产方法。 本发明的技术方案: 本发明提出一种高效节能陶瓷材料的生产方法,其生产工艺包括以下步骤: 原料选取与配制、球磨、过滤、搅拌、练泥、陈腐、精练、压制成型、干 燥、烧结、成品检验、组装入库,其详细步骤为: 1.原料的选取及配方的重量百分比为: 基质料组分A:莫来石粉20~40%; 堇青石粉20~40%;滑石粉10~36%; 粘土粉10~30%;α-Al₂O₃10~20%; 骨料组分B:莫来石32~72%;堇青石28~68%; 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为16~36%,0.5~1mm的莫来石 为16~36%;粒度为0~0.5mm的堇青石为14~34%,0.5~1mm的堇青石为 14~34%。 A、B两组份的重量比为1~1.5∶1~1.5,再加入占A、B两组份总重量0.5~ 1%的结合剂甲基纤维素。 2.先将≥200目的基质料加水(水与基质料的重量比为1∶3)送入湿球磨机 进行研磨10-12h,检验粒度的标准为:粒度≥320目。 3.将磨成的泥浆通过筛滤磁选送进板孔滤泥机滤成泥饼备用。 4.将泥饼与骨料混合后,送入双轴双向搅拌机中混合搅拌,并且加入结合 剂甲基纤维素,水分控制在19-22%为宜,通过练泥机混练2-3遍。 5.把练泥送陈腐间陈腐存放(冬天15±1天,夏天10±1天)后,再通过 练泥机精练2遍后,送挤出机按要求的规格进行挤出成型。 6.成型后自然干燥20-24h,进入烘干房烘干到水份≤1.5%方可进炉。 7.将坯体用梭式窑烧结,烧结温度控制在1300-1400°C之间,按常规打架子 烧结36-48h,保温4-6h,冷却到500°C以下出炉。 升温速率为:温度在100-200°C之间升温速率为10-15°C/h,在200-500°C之 间升温速率为20-25°C/h,在600-900°C之间升温速率为30-35°C/h,在900-1380 °C之间升温速率为50-80°C/h,在500-600°C时保温1h,900°C时保温2h。 8.将烧结完毕的零件检验合格后组装入库(组装使用高温密封胶,以防漏 气)。 一种陶瓷换热器,含有冷空气进口和热空气出口,上换热箱,下换热箱, 换热管,冷空气进口和热空气出口分别与上换热箱两边连接,在上换热箱的冷 空气进口和热空气出口之间设有密封隔板,在上换热箱底板和下换热箱上板之 间安装有一定数量的换热管,换热管之间间隔形成烟气通道。 一定数量的换热管在上、下换热箱连接固定板之间为均布排列,或为两换 热管交错布置排列,换热管的横截面为中空圆形,或为中空多边形,或为中空 椭圆形。 一种大型陶瓷换热器,含有两侧面的耐火砖砌筑壁面,上、下换热箱,冷 空气进口,热空气出口,砌筑曲封保温板,砌筑曲封固定连接板,换热管,两 侧耐火砖砌筑壁面和上砌筑曲封保温板、上砌筑曲封固定连接板,以及两端的 密封隔板构成上换热箱,在上换热箱的两边分别设有冷空气进口、热空气出口, 在冷空气进口与热空气出口之间设有密封隔板,在下砌筑曲封固定连接板和上 砌筑曲封固定连接板之间连接固定有一定数量的换热管,所述换热管与上、下 换热箱连通,换热管之间形成烟气通道。 一定数量的换热管在上、下砌筑曲封固定连接板之间为均布布置,或为两 相邻换热管交错布置排列,换热管的横截面为中空圆形、或中空多边形,或中 空椭圆形,或为中空菱形; 砌筑大型陶瓷换热器采用曲封专用高温板,长600-1500mm,宽150-780mm, 厚度50-60mm。砌筑板600mm以下可用独块无缝高温板,600mm以上可采用双曲 封连接,这样密封合理,可按用户要求设定尺寸,减少砌缝,漏气率低,换热 箱、曲封换热连接板与无缝高温换热管连接采用高温密封胶粘接密封,漏气率 低,砌筑换热器规格比较灵活。 中小型陶瓷换热器可整体成型,换热箱与无缝高温换热管采用高温密封连 接,漏气率低,效果好。 本发明的积极有益效果: (1)本发明的陶瓷换热器耐高温,节约能源比例大。将陶瓷换热器放入烟道 出口最近温度最高的地方,若窑炉的温度是1450°C时,烟道出口温度应在 1100-1250°C,可换取温度800-1000°C左右;利用1000°C换热空气与燃气形成 混合气进行燃烧,原来每炉使用2.7吨柴油,利用陶瓷换热器后使用柴油1.4吨, 可节约燃料48%。 (2)本发明创造的陶瓷换热器,适用性强,能适应各种温度和环境;换热效 果好(换热温度600-1100°C),使用寿命长(5-10年)。 (3)本发明的陶瓷换热器、陶瓷材料的生产方法成熟,适合于工业化生产, 具有较好的社会、经济效益。 四、附图说明 图1为本发明陶瓷材料的生产工艺流程图 图2为陶瓷换热器的剖切结构示意图 图3为其A-A剖切结构示意图 图4为大形陶瓷换热器剖切结构示意图 图5为其A-A剖切结构示意图 图6为其砌筑曲封固定连接板结构示意图 图7为其砌筑曲封保温板结构示意图 图8为金属换热器使用状态示意图 图9为本发明使用状态示意图 五、具体实施方式 实施例一:陶瓷材料及其生产方法 其生产工艺步骤包括原料选取与配制、球磨、过滤、搅拌、练泥、陈腐、 精练、挤出成型、干燥、烧结、成品检验、组装入库,其详细步骤为: 1.称取莫来石粉、菫青石粉、滑石粉、粘土粉、α-Al₂O₃作为基质料组分A, 各种组分在基质料中的重量百分比为:莫来石粉20%,堇青石粉40%,滑石粉 10%,粘土粉10%,α-Al₂O₃20%; 称取莫来石和菫青石作为骨料组分B,这两种组分在骨料中的重量百分比为 粒度为0~0.5mm的莫来石为16%,0.5~1mm的莫来石为36%,粒度为0~ 0.5mm的堇青石为34%,0.5~1mm的堇青石为14%。A、B两组份的重量比为 1∶1,再加入占A、B两组份总重量0.5%的结合剂。 2.按基质料的配方计量称重,将≥200目的基质料加水(水与基质料的重量比 为1∶3)送入湿球磨机中进行研磨10-12h,检验粒度的标准为:粒度≥320目。 3.将磨成的泥浆通过筛滤磁选送进板孔滤泥机滤成泥饼备用。 4.将泥饼与骨料混合后,送入双轴双向搅拌机中混合搅拌,并且加入结合 剂甲基纤维素,水分控制在19-22%为宜,通过练泥机混练2-3遍。 5.把练泥送陈腐间陈腐存放(夏天陈腐10天,冬天陈腐15天)后,再通 过练泥机精练2遍后,送挤出机按要求的规格进行挤出成型。 6.成型后自然干燥20-24h,进入烘干房烘干到水份≤1.5%方可进炉。 7.将坯体用梭式窑烧结,烧结温度控制在1300°C之间,按常规打架子 烧结36h,保温6h,冷却到500°C以下出炉。 8.将烧结完毕的零件检验合格后组装入库,组装时使用高温密封胶,以防 漏气。 9.砌筑大型陶瓷换热器采用曲封专用高温板,长600-1500mm,宽150-780mm, 厚度50-60mm。砌筑板600mm以下可用独块无缝高温板,600mm以上可采用双曲 封连接,这样密封合理,可按用户要求设定尺寸,减少砌缝,漏气率低,换热 箱、曲封换热连接板与无缝高温换热管连接采用高温密封胶粘接密封,漏气率 低,砌筑换热器规格比较灵活。 实施例二:陶瓷材料及其生产方法,同实施例一基本相同,相同之处不再 叙述,不同之处在于: 1.基质料组分A,莫来石粉40%,堇青石粉20%,滑石粉20%,粘土粉 10%,α-Al₂O₃10%;基质料粒度为220目。 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为36%,0.5~1mm的莫来石为 16%,粒度为0~0.5mm的堇青石为14%,0.5~1mm的堇青石为34%。A、B 两组份的重量比为1∶1,再加入占A、B两组份总重量1%的结合剂。 2.按基质料的配方计量称重,加水(水与基质料的重量比为1∶3),送入湿球 磨机中进行研磨10-12h,研磨后粒度为350目。 3.烧结时温度控制在1400°C,按常规打架子烧结48h,保温4h,冷却到 500°C以下出炉。 烧结时升温要求,温度在100-200°C之间升温速率为10°C/h,在200-500°C 之间升温速率为20°C/h,在600-900°C之间升温速率为30°C/h,在900-1380°C之 间升温速率为80°C/h,在500-600°C时保温1h,900°C时保温2h。 实施例三:陶瓷材料及其生产方法,同实施例一基本相同,相同之处不再 叙述,不同之处在于: 1.基质料组分A:莫来石粉25%,堇青石粉25%,滑石粉30%,粘土粉10 %,α-Al₂O₃10%; 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为20%,0.5~1mm的莫来石为 20%,粒度为0~0.5mm的堇青石为30%,0.5~1mm的堇青石为30%。 