專利名稱：釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)換元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光熱轉(zhuǎn)化元件的制造方法，具體地說(shuō)是關(guān)于釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的制造方法，更詳細(xì)地說(shuō)是關(guān)于用于陽(yáng)光吸收、紅外輻射的釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的制造方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利CN85102464敘述了以提釩尾渣為原料之一生產(chǎn)各種黑色陶瓷制品的方法，本發(fā)明是對(duì)上述方法的改進(jìn)和發(fā)展。
以釩鈦磁鐵礦為原料制取釩渣，從釩渣中浸取釩鹽，剩余的殘?jiān)Q作提釩尾渣。將提釩尾渣與通常陶瓷原料混合，當(dāng)提釩尾渣含量大于30％(重量)時(shí)，所制造的黑色陶瓷制品稱作釩鈦黑瓷制品，這種陶瓷材料稱作釩鈦黑瓷。釩鈦黑瓷中Fe、Mn、Ti、Cr、V的化合物占總重量的15％以上，而普通陶瓷中SiO2、Al2O3占總重量90％以上，兩者工藝性能和材料性能均有較大差別。釩鈦黑瓷被加熱時(shí)會(huì)發(fā)射紅外射線，具有較高的紅外輻射率，釩鈦黑瓷被陽(yáng)光照射時(shí)會(huì)大量吸收陽(yáng)光中的能量，具有較高的陽(yáng)光吸收率，釩鈦黑瓷是優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換材料。
釩鈦黑瓷整體黑色，強(qiáng)度高，理化性能優(yōu)良，以前釩鈦黑瓷大量用于生產(chǎn)實(shí)心的表面磨光的建筑裝飾板，用于建筑物裝飾。建筑裝飾中黑色顯示沉穩(wěn)、莊重，釩鈦黑瓷裝飾板就是利用釩鈦黑瓷黑色純正這一特性，而其光熱轉(zhuǎn)換特性未得到充分開(kāi)發(fā)和利用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了充分開(kāi)發(fā)和利用釩鈦黑瓷的光熱轉(zhuǎn)換性能。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將提釩尾渣與通常陶瓷原料混合，提釩尾渣含量不少于30％(重量)，一般為40～60％，將上述混合物稱作釩鈦黑瓷原料，在此混合物中均勻混入纖維材料以增加素坯強(qiáng)度，經(jīng)常規(guī)陶瓷工藝處理后，以滾壓成型或半干壓成型方法，成型為厚度3～10毫米，投影面積不小于0.2平方米，一般為0.2～5平方米的釩鈦黑瓷素坯板，素坯板經(jīng)干燥，以1050-1200C的溫度燒結(jié)成為釩鈦黑瓷平板，將兩塊釩鈦黑瓷平板平行相隔一定距離，兩端設(shè)置進(jìn)出通道口和端頭板，四周和中間襯板等各接合部間以膠粘劑或燒成溫度低于釩鈦黑瓷的結(jié)合材料封接，經(jīng)固化或燒成得到釩鈦黑瓷大尺寸中空板，將比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐熱凹模上加熱、加壓使玻璃板隨模下凹，將中空板經(jīng)預(yù)熱置于玻璃板上，調(diào)節(jié)溫度、壓力使玻璃板與中空板封接，也可采用將玻璃板先成型再封接的辦法，將玻璃板與中空板間形成的空腔抽真空并封閉，在中空板背面被覆隔熱材料并形成一體，這樣的復(fù)合板稱作釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板，將太陽(yáng)板的玻璃面向太陽(yáng)，抽取中空板中溫度升高的介質(zhì)即取得了能量，上述釩鈦黑瓷中空板不覆蓋玻璃層并在中空板內(nèi)設(shè)置加熱器或向中空板內(nèi)通入熱流體，中空板表面就會(huì)向外發(fā)射紅外射線，此時(shí)中空板體被稱作釩鈦黑瓷紅外板。
釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板和釩鈦黑瓷紅外板統(tǒng)稱為釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)換元件。
