专利名称：一种硫酸吸收塔用陶瓷条梁及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硫酸吸收塔用陶瓷条梁及制备方法，尤其是采用75瓷的陶瓷条梁及制备方法。
硫磺制酸工艺吸收塔中使用搁置填料的条梁，由于耐腐蚀及耐温要求，需采用陶瓷条梁。而条梁在吸收塔中使用条件十分恶劣，上部要承受浓硫酸的喷淋，以及承载塔内填料，喷淋头，平均每根条梁要承载十多吨重量；下部则要承受温度高达200℃以上的SO3进气，而且当下部的SO3与上部下来的H2SO4接触，生成发烟硫酸(H2SO4·SO3)为放热反应，塔内温度骤然上升，温差变化快而大。SO3、H2SO4、H2SO4·SO3又都是强氧化性酸，腐蚀性十分严重。因此硫酸吸收塔内使用的陶瓷条梁，其特定工作环境要求条梁的机械抗折强度要大于180Mpa，耐急冷急热温差要大于230℃，耐H2SO4腐蚀性要大于98％。通常的75瓷，其机械抗折强度只有120Mpa左右，耐急冷急热温差也只有120℃左右，耐H2SO4腐蚀性只能达到98％，所以是不能承受如此恶劣的工作环境，尤其是机械抗折强度和耐急冷急热性能与实际要求差距较大。而且三个指标又相互制约，某个性能的提高或改善往往会导至其他性能指标的降低。其次，硫酸吸收塔用陶瓷条梁为大件产品，其长度达0.6-1.9M，重量达40-120Kg。而通常的75、80陶瓷生产方法只能生产高强陶瓷小件制品，重量一般不超过5Kg，对于重量大于60Kg的高强度75及80瓷制品目前尚难生产，不是强度达不到，就是产品制作过程中发生开裂。
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种硫酸吸收塔用，机械抗折强度大于等于180Mpa，耐急冷急热温差230℃，耐H2SO4腐蚀性大于98％的陶瓷条梁。
本发明的另一目的在于提供一种上述陶瓷条梁的制备方法。
本发明硫酸吸收塔用陶瓷条梁，其改进是通过在价格低廉的75瓷中添加相应组份，提高75瓷的机械抗折强度和耐急冷急热温差范围及耐腐蚀性，使之适应硫酸吸收塔苛刻工作要求。具体说，本发明硫酸吸收塔用75瓷条梁，包括由Al2O3、SiO2、CaO、MgO组成的75瓷，其特征在于还含有1-3％的BaO，8-11％的ZrO2，0-0.5％的V2O5，0-0.2％的Li2O。在75瓷组成中Al2O3、SiO2、CaO、MgO含量为通常75瓷含量范围，无特别限定。本发明中BaO、ZrO2、V2O5、Li2O的加入，其综合互补作用改善和提高了75瓷材料组成的机械抗折强度、耐急冷急热性，又不使耐酸性降低。本发明中BaO作为一种助烧结剂，在烧结时能促使形成低膨胀成份，降低膨胀系数，提高热稳定性；ZrO2的添加增加了材料组成的韧性，同时又提高了耐急冷急热性；V2O5的作用主要可以降低制品烧结温度，同时又是一种优良的陶瓷矿化剂，对促进陶瓷中生成莫来石晶相有积极作用，考虑到成本，也可以不加或少量加入；Li2O其主要作用也是降低制品烧结温度，同时他也是一种优良的陶瓷矿化剂，有利于制品中形成低膨胀系数的成份，提陶瓷制品的耐急冷急热性能。本发明组成中BaO以BaCO3形式加入Li2O可以以锂辉石加入，也可以以碳酸锂加入，但其中尤以锂辉石加入为优，可大大降低产品成本；ZrO2可以直接采用商品ZrO2微粉加入，但其中尤以半稳定性ZrO2微粉为优，可以降低产品材质的弹性模量增加产品韧性，为降低产品成本，其中ZrO2还可以部分锆英砂(ZrSiO4)微粉加入，其ZrO2微粉与锆英砂微粉的比例可达1∶7-15。
上述陶瓷条梁的制备，包括将所需原料按比例混合粉碎至平均中位粒径＜7μ，最大粒径＜15μ，在真空度大于等于98％练泥，然后在真空度大于等于98％挤出成型，干燥后在1450-1480℃下烧结至吸水率小于0.2％。
原料的细粒化减少了大颗粒对材质性能的影响，有利于各矿物在高温中的固相反应，有利于提高产品的机械强度，还可降低产品的烧结温度，本发明泥料细度最好为平均中位粒径＜5μ，最大粒径＜10μ。高真空炼泥及成型，不仅使泥坯均匀化，消除泥坯中气泡，提高泥坯的密度，而且还可以提高泥坯的可塑性，防止成型产品分层开裂，泥坯致密度高，也有利于提高产品的抗折强度；充分烧结使吸水率小于0.2％，降低了产品的吸水率，对提高产品机械强度及提高耐腐蚀性能，延长使用寿命有积极作用。此外，本发明还可在泥料组成中加入0.1-1％TiO2烧结促进剂，可使烧结温度降低20-50℃，并且减少玻璃相，有利于提高抗腐蚀性。为有效防止泥坯干燥过程中的不均匀收缩，造成坯体开裂而报废，本发明挤出成型泥坯的干燥最好采取二步干燥法，当条梁坯体含水率大于8％时，采取保湿干燥，以降低泥坯表层与内层湿度梯度，防止干燥过快造成开裂，保湿干燥最好在相对湿度大于50-80％环境下进行；当条梁坯体含水率小于8％时，可以采取强制干燥，以加速干燥进程，缩短干燥时间，提高产品生产效率。坯体的最好干燥至含水率小于2％入窑炉烧成，提高产品烧结成品率。