A、B两组份的重量比为1:1.5,再加入占A、B两组份总重量0.8%的结 合剂。 2.烧结时温度控制在1350°C,按常规打架子烧结40h,保温5h,冷却到 500°C以下出炉。 烧结升温要求,温度在100-200°C之间升温速率为12°C/h,在200-500°C之 间升温速率为22°C/h,在600-900°C之间升温速率为32°C/h,在900-1380°C之间 升温速率为60°C/h,在500-600°C时保温1h,900°C时保温2h。 实施例四:陶瓷材料及其生产方法,同实施例一基本相同,相同之处不再 叙述,不同之处在于: 1.基质料组分A:莫来石粉35%,堇青石粉25%,滑石粉20%,粘土粉10 %,α-Al₂O₃10%; 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为30%,0.5~1mm的莫来石为 30%,粒度为0~0.5mm的堇青石为20%,0.5~1mm的堇青石为20%。A、B 两组份的重量比为1∶1.2,再加入占A、B两组份总重量0.8%的结合剂。 实施例五:陶瓷材料及其生产方法,同实施例一基本相同,相同之处不再 叙述,不同之处在于: 1.基质料组分A:莫来石粉22%,堇青石粉25%,滑石粉15%,粘土粉25 %,α-Al₂O₃13%; 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为28%,0.5~1mm的莫来石为 30%,粒度为0~0.5mm的堇青石为22%,0.5~1mm的堇青石为20%。 A、B两组份的重量比为1∶1.2,再加入占A、B两组份总重量0.7%的结 合剂。 实施例六:陶瓷材料及其生产方法,同实施例一基本相同,相同之处不再 叙述,不同之处在于: 1.基质料组分A:莫来石粉27%,堇青石粉25%,滑石粉15%,粘土粉13 %,α-Al₂O₃20%; 骨料组分B中粒度为0~0.5mm的莫来石为18%,0.5~1mm的莫来石为 24%,粒度为0~0.5mm的堇青石为26%,0.5~1mm的堇青石为32%。 A、B两组份的重量比为1∶1.2,再加入占A、B两组份总重量0.7%的结 合剂。 实施例七:用本发明的陶瓷材料及其生产方法制成的陶瓷换热器的实施例 参见图2,图3,图8,图9,图中1为上换热箱,2为换热管,3为密封隔 板,4为热空气出口,5为冷空气进口,6为下换热箱,7为烟道,11为冷风鼓 风机,12为换热器,13为炉,14为降温鼓风机,冷空气进口5和热空气出口4 分别与上换热箱1两边连接,在上换热箱1的冷空气进口5冷空气进口与热空 气出口4之间设有密封隔板3,在上换热箱1底板和下换热箱6上板之间安装有 一定数量的换热管2,换热管2之间间隔形成烟道7;一定数量的换热管2在上、 下换热箱连接固定板之间为均布排列,或为两换热管2交错布置排列,换热管2 的横截面为中空圆形。 与以往金属换热器相比,陶瓷换热器12的安装位置更靠近炉13,并且省用 了一个降温鼓风机14,只需一个冷风鼓风机11。 实施例八:用本发明的陶瓷材料及其生产方法制成的陶瓷换热器的实施例 参见图4,图5,图6,图7,图8,图9,图中1为上换热箱,2为换热管, 3为密封隔板,4为热空气出口,5为冷空气进口,6为下换热箱,7为烟道,8 为砌筑曲封保温板,9为砌筑曲封固定连接板,10为耐火砖砌筑壁面,11为冷 风鼓风机,12为换热器,13为炉,14为降温鼓风机,两侧耐火砖砌筑壁面10 和上砌筑曲封保温板8、上砌筑曲封固定连接板9,以及两端的密封隔板3构成 上换热箱1,在上换热箱1的两边分别设有冷空气进口5、热空气出口4,在冷 空气进口5与热空气出口4之间设有密封隔板3,在下砌筑曲封固定连接板9和 上砌筑曲封固定连接板9之间连接固定有一定数量的换热管2,所述换热管2与 上、下换热箱连通,换热管2之间形成烟道7;一定数量的换热管2在上、下砌 筑曲封固定连接板9之间为均布布置,或为两相邻换热管2交错布置排列,换 热管2的横截面为中空圆形。 与以往金属换热器相比,陶瓷换热器12的安装位置更靠近炉13,并且省用 了一个降温鼓风机14,只需一个冷风鼓风机11。