在陶瓷太阳板上复合立体网状黑瓷阳光吸收层的方法技术

“在陶瓷太阳板上复合立体网状黑瓷阳光吸收层的方法”是以富含第四周期过渡元素的工业废渣、金属矿物为主要原料磨成泥浆，以压缩空气将泥浆喷涂在干燥的中空陶瓷太阳板素坯表面上，采用单支喷枪或多支喷枪喷涂，控制压缩空气的压力、流量和泥浆的比例使初期与干燥的陶瓷太阳板素坯表面相接触的雾滴由于干燥素坯的快速吸水和雾滴的表面张力形成具有一定强度、相对干燥、粘附于素坯板表面的泥粒，后续喷落的雾滴首先遇到这些具有一定吸湿能力的突出于表面的泥粒，粘附在泥粒上，依次堆积成柱状、尖塔状、立壁状、蜂窝状、多孔状的非均匀、不连续、被吸湿而具有一定强度的雾滴泥料堆积体，当这些立体堆积体达到一定高度失去吸湿能力前停止喷雾，从而在中空陶瓷太阳素坯板表面得到立体网状黑瓷的素坯层，将此具有立体网状黑瓷素坯层的中空陶瓷素坯板经干燥后进行高温烧制，控制烧成温度和时间使立体网状黑瓷素坯层与中空陶瓷太阳板素坯同时烧结为立体网状黑瓷层和瓷质中空陶瓷太阳板基体，高温烧结使立体网状黑瓷层与瓷质中空陶瓷太阳板基体烧结复合为一体。与传统的太阳能吸收涂料相比，具有成本低、使用寿命长，在寿命期间平均阳光吸收率较高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用领域太阳光吸收层的制造方法，具体说是在陶瓷太阳板上复合阳光吸收层的方 法，进一步说是。(二)
技术介绍
太阳能利用主要分为光屯利用、光热利用方式，目前光热利用主要是太阳能热水器，太阳能热水器分 为闷晒式和循环式，循环式效率较高，其集热体主要采用金属管板式集热体和真空玻璃管式集热体，金属 管板式集热体也称作平板式集热体。两者均存在以下不足1.金属管板式集热体主要采用铜、铝等材料， 真空玻璃管集热体结构和制造工艺相对复杂，以每平方米吸热面积计算两者的价格都比较高。2.两者均采 用低温涂覆的黑色阳光吸收涂料，在长期的阳光作用下会有一定程度的老化使阳光吸收率衰减，是导致效率和寿命问题的原因之一。3.由于材料、结构和成本等原因难与建筑物结合为一体。均质陶瓷太阳板是指以提钒尾渣成(和)其他富含过渡元素的工业废弃物、天然矿物与普通陶瓷原料 混合后制造的整体黑色或黑灰色的陶瓷中空太阳能集热板，复合陶瓷太阳板是指以普通陶瓷为基体，与以 提钒尾渣或(和)其他富含过渡元素的工业废弃物、天然矿物与普通陶瓷原料混合后制造的黑色或黑灰色 的陶瓷表面层相复合的陶瓷中空太阳能集热体。复合陶瓷太阳板、均质陶瓷太阳板可统称为陶瓷太阳板。通常太阳能热水器由支架、太阳能集热器、储水箱、管道组成，或由支架、真空玻璃管、储水箱、管 道组成，所述集热器一般由外壳、保温隔热材料、具有黑色表面的金属太阳能集热体、透明盖板组成。以前生产黑色陶瓷必须加入Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Fe等第四周期过渡元素，价格十分昂贵，本专利技术人申 报并取得的中国专利技术专利CN85102464 "黑色陶瓷制品原料的生产方法及其制品"、CN86104984 "—种陶粉 末"叙述了以提钒尾渣为原料之一生产各种黑色陶瓷制品的方法，这种黑色陶瓷称作钒钛黑瓷。此专利技术又 以"陶瓷粉末及其制品"(Ceramrc powder and drticles)为名称中报并已取得九国外国专利技术专利证书， 分别是美国专利4737477、日本专利]736801、英、法、德、奥地利专利(欧洲专利局)0201179、澳大利 亚专利578815、新加坡专利1009/91、芬兰专利81336和香港专利1077/1991。 80年代后期本专利技术人申报 了 "黑色陶瓷太m瓦"、"黑色陶瓷拦板式太阳能集热器"、"黑色陶瓷太阳能房顶"、"黑色瓷质太阳能集热 板成观方法"等专利，本世纪初本专利技术人中报了 "陶瓷太阳板"、"复合陶瓷中空太阳能集热板的制造方法"、 "一种新型太卩ll能房顶的结构和材料"、"陶瓷太阳板集热器的制造和安装方法"等专利。钒钛磁铁矿经熔炼得到含钒铁水，含钒铁水经吹炼得到钒渣，钒渣加入辅料进行焙烧，将焙烧料进行 湿法浸取提钒，提取钒后所剩余的作为废弃物的残渣即为提钒尾渣。目前我国年产出提钒尾渣约30万吨，主要产地是四川、河北、辽宁等，代表性企业是攀枝花钢铁公 司、承德第二化工厂、锦州钒业公司等。