[发明专利]一种纳米结构刚玉质蜂窝陶瓷体及其制备方法

说明书

一种纳米结构刚玉质蜂窝陶瓷体及其制备方法，该蜂窝陶瓷体由纳米晶氧化铝、高岭土、纳米晶氧化镁、纤维素和粘合剂烧结而成，而纳米晶氧化铝由纳米晶勃姆石煅烧后得到，纳米晶氧化镁由纳米晶氢氧化镁煅烧后得到。本发明以纳米晶氧化铝为主要原料，辅以少量纳米晶氧化镁制成纳米结构的蜂窝陶瓷，具有高温力学性能优异、抗热震性及耐磨性能优良的特点，而纳米氧化铝作为弥散硬质点与纳米晶氧化镁混合后烧结，不仅增强了烧结后材料的高温硬度，同时由于其特殊的尺寸范围，在材料中弥散分布，还能使材料保持较高的韧性，并能够明显抑制材料的脆性断裂、显著提高材料的抗热震性能。

技术领域

本发明涉及到蜂窝陶瓷材料的生产领域，具体的说是一种纳米结构刚玉质蜂窝陶瓷体及其制备方法。

背景技术

蜂窝陶瓷是多孔陶瓷一种，是由无数相等的孔组成的各种形状，目前最大的孔数已达到了20～40/cm²，密度4～6g/cm³，吸水率最高达20%以上。由于多孔薄壁的特点，大大增加了载体的几何表面积和改善了抗热冲击性能，这一点作为催化载体尤其重要。随着单位面积孔数的提高和载体孔壁厚度的减少，陶瓷载体的抗热冲击趋势是提高的，热冲击破坏的温度也是提高的。

生产蜂窝陶瓷的原料主要是高岭土、滑石、铝粉、粘土等，而今天已突破了，尤其是硅藻土、沸石、膨胀土以及耐火材料的应用，蜂窝陶瓷应用日益广泛，性能越来越好。蜂窝陶瓷可由多种材质制成。主要材质有：堇青石、莫来石、钛酸铝、活性炭、碳化硅、活性氧化铝、氧化锆、氮化硅及堇青石一莫来石、堇青石一钛酸铝等复合基质。

蜂窝陶瓷可以用作蓄热体、填料、催化剂载体和过滤材料等。

蜂窝陶瓷蓄热体热容量大，最高使用温度>1700℃，在加热炉、烘烤器、均热炉、裂解炉等窑炉中可节省燃料达40%以上。

蜂窝陶瓷填料比其它形状填料的比表面积更大，强度更好等优点，可使汽液分布更均匀，床层阻力降低，效果更好，且可延长使用寿命，在石化、制药和精细化工行业中作填料效果相当好。

蜂窝陶瓷用在催化剂方面更具优势。以蜂窝状陶瓷材料为载体，采用独特的涂层材料，以贵金属，稀土金属及过渡金属制备，因而具有高的催化活性，良好的热稳定性，长的使用寿命，高强度等优点。

用于催化裂化的蜂窝陶瓷正在取代现有的产品。催化裂化用200～500℃之间的重馏分油为原料（包括减压馏分，直馏轻柴油、焦化蜡油等），以硅铝酸盐为催化剂，反应温度在450～550℃之间。它产量大（每个大型催化裂化装置，每年裂化油品百万吨以上），技术条件要求高（例如，催化剂每接触油几分钟甚至几秒钟就要再生，每分钟流过流化床催化剂达10t或更多）随着催化活性的提高，为了加快再生速度，要求更加苛刻的再生条件，例如600～650℃，甚至700℃，催化剂消耗量大，每吨进料油消耗0.3～0.6kg催化剂，催化剂力学强度差的，消耗的还要大得多，这要求着催化剂活性、选择性、稳定性的稍微提高，对生产实际将具有重大意义。

蜂窝陶瓷作为过滤材料有以下优点：化学稳定性好，耐酸碱及有机溶剂；极好的耐急热急冷性能，工作温度可高达1000℃；抗菌性能好，不易被细菌降解，不易堵塞且易再生；较强的结构稳定性，孔径分布狭窄，渗透率高；无毒，尤其适用于食品和药物的处理。

其主要在冶金行业得到应用，蜂窝陶瓷体的比表面积大，提高了过滤片吸附和捕捉细小杂质的能力，比传统多孔陶瓷过滤效果好，金属液流动平稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米结构刚玉质蜂窝陶瓷体及其制备方法，本方法制得的蜂窝陶瓷体可以在较低的温度下烧结，而且还具有优异的高温力学性能、抗热震性能和耐磨性能。