什么是蜂窩陶瓷填料及其作用
蜂窩陶瓷填料是一種多孔性的工業(yè)用陶瓷，其內(nèi)部造型是許多貫通的蜂窩形狀平行通道，這些蜂窩體單元由格子狀的薄的間壁分割而成。與一般的塊狀陶瓷相比，蜂窩陶瓷填料具有比表面積大、壓降低、阻力小、耐高溫、化學穩(wěn)定性好、熱膨脹性低、隔熱性好、重量輕、強度高等特點，因此特別適用于各種用途的催化劑載體。另外，由于流體可通過蜂窩陶瓷的間壁上的貫穿上下表面的空洞，所以可利用蜂窩陶瓷的間壁進行熱交換和化學反應(yīng)。目前，蜂窩陶瓷廣泛應(yīng)用于窯爐蓄熱體、汽車尾氣凈化器、臭氧抑制催化劑載體、冶金工業(yè)的熱交換和金屬液的過濾、化學工業(yè)的化學反應(yīng)載體及催化劑、采礦業(yè)的有毒氣體和液體的凈化處理、輕工業(yè)的噴涂以及建材工業(yè)的消聲材料和窯爐的隔熱材料。
蜂窩陶瓷可由多種材質(zhì)制成。主要材質(zhì)有: 堇青石、莫來石、鈦酸鋁、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石一莫來石、堇青石一鈦酸鋁等復(fù)合基質(zhì)。蜂窩陶瓷無數(shù)相等的孔組成的各種形狀，目前的孔數(shù)已達到了每平方厘米120～140，密度每立方厘米0.3～0.6克，吸水率達20%以上。由于多孔薄壁的特點，大大增加了載體的幾何表面積和改善了抗熱沖擊性能，生產(chǎn)的產(chǎn)品，其網(wǎng)狀孔以三角和四方為主，三角比四方承受力好得多，孔數(shù)也多些，這一點作為催化載體尤其重要。隨著單位面積孔數(shù)的提高和載體孔壁厚度的減少，陶瓷載體的抗熱沖擊趨勢是提高的，熱沖擊破壞的溫度也是提高的。因此蜂窩陶瓷必須要降低膨脹系數(shù)和提高單位面積的孔數(shù)。熱膨脹系數(shù)是主要性能指標，當前國外水平是α25-800℃≤1.0×10-6℃-1，與國內(nèi)對比有一定差距，不過這差距越來越小。早生產(chǎn)蜂窩陶瓷的原料主要是高嶺土、滑石、鋁粉、粘土等，而已突破了，尤其是硅藻土、沸石、膨脹土以及耐火材料的應(yīng)用，蜂窩陶瓷應(yīng)用日益廣泛，性能越來越好。
蜂窩陶瓷除了陶瓷產(chǎn)品普遍具有的耐高溫、耐腐蝕、機械強度高等基本性能外，還擁有兩個重要的性能，這也是蜂窩陶瓷立足的根本：1、比表面積大。與傳統(tǒng)球狀、環(huán)狀陶瓷產(chǎn)品相對，蜂窩陶瓷的比表面積要大得多。其它陶瓷產(chǎn)品只能通過增加花紋、打孔等工藝提高比表面積，而蜂窩陶瓷由于其自身特殊的形狀輕而易舉的實現(xiàn)了大比表面積。從而在充當催化反應(yīng)載體和蓄熱體時，大大提高傳質(zhì)傳熱效率。2、阻力小。蜂窩陶瓷的氣孔呈直線貫通狀，大且規(guī)則，當氣體或液體通過時，遇到的阻力非常小。從而在用作窯爐蓄熱體時，提高空氣流通速度，在較短時間積蓄和釋放熱量;用作反應(yīng)塔填料時可以減少空氣壓縮機的電耗;用作汽車尾氣凈化器時，可以減少發(fā)動機功率的損失。要充分發(fā)揮蜂窩陶瓷比表面積大的特點，行之有效的方法就是提高蜂窩陶瓷單位面積的孔數(shù)。從而蜂窩陶瓷問世之初的100目/吋2到目前廣泛應(yīng)用的600目/吋2，日本HONDA公司已經(jīng)開發(fā)出1200目/吋2的產(chǎn)品(其壁厚比人的頭發(fā)還細)，但我國目前只能做到600目/吋2。目前，美國康寧公司和日本NGK公司、日本電裝(Denso)公司三家企業(yè)的蜂窩陶瓷產(chǎn)品占據(jù)了世界市場90%以上的份額。
