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什么是蜂窝陶瓷填料及其作用

什么是蜂窝陶瓷填料及其作用

什么是蜂窝陶瓷填料及其作用

蜂窝陶瓷填料是一种多孔性的工业用陶瓷,其内部造型是许多贯通的蜂窝形状平行通道,这些蜂窝体单元由格子状的薄的间壁分割而成。与一般的块状陶瓷相比,蜂窝陶瓷填料具有比表面积大、压降低、阻力小、耐高温、化学稳定性好、热膨胀性低、隔热性好、重量轻、强度高等特点,因此特别适用于各种用途的催化剂载体。另外,由于流体可通过蜂窝陶瓷的间壁上的贯穿上下表面的空洞,所以可利用蜂窝陶瓷的间壁进行热交换和化学反应。目前,蜂窝陶瓷广泛应用于窑炉蓄热体、汽车尾气净化器、臭氧抑制催化剂载体、冶金工业的热交换和金属液的过滤、化学工业的化学反应载体及催化剂、采矿业的有毒气体和液体的净化处理、轻工业的喷涂以及建材工业的消声材料和窑炉的隔热材料。


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、碳化硅、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。蜂窝陶瓷无数相等的孔组成的各种形状,目前最大的孔数已达到了每平方厘米120~140,密度每立方厘米0.3~0.6克,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,生产的产品,其网状孔以三角和四方为主,三角比四方承受力好得多,孔数也多些,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。因此蜂窝陶瓷必须要降低膨胀系数和提高单位面积的孔数。热膨胀系数是主要性能指标,当前国外水平是α25-800℃≤1.0×10-6℃-1,与国内对比有一定差距,不过这差距越来越小。最早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。


蜂窝陶瓷除了陶瓷产品普遍具有的耐高温、耐腐蚀、机械强度高等基本性能外,还拥有两个最重要的性能,这也是蜂窝陶瓷立足的根本:1、比表面积大。与传统球状、环状陶瓷产品相对,蜂窝陶瓷的比表面积要大得多。其它陶瓷产品只能通过增加花纹、打孔等工艺提高比表面积,而蜂窝陶瓷由于其自身特殊的形状轻而易举的实现了大比表面积。从而在充当催化反应载体和蓄热体时,大大提高传质传热效率。2、阻力小。蜂窝陶瓷的气孔呈直线贯通状,大且规则,当气体或液体通过时,遇到的阻力非常小。从而在用作窑炉蓄热体时,提高空气流通速度,在较短时间积蓄和释放热量;用作反应塔填料时可以减少空气压缩机的电耗;用作汽车尾气净化器时,可以减少发动机功率的损失。要充分发挥蜂窝陶瓷比表面积大的特点,最行之有效的方法就是提高蜂窝陶瓷单位面积的孔数。从而蜂窝陶瓷问世之初的100目/吋2到目前广泛应用的600目/吋2,日本HONDA公司已经开发出1200目/吋2的产品(其壁厚比人的头发还细),但我国目前只能做到600目/吋2。目前,美国康宁公司和日本NGK公司、日本电装(Denso)公司三家企业的蜂窝陶瓷产品占据了世界市场90%以上的份额。


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