為增加素坯和制品強(qiáng)度，在原料中加入各種無(wú)機(jī)、有機(jī)纖維材料，長(zhǎng)纖維和短纖維，如陶瓷纖維、玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維、麻纖維等。
將兩塊釩鈦黑瓷板結(jié)合為中空板可采用機(jī)械、有機(jī)材料膠結(jié)、無(wú)機(jī)材料燒結(jié)等多種辦法，可采用常溫固化、熱固化樹脂，可采用陶瓷泥條、陶瓷泥漿結(jié)合，經(jīng)干燥，燒結(jié)為一體，也可采用在空氣中可自凝固材料如高強(qiáng)水泥類材料，及水泥與膠黏劑相結(jié)合的材料等。
釩鈦黑瓷中空板可以采用兩平板結(jié)合的方式構(gòu)成，也可采用真空練泥、大直徑擠出機(jī)擠出多孔板的辦法成型和石膏模具注漿成型的辦法制得。
釩鈦黑瓷具有較高的強(qiáng)度，附加的玻璃板和隔熱材料可進(jìn)一步提高其剛性，釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板可以用作房頂和墻面材料，同時(shí)收集太陽(yáng)能。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)

圖1將兩塊釩鈦黑瓷平板與襯條、端頭板、進(jìn)出通道口用結(jié)合材料結(jié)合在一起的釩鈦黑瓷大尺寸中空板。結(jié)合材料是常溫或加熱固化的有機(jī)材料，也可以是燒結(jié)溫度低于釩鈦黑瓷的無(wú)機(jī)材料。當(dāng)較高溫度的流體通過(guò)中空板時(shí)，釩鈦黑瓷板輻射出紅外射線。不安裝通道口和端頭板的中空板中可以穿入加熱元件，加熱使釩鈦黑瓷板輻射出紅外射線。紅外射線可用于人體紅外線理療和加熱物體。
圖2經(jīng)真空練泥以擠制多孔板的方法制造的釩鈦黑瓷大尺寸中空板，上面與玻璃板封接，所形成的空腔抽真空，下面被覆隔熱材料并形成一體，成為釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板，當(dāng)陽(yáng)光照射時(shí)，中空板中的流體被加熱。
圖中1-釩鈦黑瓷平板2-釩鈦黑瓷襯條 3-結(jié)合材料4-通道口 5-端頭板 6-玻璃與釩鈦黑瓷中空板封接處7-玻璃板 8-真空9-釩鈦黑瓷大尺寸中空板 10-流體通道11-隔熱材料(五)具體實(shí)施方案實(shí)施例1.以提釩尾渣50％、粘土35％、堇青石粉10％、鋯英砂5％經(jīng)球磨，過(guò)篩，加入陶瓷短纖維，泥漿池?cái)嚢?，壓濾，練泥，真空練泥，滾壓成型，干燥，燒成為2000×1000×5mm釩鈦黑瓷平板，如圖1將兩塊上述黑瓷平板、釩鈦黑瓷襯條、端頭板、通道口用低溫陶瓷泥漿粘結(jié)在一起，經(jīng)燒成為釩鈦黑瓷大尺寸中空板，將上述中空板一面被覆隔熱材料后安裝在烘房?jī)?nèi)壁上，向中空板內(nèi)注入550℃熱氣，中空板即為釩鈦黑瓷紅外板，由未被覆面向目標(biāo)物輻射紅外射線。
2.以提釩尾渣55％，粘土30％，鋰輝石5％，堇青石5％，鋯英砂5％經(jīng)球磨，過(guò)篩，壓濾，練泥，真空練泥，擠出成型為3000×1000×30mm多孔的中空板，中空板中的加強(qiáng)筋和四周壁厚為4mm，將兩端頭的中間加強(qiáng)筋挖掉50mm，將預(yù)制的釩鈦黑瓷素坯端頭板、通道口用釩鈦黑瓷泥漿粘結(jié)在一起，經(jīng)干燥，燒成成為釩鈦黑瓷大尺寸中空板，將比中空板略大，6mm厚的玻璃平板放在耐熱凹模上加熱、加壓使玻璃板隨模下凹10mm，將中空板預(yù)熱后置于玻璃板上，加熱、加壓使玻璃板四周與中空板四周封接，將所形成的空腔抽成真空并封閉，在中空板背面被覆隔熱材料并形成一體，這樣的復(fù)合板就是釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板。
3.兩塊1800×1200×5mm的釩鈦黑瓷平板為半干壓成型，燒結(jié)，其余與實(shí)施例1相同。
4.2000×1000×25mm的釩鈦黑瓷多孔的中空板為石膏模注漿成型，其余與實(shí)施例2相同。
權(quán)利要求
