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硅線石在蜂窩陶瓷中的應用
  2020-1-15
  我國高溫工業(冶金、水泥、石化、玻璃、電力等)用窯爐或鍋爐存在能量利用率低,污染物排放量超標的問題.20世紀90年代,日本成功研制出“余熱極限回收和低NOx燃燒”的蓄熱式燃燒系統.目前,該技術核心之一的蓄熱式換熱器普遍采用蜂窩陶瓷作為換熱介質,其優點是同時具備大的換熱面積和小的阻力損失.日本、美國等國家的蜂窩陶瓷的壁厚僅為0.2~0.5 mm,蜂窩單元間距為1~3 mm,其換熱面積可以達到1 000 m2/ m3以上.但我國工業窯爐所用燃料在燃燒過程中會產生大量的粉塵顆粒和焦油,易造成陶瓷孔的堵塞,導致換熱器不能正常工作,因此,限制了該種蜂窩陶瓷組裝的換熱器在我國的使用.對此,均以莫來石、礬土、耐火粘土、硅線石、紅柱石、藍晶石為原料,采用擠壓成型,研發出一種適合于我國國情的蓄熱式換熱器用蜂窩陶瓷.該換熱器采用六邊形結構,與傳統的三角形和四邊形結構相比,應力分布均勻,結構穩定.由于硅線石在燒結過程中不被莫來石化,硅線石顆粒和莫來石顆粒相互摻雜,因此起到了異相顆粒增韌的作用.制備的該蜂窩陶瓷經1100 ℃至水冷熱震循環次數可達13次,常溫耐壓強度為61 MPa,荷重軟化開始溫度為1540 ℃,耐火度為1790 ℃,已滿足蓄熱式換熱器的要求.
  汽車尾氣凈化催化系統主要由載體骨架、活性載體涂層以及催化劑活性組分3部分組成的三效催化劑,通常采用堇青石蜂窩陶瓷體作為載體骨架.由于汽車尾氣催化凈化時,載體存在著較大的溫度劇變,因此要求載體的熱膨脹系數盡量小,以便在長期使用過程中,陶瓷載體不開裂.沈琴娟等以頑火輝石、硅線石、石英、高嶺土和綠泥石為原料,利用原位反應制備出600孔/英寸2堇青石蜂窩陶瓷載體.研制的蜂窩陶瓷以及國外同類產品的物理性能見表1.該蜂窩陶瓷載體涂催化劑后,應用于長城皮卡、北汽福田、吉利美日等車型,均通過了歐Ⅲ試驗.
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