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堇青石匣缽的應用

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堇青石匣缽的應用

發布日期:2021-07-10 作者: 點擊:

1陶瓷、耐火材料的應用

堇青石匣缽初用於陶瓷燒製的包裝材料即盒。因為堇青石匣缽具有較低的膨脹性,因此與其他材料——粘土製成的匣缽相比,其使用周期較長,被稱為堇青石匣缽。其後,將其製成的棚板和支架材料用於隧道窯[4],大大提高了生產周期。

然而,堇青石匣缽也存在一些缺點,即高溫加載性能較差,因而為了改善其性能,也出現了堇青石-莫來石、堇青石-矽線石、堇青石-尖晶石等複合材料的複合,以改善其性能。盡管該複合方法可以克服單一堇青石的受力性能差的缺點,但由於缺乏具體的理論支持和工藝和設備等方麵的問題,往往達不到理想的效果。

這類材料因其質量輕、熱導率低、使用溫度相對較高而直接用於火焰表麵,從而達到高效節能的效果。還有些用於具有高頻率冷、熱交換頻率高的換熱器,例如蒸煮或炸的耐用熱鍋,煤氣爐上的耐熱瓷、蜂窩灶等。

2.陶瓷催化劑載體

堇青石匣缽作為載體催化劑[4],主要用於淨化汽車尾氣。廢氣淨化要求催化劑能充分接觸有害氣體,以增大反應麵積。這就要求催化劑載體既要有足夠的強度,又要有很大的表麵積。堇青石的晶體結構正是以吸附能力強、熱膨脹小為宜,以製備低熱膨脹蜂窩載體,可使製品具有孔壁薄、升溫快的特點,能使催化劑迅速達到活化溫度,起到良好的效果。堇青石晶體結構鬆散,因此產品的體積也可以做得更小,占用空間小,是今後一段時間內主要使用的汽車催化劑載體。■

此外,還可將堇青石用作酶化載體。在酶化過程中,通常要求反應是連續的。由於堇青石結構的鬆散特性,使得其表麵可以吸附微生物。這種方法不僅可以導致微生物的增殖,而且還可以把微生物固定在載體上,保持活性酶活性在一定的水平上,使生產連續進行。

3.做泡沫陶瓷。

堇青石泡沫陶瓷主要用於汽車燃燒氣道中的排氣管排出的熱量,然後以熱輻射的形式將其傳到周圍的其他熱回收裝置[4~8]。原因在於:(1)堇青石材料為耐熱材料,比金屬材料的使用溫度高,與金屬材料相比,雖然不具有較好的抗熱震性能,但其耐腐蝕性能要優於金屬材料。(2)堇青石具有良好的熱輻射性能。此外,它還能對汽車尾氣中的碳黑進行過濾,起到淨化環境的作用。經過過濾的炭黑可以定期處理。(3)也可用作多孔吸音材料,用於汽車、汽車、托車的排氣消音裝置。

堇青石泡沫陶瓷也可用於精密鑄造工業。例如精鑄鋁產品,用來過濾鋁液中的雜質,並使鋁鑄件內部結構均勻,無雜質。

4.用於紅外輻射的材料[9]。

在堇青石匣缽的晶體結構中,存在著一圈平行於C軸方向的六方環,其大小足以容納水分子。過渡元素的氧化物能夠固溶於其中並引起晶格畸變,從而使晶格振動的對稱性降低。這種結構特征決定了堇青石具有較高的紅外輻射率,特別是在紅外區(3~6μm)。■

根據近年來國內外對堇青石的研究情況,紅外輻射主要應用於:

5.紅外輻射導電陶瓷是一種紅外輻射導電陶瓷,大部分是以堇青石材料為基料,按比例混合有金屬、碳化物、氮化物、高熔點硼化物、半導體材料等製成製品。該產品具有較高的輻射率和較好的導電性,從而極大地改善了紅外輻射性能,並克服了傳統的紅外輻射塗料如SiC板、氧化鎂電熱板等表麵塗敷的缺點,如耐用性差、易脫落、加熱效果差。這類電紅外輻射元件可用於食品加工、糧食幹燥、木材烘幹、低溫烤漆等工業生產。

6.紅外輻射塗料主要用於加熱爐內壁。本發明是將紫青石紅外陶瓷粉與粘結劑調成糊狀塗於爐體內壁,使爐膛內能吸收並輻射熱量,使爐溫均勻,提高爐體的熱效率。

(1)在航空航天方麵:堇青石和其他易揮發物質一樣,也可作為耐熱防護材料塗敷在航天器的回收艙表麵,以吸收在返回時由於摩擦而使其表麵溫度高於1000℃,從而避免航天器在空中燒毀。■

(2)在醫療保健方麵的應用:作為人體用的紅外輻射陶瓷材料,不僅要求其具有良好的紅外輻射性能,還要求其對人體無毒、無刺激,並可連續或不連續地塗敷於織物上。堇青石材料正好符合這一要求。其製作的保健用品能起到對人體保溫的作用,促進血管擴張,改善血液流通,細胞活化,增加生物酶的合成,調動人體免疫能力。具有消腫止痛、治療關節炎、軟組織損傷及胃寒等功效。■

為提高堇青石陶瓷材料的紅外輻射性能,人們又采用了Fe2O3-堇青石係紅外輻射陶瓷材料製備紅外紡織品。陶器係統由Fe2O3和堇青石組成,少量玻璃相伴伴有少量的玻璃相,以堇青石為骨架,Fe2O3分散於其周圍,玻璃相促進顆粒結合。兩者複合,就能得到2.5~2.5微米範圍內高輻射率的陶瓷材料,而且由於Fe2O3屬於過渡元素氧化物,增強了紅外紡織物的抑菌作用,從而更好地起到保暖保健的雙重功效。

7.合成堇青石超微粉?

