Gốm tổ ong là gì?
Gốm tổ ong là một loại gốm công nghiệp mới với cấu trúc tổ ong như là cấu trúc chính. Bên trong, có nhiều kênh song song hình tổ ong được kết nối với nhau, và các đơn vị tổ ong này được chia thành các bức tường mỏng với các hình dạng lưới khác nhau. Từ việc sử dụng sớm nhất trong việc lọc khí thải xe hơi nhỏ đến việc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hóa chất, điện lực, luyện kim, dầu mỏ, điện tử, máy móc, v.v. ngày nay, nó đang trở nên ngày càng phổ biến và có triển vọng phát triển đáng kể.
Phân loại vật liệu và sử dụng gốm tổ ong
Gốm tổ ong có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau. Các vật liệu chính bao gồm: cordierite, mullite, titanate nhôm, carbon hoạt tính, carbide silicon, alumina hoạt tính, zirconia, nitride silicon, và các ma trận composite như mullite cordierite và cordierite titanate nhôm. Sau khi bột hoặc hạt carbon hoạt tính được làm thành các hình dạng gốm tổ ong, khả năng lọc và xử lý nước thải của xử lý nước được cải thiện đáng kể, đặc biệt là trong ngành công nghiệp dược phẩm, nơi các kháng sinh, hormone, vitamin, tiêm axit nucleic, và các loại tiêm khác, thuốc, v.v. được khử nước, khử màu, và loại bỏ tạp chất.
Sản phẩm gốm tổ ong có thể được chia thành bốn loại theo mục đích sử dụng: vật liệu lưu trữ nhiệt, chất làm đầy, chất mang xúc tác, và vật liệu lọc.
Hiệu suất của gốm tổ ong
- Diện tích bề mặt riêng lớn
- Trọng lượng nhẹ
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp
- Nhiệt dung riêng lớn
- Chống axit và kiềm
- Ổn định hóa học tốt
- Hiệu suất cách điện tốt
- Khả năng chịu sốc nhiệt tốt
- Độ xốp cao
Phương pháp chuẩn bị gốm tổ ong
1. Phương pháp ép đùn
2. Đúc nóng
3. Phương pháp đổ khuôn
4. Phương pháp nén
Trong số đó, phương pháp đúc ép nóng, ép phun, và phương pháp nén khó chuẩn bị gốm tổ ong có mật độ lỗ cao, kích thước lớn, và thành mỏng. Trong các quy trình sản xuất thực tế, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để chuẩn bị gốm tổ ong là ép đùn.
Vật liệu thông thường cho gốm tổ ong
Nhôm sứ
Gốm oxit chủ yếu bao gồm Al2O3-SiO2 và chứa một lượng nhất định các chất khoáng hóa như Ba, Ca, Zr, Mg thuộc loại gốm nhôm. Hàm lượng Al2O3 dao động từ 45% đến 99%. Theo các pha tinh thể chính khác nhau, gốm nhôm có thể được chia thành gốm corundum (Al2O3>95%), gốm mullite (Al2O3-50%), và gốm mullite corundum (Al2O3-75%). Gốm nhôm chủ yếu được sử dụng trong hóa dầu, luyện kim kim loại, tháp khử lưu huỳnh, lò phản ứng, tháp đóng gói, v.v. Chúng phục vụ như là vật liệu hỗ trợ và chất làm đầy tháp cho các chất xúc tác trong các lò phản ứng. Do tính chất cơ học tốt, tính ổn định hóa học, và khả năng chịu nhiệt, gốm nhôm có thể thích ứng tốt với môi trường làm việc có nhiệt độ cao, áp suất cao, và ăn mòn mạnh.
