本发明专利技术公开了一种含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷及其制备方法，所述蜂窝状发热陶瓷，按照摩尔百分比计算，它由混合陶瓷粉掺杂0.02%～0.1%的Y2O3制备而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩尔百分比计算，由96%的MgAl2O4、1%～3%的SiO2和3%～1%的TiO2组成。本发明专利技术通过在混合陶瓷粉中添加稀土氧化物Y2O3，可以有效降低蜂窝状发热陶瓷的室温电阻率，提高蜂窝状发热陶瓷的致密度和硬度，按照摩尔百分比计算，当在混合陶瓷粉中添加0.06%的Y2O3时，蜂窝状发热陶瓷的致密度、硬度最大，分别为93.01%和349.5HV，同时蜂窝状发热陶瓷的室温电阻率达到最小5.5×101Ω.m。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷及其制备方法，属于节能环保
技术介绍
蜂窝状发热陶瓷，又称蜂窝陶瓷蓄热体。20世纪90年代初，日本エ业炉公司和日本NKK公司开发出集极限余热回收与低NOx燃烧于一体的蓄热式燃烧器，该蓄热体采用蜂窝状发热陶瓷，并实现了与传统燃烧机理完全不同的高温低氧燃烧技木。由于该技术将节能与环保结合起来，因此这种蓄热式燃烧器的燃烧技术被称为第二代蓄热式燃烧技木，也称高温空气燃烧技木。日本一些大钢铁公司将该项技术应用于大型轧钢加热炉上，比传统加热炉节能约30%，产量提高20%以上，NOx排放量远低于环保局规定的排放标准，在节能 和环保方面取得了良好的效果。作为新一代蓄热体的蜂窝状发热陶瓷，与传统的蓄热体相比，其蓄热室发生了巨大变化ー从原来的格子砖发展成为陶瓷小球，又发展为蜂窝状发热陶瓷，使蓄热室的比表面积急剧増大、体积明显减小、换向时间大大缩短、换热性能得到极大提高，污染物排放量也远低于环保局规定的排放标准。与蜂窝状发热陶瓷蓄热体相结合的高温低氧燃烧技术被誉为21世纪蓄热体的关键技术之一。由于蜂窝状发热陶瓷材料具有过滤面积大、过滤效率高的特点，被广泛用于水净化处理、油类产品、有机溶液、酸碱溶液及焦炉煤气、甲烷和こ炔等气体的过滤和分离。另外，由于其机械强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀和易于再生等优点，在高温流体、熔融金属、腐蚀性流体以及过滤流体中的放射性物质等领域得到广泛应用；此外，蜂窝状发热陶瓷具有良好的吸附性能和活性，在其表面制备催化剂涂层，当反应流体通过蜂窝状发热陶瓷孔道时，将使反应速度和转换效率大幅提高。例如，在蜂窝状发热陶瓷表面制备金属、稀有金属或复合材料催化剂后，可用于过滤汽车尾气，使尾气中的CmHruCO化合物转化为CO2和水，并能使捕获的粒子在较低的温度下燃烧，減少有害气体排放，使催化剂涂层可以重复使用。另外由于蜂窝状发热陶瓷具有扩散功能而被用作吸音材料，即利用陶瓷的多孔结构对声波引起的空气压カ进行分散，从而达到吸音目的。吸音材料要求蜂窝状发热陶瓷的孔径在20 150 μ m范围、较高的机械强度和60%以上的气孔率。常常用于居民区周围的道路、桥梁、变压器等的隔音。除此之外，蜂窝状发热陶瓷已开始在电视发射中心、高层建筑、隧道、地铁等防火要求极高的场所及多功能电影院等有较高隔音要求的场场所得到应用。目前，蜂窝状发热陶瓷多采用硅铝系耐火材料，它具有质量轻、体积小、耐火度高、比表面积大、传热能力強、笔直气流通道使得气流阻力损失很小等优点。与传统蓄热球相比，蜂窝状发热陶瓷更易于实现低氧燃烧、炉温均匀、传热迅速，大大降低氧化损耗和NOx,体的残余量，显著提高了电热转换效率，起到良好的环保节能效果。由于蜂窝状发热陶瓷的蓄热室具有较大的比表面积，可布置数量较多的烧嘴，满足热负荷需要。其直气流通道与传统蓄热球的迷宮式通道相比，气流通道不易发生堵塞，自洁能力较好。但是目前所制作的蜂窝状发热陶瓷仍然存在室温电阻率较大、致密度和硬度较小的缺点，需要进ー步进行改迸。本申请人对中国专利公报进行了检索，尚未发现蜂窝状发热陶瓷方面的专利申请的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供ー种含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷及其制备方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，特别是蜂窝状发热陶瓷的室温电阻率较大、致密度和硬度较小的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案ー种含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷，按照摩尔百分比计算，它由混合陶瓷粉掺杂O. 02% O. 1%的Y2O3制备而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩尔百分比计算，由96%的MgAl204、1% 3%的SiO2和3% 1%的 TiO2组成。具体的，按照摩尔百分比计算，它由混合陶瓷粉掺杂O. 