CN106045522A - 一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征是该料盘包括无机粉料和添加剂，按无机粉料100份重量份计算，其中有机粘结剂为3.0～5.0重量份，增塑剂及保湿剂为1.0～3.0重量份，所述无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60%～70%，硅粉10%～30%，氮化硅4%～15%，氧化铝微粉2%～8%，二氧化硅2%～5%，氧化钙1.0%～2.5%。本发明实现了垃圾热解炉旋转床在高温下处理垃圾时料盘耐垃圾中酸性杂质的腐蚀、耐冲刷磨损、抗热震性强、导热性能良好、膨胀系数小、重量轻及能耗小等性能，保证了垃圾热解炉旋转床的使用寿命，避免了因垃圾热解炉旋转床料盘开裂变形、腐蚀和磨损等引起的一系列问题。

Description

一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘及其制备方法
技术领域
本发明涉及到垃圾热解炉，特别是一种垃圾热解炉旋转床用高强度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、导热性能好、抗热震性强、质量轻及使用寿命长的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘及其制备方法。
背景技术
城市生活垃圾处理是当前世界各国面临的主要环境问题之一，也是目前我国突出的环境问题。随着我国经济的快速发展，城市人口的大量增加，城市规模的日益扩大及人民生活水平的不断提高，生活垃圾产生量逐年增长，不可避免地产生大量的垃圾排放。1995年以后，我国城市生活垃圾年清运量均超过1亿吨，并且以每年3%左右的速度增长。如对垃圾的处理不当，将会对环境造成巨大的危害；占用土地、污染土壤、污染地下水资源、影响空气质量、污染大气、传播疾病、影响环境卫生和居民健康等。无害化、资源化处理生活垃圾是城市亟待解决的问题。
目前，用于处理生活垃圾的主要办法为焚烧，但垃圾在焚烧处理中产生二次污染问题严重，尤其是二噁英污染问题很难彻底解决。垃圾热解炉旨在将垃圾热解处理来获得高热值的液体、气体和固体燃料，变垃圾场为“能效油、气、煤田”，相比其它处理方法，优势在于：基本无二噁英产生，酸性气体产生量很少，可获得便于储藏、运输、利用的高热值能源，处理过程排放的烟尘少，硫及重金属等有害物大部分固化，不会排入大气。常用垃圾焚烧炉用料盘为耐热铸钢，但在实际垃圾焚烧应用中，经过长时间的高温下使用，其易被垃圾加热过程中产生的酸性物质所腐蚀，且价格较高，料盘自身重量大，横梁承重量高，动力能耗加大，极大地影响了其使用性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种垃圾热解炉旋转床用的非金属料盘，该料盘可以保证在高温下处理垃圾时具有高的强度，导热性能良好，抗氧化性好，耐垃圾中各种酸性杂质的腐蚀，且质量轻，动力能耗小，价格适中，提高了料盘使用寿命的同时降低了材料费用和能耗。
本发明的另一目的在于提供一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明非金属料盘，该料盘包括无机粉料和添加剂，所述添加剂包括有机粘结剂、增塑剂和保湿剂，按无机粉料100份重量份计算，其中有机粘结剂为3.0～5.0重量份，增塑剂及保湿剂为1.0～3.0重量份，所述无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60%～70%，硅粉10%～30%，氮化硅4%～15%，氧化铝微粉2%～8%，二氧化硅2%～5%，氧化钙1.0%～2.5%。
作为优选，所述无机粉料包括氮化硼1.0%～2.5%。
作为优选，所述有机粘结剂为羟乙基纤维素或甲基纤维素与氰乙基纤维素、聚乙烯醇的组合物，其组合比为2:1:1。
作为优选，所述增塑剂为聚氧化乙烯。
作为优选，所述保湿剂为聚乙二醇400、聚乙二醇1500、甘油中的一种。
作为优选，所述添加剂还包括作为溶剂的水。
一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘的制备方法，包括以下步骤：
1.将非金属料盘用无机粉料与粘结剂、增塑剂及保湿剂固体原料预混后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成泥料含水率为5%～8%的泥料备用；
2.将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度≥-0.08MPa，练成密实的泥料块；
3. 将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；
4. 将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；
5将干燥后的料盘坯体在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。
本发明的有益效果：本发明中非金属料盘采用一定配比的碳化硅，硅粉，氮化硅，氧化铝微粉，二氧化硅和氧化钙通过粘接剂粘连后在氮化室中进行烧成，碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好；氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；硅粉可提高产品的强度与耐久性；本发明中料盘可以保证在高温下处理垃圾时具有高的强度，导热性能良好，抗氧化性好，耐垃圾中各种酸性杂质的腐蚀，且质量轻，动力能耗小，价格适中，提高了料盘使用寿命的同时降低了材料费用和能耗。
