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蓄熱體作為一種新型材料,越來越受到人們的重視。相對于傳統(tǒng)的顆粒狀陶瓷載體,多孔狀蜂窩蓄熱體具有壓力減小、幾何表面大、擴散距離短、有利于反應(yīng)物的進人和生成物的排出并可縮小反應(yīng)器的體積等優(yōu)點,因而特別適用于汽車尾氣的處理、煙道氣的凈化、高溫催化燃燒以及其它化學(xué)工程反應(yīng)器等。
1、工藝流程
一般蜂窩蓄熱體制備的工藝流程:主原料合成→混練→陳腐→擠出成形→干燥→燒成→檢驗包裝。
2、原料選擇
制備蜂窩蓄熱體的主要原料有菫青石、鈦酸鋁、鋰輝石、磷酸鋯鈉、氧化鋁、鋯英石、碳化硅、氮化硅、莫來石等。
混練
以水溶性粘結(jié)劑為例,將水78%、蠟乳濁液7%、硬脂酸3%、甘油3%攪拌均勻后,與擠出蜂窩蓄熱體粉料70-75%充分混練,經(jīng)陳腐、過濾雜質(zhì)后即可擠出。對水系較難擠出的粉料,可加人適量蠟、聚乙烯、增塑劑、潤滑劑等作為粘結(jié)劑。
擠出成形
由于蜂窩蓄熱體的蜂巢結(jié)構(gòu)由模具的形狀所決定,模具的設(shè)計和制造是蜂窩蓄熱體生產(chǎn)的關(guān)鍵。擠出模具一般用45號鋼或模具鋼制造。在擠出成形前需對泥料進行過濾凈化和預(yù)均化處理。干燥工藝對蜂窩蓄熱體的成品率影響很大,目前大都采用微波干燥工藝。
燒成制度
由于大量有機成形粘結(jié)劑的存在,在燒成時要特別注意低溫階段(120-600℃)的升溫速度(一般為10-20℃/h)和氣氛的控制。另外,有機物應(yīng)在出現(xiàn)液相之前用充分的氧化氣氛,使之充分排除。
自從1969年西德一公司展出個蜂窩蓄熱體催化轉(zhuǎn)化裝置以后, 美、日各國爭相仿效, 尤其是美、日等國制定了大氣清潔法, 對1975年以后的排氣標準作了嚴格規(guī)定, 以后, 更促進了蜂窩蓄熱體的發(fā)展。1975年美國已有許多家公司從事蜂窩蓄熱體的生產(chǎn)。由于蜂窩蓄熱體顯示出廣闊的應(yīng)用前景, 一些新的制造方法不斷涌現(xiàn)。日本在1971-1974年中, 僅蜂窩蓄熱體制造方法的發(fā)明即有44件。此后美、日、西德、英等國每年均有相當數(shù)目屬于蜂窩蓄熱體的發(fā)明。
產(chǎn)生坯體(蓄熱體)收縮不均勻的原因是很多的,大致可分為坯體本身的原因和干燥處理中的原因。
在干燥中其本身的原因可能有:
①坯體泥料中粘性物質(zhì)太多或太少并分布不勻,原料顆拉度大小相差過大,混合不均勻等,在干燥時易產(chǎn)生開裂。
②坯體含水量太大或水分分布不均,在干燥中也易產(chǎn)生開裂。
③粒子的定向排列而造成的收縮不勻、在干燥時易產(chǎn)生變形。
④坯體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,厚薄不勻,設(shè)計不合理,也易產(chǎn)生開裂。