提钒尾渣富含Fe、 Cr、 Mn、 V、 Ti等第四周期元素复杂化合物， 占总重量的80%左右，是一种十分特殊的工业废弃物，其中任何一种成分的提取和利用均远不如相应天然 矿物的经济性，而他们的集合体却是一种十分稳定的陶瓷黑色着色剂，长期以来人工配制的Co系陶瓷黑 色着色剂的制造必须经过严格的配方，精细、复杂的加工才能得到呈色稳定的陶瓷黑色着色剂，通常每吨 售价20万元左右。提钒尾渣不仅是稳定的陶瓷黑色着色剂，而且其本身也是优良的黑色瓷器原料，百分 之百的提钪尾渣就可以生产理化性能优良、光热转换性能突出的钒钛黑瓷制品。钒钛黑瓷专利技术于1984年，1985年4月1日开始申报专利，1986年通过技术鉴定，钒钛黑瓷可以制造 中空太阳能集热板、远红外辐射元件、艺术品、建筑装饰板等，其中目前产量最大的是钒钛黑瓷建筑装饰 板，目前主耍产地是广东、上海，代表性企业是佛山市东鸿陶瓷厂，上海宏基特种陶瓷公司等。我国陶瓷 建筑装饰板(砖)产量居世界首位，年产量占世界产量50%左右，由于钒钛黑瓷装饰板使用大量提钒尾渣， 以前占ffl大呈堆场，成为提钒厂沉重负担的提钒尾渣目前售价已达160-300元/T。全国提钒尾渣产出厂因 此获得年纯收入数千万元，钒钛黑瓷装饰毛板年销售额数亿元，磨光后增值1至3倍。20世纪90年代初 以石膏模注浆成型方法试制300X300毫米钒钛黑瓷中空太阳板上万平方米，制造和使用钒钛黑瓷太阳能 热水器数百台以上，直接建造于房顶上的钒钛黑瓷太阳能热水器近千平方米，采用砖、水泥外框、菱苦土 外框、水缸储水箱和专门制造的陶瓷储水箱，目的是逐步发展成为钒钛黑瓷太阳能房顶。300X300毫米钒 钛黑瓷太阳板单板面积0.09平方米，容水量0.9kg，单层玻璃单板闷晒时水温可达IO(TC，在1986年山东省太阳能热水器全省评比中钒钛黑瓷太阳能热水器获一等奖，钒钛黑瓷太阳能热水器加热前后的水质经 检测未发现可见的变化，使用10年以上的太阳板无退色、腐蚀、老化等迹象，但是石膏模注浆成型钒钛 黑瓷中空太阳板方法，成型效率低、成型大尺寸太阳板成品率低下，小尺寸板接头过多，安装繁琐，难以 发展成为大规模工业化生产方法，难以实现大规模推广使用。专利技术人近期开发的以真空挤出法试制的大尺 寸太阳板，成型效率比石膏模注浆法高出数十倍，单板尺寸可放大儿倍至十几倍，可以发展形成大规模生 产和应用。钒钛黑瓷最重要的特性是光热转换特性，钒钛黑瓷是典型的能源材料，为此专利技术人正在全力研究和开 发更为实用的大尺寸钒钛黑瓷太阳板和以钒钛黑瓷为表面层以普通陶瓷为基体的钒钛黑瓷复合陶瓷太阳 板，用于钒钛黑瓷太阳能房顶。全国提钒尾渣产出量可以年产实用型大尺寸钒钛黑瓷太阳板约1500万平 方米，而制造钒钛黑瓷复合陶瓷太阳板其年产量可以超过10亿平方米，光热转换过程发生于物体表面， 两者性能可以做到并无重火差别。目前一吨普通瓷质实心毛板的售价约600元，钒钛黑瓷实心毛板约700元，铸铁约3000元，钢材4500 元，铝材24000元，铜材70000元，与钢铁相比其比重相差3倍，即相同货币所购买的瓷板体积是钢铁10 倍以上，而瓷器耐蚀性寿命可以比钢铁长10倍以上，可以认为瓷质材料比任何金属更耐腐蚀，每平方米 钒钛黑瓷或复合陶瓷太阳板重量可以小于40 kg。瓷质材料价格低廉是由于原料储量大、分布广泛、运距短、加工温度可低于12ocrc、加工i:艺简单，金属材料价格昂贵是由于原料储量少、有效含量低、运距远、加工温度约160(TC、成需电解冶炼、加工工艺复杂，这些因素是难以改变的。所以普通陶瓷、钒钛黑瓷或以钒钛黑瓷为表面以普通陶瓷材料为基体适合制造太阳能集热体用于太阳能房顶，尤以后两者更适合制造 太阳能集热体用于太阳能房顶。钒钛黑瓷被阳光照射时会大量吸收阳光中的能量，阳光吸收率可达0.9,经试验，在纬度37度地区，夏日晴天i平方米钒钛黑瓷太阳板可将io kg水加热至i(xrc。钒钛黑瓷是优良的光热转换材料，是新型的 能源材料。钒钛黑瓷黑色纯正，理化性能优良，目前大量用于生产实心的表面磨光的建筑装饰板，生产成本低廉，钒钛黑瓷装饰板厚度约12毫米，不磨光的毛板售价每平方米20 30元，其销售额已达到数亿元， 钒钛黑瓷装饰板只是利用钒钛黑瓷黑色纯正、本文档来自技高网...