附图说明
图1是本发明涉及到的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘主视结构示意图。
图2是本发明涉及到的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘左视结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图1和附图2来对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但本发明实施方式不限于此。
图1、2中附图标记1为非金属料盘本体。
实施例1
垃圾热解炉旋转床用非金属料盘,按重量比取碳化硅60%，硅粉17%，氮化硅15%，氧化铝微粉4%，二氧化硅3%，氧化钙1%，预混为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算添加剂添加量，添加剂中，有机粘结剂乙基纤维素CMC占3.5重量份，增塑剂1-1.5重量份，保湿剂1-1.5重量份,水为6重量份。制备时，无机粉料与粘结剂、增塑剂、保湿剂等固体原料预混2h后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成含水率为5%的泥料备用；将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度为-0.08MPa，制成较为密实的泥料块；将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；将干燥后的料盘在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成非金属料盘1，该非金属料盘1外直径为12765mm，内直径为7185mm，厚度为20mm。抗热冲击频率 ≥50次/24h；导热系数≥50（W/m.k）；热膨胀系数≤4.5（10-6/k）；抗压强度280（MPa）（800℃）；抗折强度52（MPa）（800℃）；荷重软化温度≥1700℃（0.3Mpa）。
实施例2
垃圾热解炉旋转床用非金属料盘,按重量比取碳化硅60%，硅粉22%，氮化硅10%，氧化铝微粉4.0%，二氧化硅3.0%，氧化钙1.0%，预混为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算添加剂添加量，添加剂中，有机粘结剂乙基纤维素CMC占3.5重量份，增塑剂1-1.5重量份，保湿剂1-1.5重量份,水为7重量份。
制备时，无机粉料与粘结剂、增塑剂、保湿剂等固体原料预混2h后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成含水率为8%的泥料备用；将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度为-0.08MPa，制成较为密实的泥料块；将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；将干燥后的料盘在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成非金属料盘1，该非金属料盘1外直径为12765mm，内直径为7185mm，厚度为20mm。抗热冲击频率 ≥50次/24h；导热系数≥50（W/m.k）；热膨胀系数≤4.5（10-6/k）；抗压强度283（MPa）（800℃）；抗折强度55（MPa）（800℃）；荷重软化温度≥1700℃（0.3Mpa）。
实施例3
按重量比取碳化硅63%，硅粉18%，氮化硅6.0%，氧化铝微粉7.0%，二氧化硅4.0%，氧化钙2.0%，预混为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算添加剂添加量，添加剂中，有机粘结剂乙基纤维素CMC占3.5重量份，增塑剂1-1.5重量份，保湿剂1-1.5重量份,水为8重量份。
制备时，无机粉料与粘结剂、增塑剂、保湿剂等固体原料预混2h后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成含水率为7%的泥料备用；将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥料块；将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；将干燥后的料盘在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成非金属料盘1，该非金属料盘1外直径为12765mm，内直径为7185mm，厚度为20mm。抗热冲击频率 ≥50次/24h；导热系数≥50（W/m.k）；热膨胀系数≤4.5（10-6/k）；抗压强度283（MPa）（800℃）；抗折强度52（MPa）（800℃）；荷重软化温度≥1700℃（0.3Mpa）。
实施例4
按重量比取碳化硅68.5%，硅粉10%，氮化硅6.0%，氧化铝微粉7.0%，二氧化硅4.0%，氧化钙2.0%和氮化硼2.5%，预混为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算添加剂添加量，添加剂中，有机粘结剂乙基纤维素CMC占3.5重量份，增塑剂1-1.5重量份，保湿剂1-1.5重量份,水为8重量份。