以下结合两个优选实施例进一步说明本发明。
实施例1陶瓷条梁有70％Al2O3，1.8％白云石，3％BaCO3，0.2％TiO2，12％ZrSiO4，2％锂辉石，0.1％V2O5，1％半稳定ZrO2，10％粘土组成。将上述原料预处理后，混合加水球磨至平均中位粒径＜5μ，最大粒径＜10μ，压滤得到的滤饼，送入炼泥机在真空度大于98％炼泥，更换炼泥机模头，在真空度大于98％挤出成型，制成截面6.5cm×26.5cm，长为1.5M的陶瓷条梁，在大于80％的湿度条件下保湿干燥至含水率小于8％，然后强制干燥至含水率小于1％，送入窑炉烧至1450+5℃保温4-6小时，至吸水率小于0.2％。制得的陶瓷条梁机械抗折强度达182Mpa，耐急冷急热温差230℃通过不开裂，耐H2SO4腐蚀性达98.5％。
实施例2陶瓷条梁有72％Al2O3，2.5％白云石，2.3％BaCO3，0.5％TiO2，14％ZrSiO4，1％半稳定ZrO2，8％粘土组成。制备工艺如上，其中烧结温度1470±5℃，保温3-5小时。制得的陶瓷条梁机械抗折强度达208Mpa，耐急冷急热温差230℃通过不开裂，耐H2SO4腐蚀性达98.7％，
本发明由于采用在75瓷中添加BaO、ZrO2、V2O5、Li2O，使组成的75瓷机械抗折强度及耐急冷急热性大大提高，并具有较高的耐H2SO4腐蚀性，制得的陶瓷条梁机械抗折强度大于达180Mpa，耐急冷急热温差230℃通过不开裂，耐H2SO4腐蚀性大于98.5％，满足了硫酸吸收塔对陶瓷条梁的使用要求，而且成本相对又低。本发明方法，采用原料细粒化及高真空炼泥及挤出成型，大大提高了原料组份均匀性，减少了坯体的气孔率及异常大颗粒的存在，较好地解决了制造大件产品与产品高机械强度的矛盾，保证了产品的抗折强度，而且真空挤出连续成型生产效率高，可以制备较大型条梁。
权利要求
1.一种硫酸吸收塔用75瓷条梁，包括由CaO、MgO、SiO2，Al2O3组成的75瓷，其特征在于还含有1-3％的BaO，8-11％的ZrO2，0-0.5％的V2O5，0-0.2％的Li2O。
2.根据权利要求1所述硫酸吸收塔用75瓷条梁，其特征在于所说ZrO2为半稳定性ZrO2微粉。
3.根据权利要求1或2所述硫酸吸收塔用75瓷条梁，其特征在于所说ZrO2可以部分锆英砂微粉代替。
4.根据权利要求3所述硫酸吸收塔用75瓷条梁，其特征在于ZrO2微粉与锆英砂微粉为1∶7-15。
5.一种如上述权利要求所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，包括将所需原料按比例混合粉碎至平均中位粒径＜7μ，最大粒径＜15μ，在真空度大于等于98％练泥，然后在真空度大于等于98％挤出成型，干燥后在1450-1480℃烧结至吸水率小于0.2％。
6.根据权利要求5所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，其特征在于所说泥料平均中位粒径＜5μ，最大粒径＜10μ。
7.根据权利要求5所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，其特征在于所说泥坯干燥在含水率大于8％时，采取保湿干燥；当泥坯含水率小于8％时，强制干燥。
8.根据权利要求5所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，其特征在于坯体干燥至含水率小于2％入窑炉烧成。
9.根据权利要求5所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，其特征在于还加入0.1-1％TiO2烧结促进剂。
10.根据权利要求5、6、7或8所述硫酸吸收塔用75瓷条梁的制备方法，其特征在于所说挤出成型是在真空练泥机上进行，其真空度大于等于98％。
全文摘要
本发明涉及一种硫酸吸收塔用陶瓷条梁及制备方法,尤其是采用75瓷的陶瓷条梁及制备方法。其特征是在75瓷组成中加入1—3%的BaO,8—11%的ZrO
文档编号C01B17/76GK1268483SQ0011216
公开日2000年10月4日 申请日期2000年3月20日 优先权日2000年3月20日
发明者冯家迪, 汪伯川, 何卫平 申请人:江苏省宜兴非金属化工机械厂