06%的Y2O3制备而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩尔百分比计算，由96%的MgAl204、2%的SiO2和2%的TiO2组成。所述的MgAl2O4由摩尔比为I: I的Al2O3和MgO反应生成。具体的，所述的Al2O3为a-Al203。前述的含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷的一种制备方法，将由MgAl204、SiO2和TiO2组成的混合陶瓷粉进行研磨，在此基础上掺杂Y2O3，添加分散剂后球磨8 24h，得发热陶瓷粉末材料；将该发热陶瓷粉末材料进行干燥、练泥、陈腐，并利用挤出机挤出成型，得坯体；对坯体进行干燥及烧结处理，所述的烧结处理具体包括将排出水分后的干燥坯体在室温条件下以5°C /min的速度升温至150°C后保温30min,再以5°C /min的速度升温至850°C保温120min，再以10°C /min的速度升温至1300 1600°C保温I 5h后，将坯体冷却到50°C以下，得蜂窝状发热陶瓷样品；在蜂窝状发热陶瓷样品上制备电极，得蜂窝状发热陶瓷。具体的，按照摩尔百分比计算，将由96%的MgAl204、2%的SiO2和2%的TiO2组成的混合陶瓷粉进行研磨，在此基础上，按照摩尔百分比计算，掺杂O. 06%的Y2O3,添加分散剂后球磨20h，得发热陶瓷粉末材料；将该发热陶瓷粉末材料进行干燥、练泥、陈腐，并利用挤出机挤出成型，得坯体；对坯体进行干燥及烧结处理，所述的烧结处理具体包括将排出水分后的干燥还体在室温条件下以5°C /min的速度升温至150°C后保温30min,再以5°C /min的速度升温至850°C保温120min，再以10°C /min的速度升温至1600°C保温2h后，将坯体冷却到50°C以下，得蜂窝状发热陶瓷样品；在蜂窝状发热陶瓷样品上制备电极，得蜂窝状发热陶瓷。前述方法中，所述的MgAl2O4,由摩尔比为1:1的Al2O3和MgO混合、球磨后，放入电阻炉中升温至1200°C并保温120min烧结即得。前述方法中，在Al2O3与MgO混合之前，对Al2O3进行煅烧，从而使Y-Al2O3全部转化为结构紧密、活性低，且在各个温度区域均具有良好的化学稳定性的a-Al203，減少后期坯体体积收縮，同时在煅烧过程中可以排除杂质Na2O,达到提高原料纯度的目的。为了验证上述方法对蜂窝状发热陶瓷的作用結果，申请人进行了一系列试验研究，具体如下I、球磨时间对粉体粒径分布的影响 按照上述方法中的配方数据称量粉末，将其充分混合，加入少量无水こ醇作为分散剂，混合均匀后放入氧化铝球磨罐中，玛瑙球与粉体比例为1:10，球磨机转速为720转/min，对粉体进行8 24h球磨。随着球磨时间的增加,粉料粒径的减小趋于缓慢，球磨效率会降低，而且长时间球磨将消耗更多电能。因此，应当在满足粉体粒径要求的前提下尽量缩短球磨时间。本实验采用几-1155型激光粒度分布测试仪測量不同球磨时间后的粉体粒径，不同球磨时间对应的粉体平均粒径及其分布如表I所示。图I为不同球磨时间与粉体平均粒径的关系。表I本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷，其特征在于按照摩尔百分比计算，它由混合陶瓷粉掺杂O. 02% O. 1%的Y2O3制备而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩尔百分比计算，由 96% 的 MgAl2O4' 1% 3% 的 SiO2 和 3% 1% 的 TiO2 组成。2.根据权利要求I所述的含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷，其特征在于按照摩尔百分比计算，它由混合陶瓷粉掺杂O. 06%的Y2O3制备而成；所述的混合陶瓷粉，按照摩尔百分比计算，由96%的MgAl2O4,2%的SiO2和2%的TiO2组成。3.根据权利要求I或2所述的含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷，其特征在于，所述的MgAl2O4由摩尔比为I: I的Al2O3和MgO反应生成。4.根据权利要求3所述的含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷，其特征在于，所述的Al2O3 为 a_Al203。5.权利要求I 4任一所述含有稀土氧化物的蜂窝状发热陶瓷的一种制备方法，其特征在于将由MgAl204、SiO2和TiO2组成的混合陶瓷粉进行研磨，掺杂Y2O3，添加分散剂后球磨8 24h，得发热陶瓷粉末材料；将该发热陶瓷粉末材料进行干燥、练泥、陈腐，并利用挤出机挤出成型，得坯体；对坯体进行干燥及烧结处理，所述的烧结处理具体包括将排出水分后的干燥坯体在室温条件下以5°C /min的速度升温至150°C后保温30min，再以5°C /min的速度升温至850°C保温120m...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘其斌，王学杰，袁敏生，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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