一种轻量高温红外辐射元件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115974522A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211542001.X(22)申请日2022.12.02(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号(72)发明人桑绍柏孙义燃王光阳李亚伟王庆虎朱天彬廖宁(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222专利代理师张火春(51)Int.Cl.C04B33/132(2006.01)C04B33/13(2006.01)C04B33/24(2006.01)权利要求书1页说明书8页(54)发明名称一种轻量高温红外辐射元件及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种轻量高温红外辐射元件及其制备方法。技术方案中的轻量高温红外辐射元件的原料及其含量是：硅切割废料细粉为50～60wt％；生产重铬酸钠产生的残渣细粉为10～18wt％；煤矸石细粉为16～24wt％；菱镁矿细粉为4～9wt％；磷酸二氢铝溶液4～5％wt％。其制备方法是：先将硅切割废料细粉与生产重铬酸钠产生的残渣细粉、磷酸二氢铝溶液球磨，再加入煤矸石细粉和菱镁矿细粉，继续球磨，困料，成型，干燥；然后置于中温炉中，先升温至950～1050℃，再升温至1200～1400℃，保温，随炉冷却，切磨，制得轻量高温红外辐射元件。本发明工艺简单、工业废弃物的资源化利用率高和环境污染小，所制制品密度小、热震稳定性好和在1～8μm波段具有高红外发射率。CN115974522ACN115974522A权利要求书1/1页1.一种轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于，所述轻量高温红外辐射元件的原料及其含量是：所述轻量高温红外辐射元件的制备方法是：步骤一、按所述轻量高温红外辐射元件的原料及其含量，先将所述硅切割废料细粉、所述生产重铬酸钠产生的残渣细粉和所述磷酸二氢铝溶液球磨5～10min，得到混合料A；向所述混合料A中加入所述煤矸石细粉和菱镁矿细粉，球磨15～20min，得到混合料B；步骤二、将所述混合料B困料12～24小时，于20～50MPa条件下压制成型，得到素坯；将所述素坯置于鼓风干燥箱内，在80～100℃条件下干燥12～24h，得到干燥后的素坯；步骤三、将所述干燥后的素坯置于中温炉中，先以4～6℃/min的速率升温至950～1050℃，再以1.5～2.5℃/min的速率升温至1200℃～1400℃，保温3～5h；随炉冷却后取出，切磨，制得轻量高温红外辐射元件。2.根据权利要求1所述的轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于所述硅切割废料细粉是将单晶硅或多晶硅的切割废液经干燥后磨细得到的细粉，所述硅切割废料细粉的平均粒径小于74μm；所述硅切割废料细粉：Si含量≥30wt％，SiC含量≥30wt％。3.根据权利要求1所述的轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于所述生产重铬酸钠产生的残渣细粉：Fe2O3含量≥40wt％，Al2O3+Cr2O3含量≥10wt％；所述生产重铬酸钠产生的残渣细粉的平均粒径小于45μm。4.根据权利要求1所述的轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于所述煤矸石细粉：Al2O3含量≥30wt％，SiO2含量≥40wt％；所述煤矸石细粉的平均粒径小于74μm。5.根据权利要求1所述的轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于所述菱镁矿细粉的MgO含量≥43wt％；菱镁矿细粉的平均粒径小于74μm。6.根据权利要求1所述的轻量高温红外辐射元件的制备方法，其特征在于所述磷酸二氢铝溶液的Al(H2PO4)3含量≥50wt％。7.一种轻量高温红外辐射元件，其特征在于所述轻量高温红外辐射元件是根据权利要求1～6项中任一项所述轻量高温红外辐射元件的制备方法所制备的轻量高温红外辐射元件。2CN115974522A说明书1/8页一种轻量高温红外辐射元件及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高温红外辐射元件技术领域。尤其是涉及一种轻量高温红外辐射元件及其制备方法。背景技术[0002]近年，随着钢铁、有色冶金等高温行业的飞速发展，能耗在持续增长，碳排放量的问题也越来越显著，钢铁行业能源消耗占工业能源消耗总量的14％，工业炉窑的能源消耗占全装置综合能耗的60％以上，而在大于800℃的高温工业环境中，辐射传热占三种传热方式的80％以上，且当温度大于1000℃时，超过80％的热辐射能量集中在1～8μm波段。因此，强化工业炉窑内1～8μm波段的辐射换热是提高加热炉效率、实现炉窑节能最有效的方式。目前，工业炉窑炉壁的耐火材料本身发射率普遍不高；现存红外辐射元件密度大，悬挂在炉膛内壁容易掉落；部分红外辐射元件在1～8μm波段无法高效率加热工件。因此，在工业炉窑炉膛内壁安装轻量高温红外辐射元件能减轻炉膛壁负荷、加