制备时，无机粉料与粘结剂、增塑剂、保湿剂等固体原料预混2h后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成含水率为5%的泥料备用；将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥料块；将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；将干燥后的料盘在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成非金属料盘1，该非金属料盘1外直径为12765mm，内直径为7185mm，厚度为20mm。抗热冲击频率 ≥55次/24h；导热系数≥53（W/m.k）；热膨胀系数≤4.0（10-6/k）；抗压强度288（MPa）（800℃）；抗折强度55（MPa）（800℃）；荷重软化温度≥1750℃（0.3Mpa）。
实施例5
按重量比取碳化硅70%，硅粉10%，氮化硅4.0%，氧化铝微粉7.0%，二氧化硅4.0%，氧化钙2.5%和氮化硼2.5%，预混为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算添加剂添加量，添加剂中，有机粘结剂为甲基纤维素、氰乙基纤维素、聚乙烯醇的组合物，占3.5重量份，增塑剂1-1.5重量份，保湿剂1-1.5重量份,水为8重量份。
制备时，无机粉料与粘结剂、增塑剂、保湿剂等固体原料预混2h后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成含水率为6%的泥料备用；将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥料块；将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；将干燥后的料盘在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成非金属料盘1，该非金属料盘1外直径为12765mm，内直径为7185mm，厚度为20mm。抗热冲击频率≥55次/24h；导热系数≥55（W/m.k）；热膨胀系数≤4.0（10-6/k）；抗压强度300（MPa）（800℃）；抗折强度55（MPa）（800℃）；荷重软化温度≥1750℃（0.3Mpa）。
上述五个实施例子中，所述氧化铝微粉粒度W5-10，所述硅粉又名硅灰，平均粒度是纳米级别。所述二氧化硅SiO2≥99.5-99.9% Fe2O2≤0.005%，采用1-3级天然水晶石和优质天然石类，经过精细加工而成。粒度范围0.01-0.05mm。所述碳化硅、氮化硅、氧化钙、氮化硼的粒度在325目以上。所述增塑剂为聚氧化乙烯；保湿剂为聚乙二醇400、聚乙二醇1500、甘油中的一种。

Claims (7)

1.一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征是：该料盘包括无机粉料和添加剂，所述添加剂包括有机粘结剂、增塑剂和保湿剂，按无机粉料100份重量份计算，其中有机粘结剂为3.0～5.0重量份，增塑剂及保湿剂为1.0～3.0重量份，所述无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60%～70%，硅粉10%～30%，氮化硅4%～15%，氧化铝微粉2%～8%，二氧化硅2%～5%，氧化钙1.0%～2.5%。
2.根据权利要求1所述的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征在于：所述无机粉料包括氮化硼1.0%～2.5%。
3.根据权利要求1所述的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征在于：所述有机粘结剂为羟乙基纤维素或甲基纤维素与氰乙基纤维素、聚乙烯醇的组合物，其组合比为2:1:1。
4.根据权利要求1所述的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征在于：所述增塑剂为聚氧化乙烯。
5.根据权利要求1所述的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征在于：所述保湿剂为聚乙二醇400、聚乙二醇1500、甘油中的一种。
6.根据权利要求1所述的垃圾热解炉旋转床用非金属料盘，其特征在于：所述添加剂还包括作为溶剂的水。
7.一种垃圾热解炉旋转床用非金属料盘的制备方法，包括以下步骤：
6.1将非金属料盘用无机粉料与粘结剂、增塑剂及保湿剂固体原料预混后，放入混炼机中边搅拌边加水，混炼时间大于15min，混炼成泥料含水率为5%～8%的泥料备用；
6.2将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度≥-0.08MPa，练成密实的泥料块；
6.3将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，将泥料块置于环境为20～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h，然后经真空精炼、在压力为600～800 kgf/cm2压制成所需规格的料盘坯体；
6.4将成型后的料盘坯体首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入送入干燥室内，缓慢升温至105℃下，热风干燥22h，冷却至室温静置10小时、再缓慢升温至110℃下干燥32h；
6.5将干燥后的料盘坯体在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。
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