對於堇青石的合成,研究人員一致認為,熱膨脹係數小的堇青石在更廣闊的理論區域內,生成的堇青石材料的熱膨脹係數越接近堇青石,並且成分越接近堇青石,其熱膨脹係數越低。然而,隨著研究的深入,人們發現,在很大程度上Al2O3—MgO—SiO_2三元係可獲得堇青石,但其性能始終存在著這樣或那樣的不足,特別是堇青石的晶粒完整性和穩定性往往受混合體成分變化的影響。尤其是固相合成法,由於合成溫度範圍波動大、合成溫度區間不一樣,使這一現象更為顯著、

由於堇青石材料的廣泛應用,合成方法也不斷增多。在得到堇青石單晶方麵,除固相合法外,還出現了玻璃反玻化、助熔劑形成單晶法等,這些方法在獲得堇青石單晶方麵取得了一定的效果,但不足之處在於不適合大規模生產。隨微粉末製備技術的發展,堇青石微粉的製備方法應運而生。

8.溶膠-凝膠法合成堇青石匣缽

溶膠-凝膠法屬於濕化學反應法,製備高純粉體材料******法。其特征是以液體化學試劑(或將粉末溶於溶劑)或溶膠為原料,代替傳統的粉末狀物體。反應物在液相中均勻地混合和反應,反應生成物為不應有沉澱發生的穩定溶膠係統,放置一定時間後轉變成凝膠,其中含有大量液相,需要蒸發除去液體介質,不需要用機械脫水。根據現有文獻,可以將堇青石的製備方法分為顆粒膠體工藝和化學(聚合)膠體工藝,前者涉及Al2O3、SiO2顆粒膠體,後者通常是正矽酸乙酯(TEOS)作為矽的初始物質,鎂、鋁的原料包括無機鹽(如硝酸鹽、醋酸鹽等)、金屬有機鹽等不同形式。所製得膠凝材料的種類決定了膠凝材料的均勻性和微觀結構,從而產生不同的結晶溫度和燒結特性。由顆粒懸浮膠體製備的凝膠僅限於微粒尺度,有機醇鹽易於製備均勻的金屬-氧網絡前驅。充分利用金屬醇鹽作為製備其非晶粉末的原料,是降低堇青石結晶和燒結溫度的理想途徑。■

溶膠-凝膠法相對於傳統固相燒結法有以下優點:(1)產品均勻度高,均勻度可以達到分子或原子尺寸。(2)由於所用原料的純度高,且溶劑在處理過程中易於將其去除。(3)產品粒級易於控製。(4)合成溫度比傳統方法降低400~500℃,因為在燒成之前已經部分形成了所需要的生成物,並且溶膠的比表麵積很大。結果表明,當反應勢壘一定時,所需能量相對較低。

此法的缺點:(1)所用原料大多為有機化合物,成本較高。有的有害健康,應加以保護。(2)加工過程時間較長,一般可達1~2個月。(3)如燒得不夠,則產品中殘留細孔及OH-或C,C使產品呈黑色。

9.水解-沉澱法合成堇青石匣缽

水解沉澱也是化學濕法的一種。用水解金屬醇鹽水解縮聚和金屬離子沉澱反應得到。與金屬陽離子相比,金屬醇鹽的水解速度要慢得多,因此,需要對金屬醇鹽進行預水解,水解時間取決於催化劑的種類及加入量。隨後,金屬無機鹽被添加到部分水解金屬醇鹽溶液中,隨著NH3·H2O的加入,溶液的PH值不斷增大,沉澱氫氧化物逐漸增加,當pH值不小於6時,迅速滴加NH3·H2O,隨著NH3·H2O的加入,溶液中的PH值逐漸增加,當pH值不小於6時,即形成凝膠。經熱處理後,可得到所需的粉末。由該方法生成的沉澱氫氧化物顆粒較大,製備的粉體組分均勻性不如溶膠—凝膠法,但工藝簡單,原料易得,可製得滿足一定要求的粉體。采用該方法製備的粉體,與傳統固相反應相比,可將粉體燒成溫度更低,組分更均勻。莫來石匣缽

10.結論。

堇青石材料的應用和開發在今後還會有新的發展,其用途將會更加廣泛,用量也會增加。建議在進一步研究新的應用領域的同時,研製適合於工業生產堇青石的新型熱工設備和生產工藝,克服傳統的生產方法帶來的缺陷,從而得到高質量的堇青石材料,以滿足新的要求。對堇青石與其他材料進行複合研究,還需在理論上進一步深入探討。

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關鍵詞:堇青石匣缽,莫來石匣缽,耐火材料

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