1.制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)換元件的方法，其特征在于將提釩尾渣與通常陶瓷原料混合，提釩尾渣不少于30％(重量)，混入纖維材料以滾壓或半干壓方法成型為厚度3～10mm，投影面積不小于0.2平方米素坯板，經(jīng)干燥、以1050-1200℃的溫度燒成為釩鈦黑瓷平板，將兩塊平板平行相隔一定距離，兩端設(shè)置進(jìn)出通道口和端頭板，四周和中間襯板等各接合部之間以膠粘劑或燒成溫度低于釩鈦黑瓷的結(jié)合材料封接，經(jīng)固化或燒成得到釩鈦黑瓷大尺寸中空板，將比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐熱凹模上加熱、加壓使玻璃板隨模下凹，將中空板經(jīng)預(yù)熱置于玻璃板上，調(diào)節(jié)溫度、壓力使玻璃板與中空板封接，也可采用將玻璃板先成型再封接的辦法，將玻璃板與中空板間形成的空腔抽真空封閉，在中空板背面被覆隔熱材料并形成一體，這樣的復(fù)合板稱作釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板，上述釩鈦黑瓷中空板不覆蓋玻璃并在中空板中設(shè)置加熱器或向中空板內(nèi)通入熱流體，中空板表面就會(huì)發(fā)射紅外線，此時(shí)中空板體稱作釩鈦黑瓷紅外板，釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板和釩鈦黑瓷紅外板統(tǒng)稱釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)換元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的提釩尾渣是指釩鈦磁鐵礦制取釩渣，從釩渣中浸取釩鹽后剩余的殘?jiān)?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述釩鈦黑瓷中Fe、Mn、Ti、Cr、V的化合物占總重量的15％以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的纖維材料是指無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)纖維、長(zhǎng)纖維和短纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的結(jié)合材料是指無(wú)機(jī)材料，熱固化、常溫固化樹脂，陶瓷泥漿，在空氣中可自凝固材料等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的釩鈦黑瓷大尺寸中空板可以用擠制多孔板的方法制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的釩鈦黑瓷大尺寸中空板可以用石膏模注漿的方法制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板用作房頂材料，同時(shí)收集太陽(yáng)能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)化元件的方法，其特征在于所述的釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板用作墻面材料，同時(shí)收集太陽(yáng)能。
全文摘要
本發(fā)明提供了以提釩尾渣為主要原料制造釩鈦黑瓷大尺寸光熱轉(zhuǎn)換元件的方法，采用提釩尾渣和普通陶瓷原料，用滾壓法、半干壓法、擠制法、注漿法制造釩鈦黑瓷大尺寸中空板，中空板一面覆蓋隔熱材料即成為釩鈦黑瓷紅外板，再將另一面封接玻璃板并抽真空，即成為釩鈦黑瓷真空太陽(yáng)板，統(tǒng)稱釩鈦黑瓷光熱轉(zhuǎn)換元件。
文檔編號(hào)C03B23/035GK1775711SQ20041003607
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者曹樹梁, 許建華, 杜毅, 蔡濱, 王啟春, 石延嶺, 張新恩, 劉國(guó)群, 何世武 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院新材料研究所