【技术保护点】
在陶瓷太阳板上复合立体网状黑瓷阳光吸收层的方法，其特征在于将普通陶瓷泥料经真空练泥以多孔模具挤制成为多孔通孔板，经加工成为端头相通的中空板，用同种泥料板封堵两头并接进出口，成为具有进出口的中空陶瓷太阳板素坯，以提钒尾渣或（和）其他富含第四周期过渡金属元素的工业废渣或（和）富含第四周期过渡金属元素的金属矿物为原料或主要原料磨制成泥浆，以压缩空气将泥浆喷涂在干燥的中空陶瓷太阳板素坯表面上，采用单支喷枪或多支喷枪喷涂，控制压缩空气的压力、流量和泥浆的比例使初期与干燥的陶瓷太阳板素坯表面相接触的雾滴由于干燥素坯的快速吸水和雾滴的表面张力形成具有一定强度、相对干燥、粘附于素坯板表面的泥粒，后续喷落的雾滴首先遇到这些具有一定吸湿能力的突出于表面的泥粒，粘附在泥粒上，依次堆积成柱状、尖塔状、立壁状、蜂窝状、多孔状的非均匀、不连续、被吸湿而具有一定强度的雾滴泥料堆积体，当这些立体堆积体达到一定高度失去吸湿能力前停止喷雾，从而在中空陶瓷太阳素坯板表面得到立体网状黑瓷的素坯层，将此具有立体网状黑瓷素坯层的中空陶瓷素坯板经干燥后进行高温烧制，控制烧成温度和时间使立体网状黑瓷素坯层与中空陶瓷太阳板素坯同时烧结为立体网状黑瓷层和瓷质中空陶瓷太阳板基体，高温烧结使立体网状黑瓷层与瓷质中空陶瓷太阳板基体烧结复合为一体，或采用二次烧成的方法将两者烧结复合为一体，其烧成温度使立体网状黑瓷泥浆雾滴堆积层成为瓷质材料，喷涂时喷枪以一定角度与中空陶瓷太阳板素坯表面作相对运动，单枪喷涂时，单枪在素坯板表面上方作规则性移动扫描，使运动速度、泥浆喷出速度与素坯吸湿速度相对应，确保雾滴堆积体始终具有相应的吸湿能力，使粘附在堆积体上的雾滴中的大量水分通过相对干燥的堆积体传递至干燥的素坯中，使新粘附的雾滴迅速失去部分水分而具有一定形状和强度，不要使雾滴聚为流动的泥浆从而使堆积物倒塌成为平面层，多枪喷涂时，中空陶瓷太阳板素坯在喷枪下方运动，使运动速度、喷枪间隔距离与泥浆喷出速度和素坯吸湿速度相对应，以达到上述目的，调整泥浆配方和水分决定泥浆中颗粒之间的内聚力，控制压缩空气的压力、流量和泥浆的比例决定喷出雾滴的速度和大小，雾滴是泥浆与空气的混合物是中空的泥浆球，粘附在堆积物上时，失去部分水分而硬化成中空硬壳，部分球体破碎，形成立体网状多孔的堆积体，泥浆的配方、内聚力、失去水分的速度决定堆积体的平均直径和高度，堆积体高度为０．１～３毫米，堆积体中充满的毛细孔是干燥素坯...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树梁，许建华，王启春，石延岭，蔡滨，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[中国|济南]