Mullite
Mullite là một loạt các khoáng chất bao gồm silicat nhôm, chủ yếu bao gồm mullite nung chảy tinh khiết cao, mullite nung chảy thông thường, tất cả các tinh thể bauxite tự nhiên nung kết mullite, và mullite nung kết nhẹ. Tinh thể mullite tự nhiên có dạng kim mảnh và dạng cụm tia, với nhiệt độ nóng chảy khoảng 1910°C. Loại khoáng chất này tương đối hiếm và chủ yếu được tổng hợp nhân tạo. Mullite là một khoáng chất được hình thành bởi silicat nhôm ở nhiệt độ cao, và nó được hình thành khi silicat nhôm được nung nóng nhân tạo. Mullite có các đặc điểm của khả năng chịu nhiệt cao, độ bền cao, độ dẫn nhiệt thấp, và hiệu quả tiết kiệm năng lượng đáng kể. Trong số đó, khả năng chịu lửa của nó đặc biệt xuất sắc, và nó vẫn ổn định ở 1800°C, và phân hủy thành corundum và pha lỏng ở 1810°C. Nó chủ yếu được sử dụng trong sản xuất vật liệu chịu lửa và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như gốm sứ, luyện kim, đúc, và điện tử.
Carbide silicon
Carbide silicon (SiC) được tạo ra bằng cách nấu chảy các nguyên liệu thô như cát thạch anh, than cốc dầu mỏ (hoặc than cốc), và mùn cưa (muối cần thiết để sản xuất carbide silicon xanh) thông qua lò điện trở ở nhiệt độ cao. Đây là một loại carbide có độ cứng Mohs cao, với cấp độ 9.5, chỉ đứng sau kim cương cứng nhất thế giới (cấp độ 10), và có độ dẫn nhiệt tuyệt vời. Nó là một chất bán dẫn có thể chống oxy hóa ở nhiệt độ cao. Trong số các nguyên liệu chịu lửa công nghệ cao không oxit đương đại như C, N, và B, carbide silicon là loại được sử dụng rộng rãi nhất và kinh tế nhất, có thể được gọi là cát thép hoặc cát chịu lửa. Carbide silicon sản xuất công nghiệp thông thường được chia thành hai loại: carbide silicon đen và carbide silicon xanh, cả hai đều là tinh thể lục giác với trọng lượng riêng từ 3.20-3.25 và độ cứng vi mô từ 2840-3320kg/mm². Carbide silicon có các đặc điểm của tính chất hóa học ổn định, độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, và khả năng chống mài mòn tốt. Vật liệu chịu lửa tiên tiến được làm từ nó có khả năng chịu nhiệt, chống sốc, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, và độ bền cao, với hiệu quả tiết kiệm năng lượng tốt.
Cordierite
Cordierite, còn được gọi là sapphire nước hoặc dichroite, có công thức hóa học Mg2Al4Si5O18; Nó có thể chứa các nguyên tố như Na, K, Ca, Fe, Mn và H2O. Được sản xuất trong đá phiến, gneiss và đá biến chất, nó là một khoáng vật silicate có thể không màu nhưng thường có màu xanh nhạt hoặc tím nhạt, ánh thủy tinh. Cordierite magiê có thể được tổng hợp nhân tạo để sử dụng làm vật liệu chịu lửa. Cordierite, do khả năng chịu lửa tốt và tỷ lệ giãn nở nhiệt thấp, có thể được sử dụng để làm các vật liệu như gốm và thủy tinh. Hiện nay, nó thường được sử dụng làm nguyên liệu cho các chất mang tổ ong trong các bộ lọc ô tô.
Ôxít zirconium
Gốm zirconia được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực gốm kết cấu do độ bền cao, độ bền uốn cao, khả năng chống mài mòn cao, hiệu suất cách điện tuyệt vời và hệ số giãn nở nhiệt tương tự như thép. Về gốm chức năng, do khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, chúng được sử dụng làm nguyên liệu chính cho ống sưởi cảm ứng, vật liệu chịu lửa và các phần tử sưởi. Ngoài ra, zirconia còn được sử dụng rộng rãi trong lớp phủ chắn nhiệt, chất mang xúc tác, y tế, chăm sóc sức khỏe, vật liệu chịu lửa, dệt may và các lĩnh vực khác.
Corundum
Corundum là một loại đá quý được hình thành bởi sự kết tinh của ôxít nhôm (Al2O3), với hàm lượng nhôm cực kỳ cao. Corundum pha trộn với crom kim loại có màu đỏ sáng và thường được gọi là ruby; Corundum màu xanh hoặc không màu thường được phân loại là sapphire. Corundum xếp thứ 9 trong bảng độ cứng Mohs. Trọng lượng riêng là 4.00, với cấu trúc tinh thể cột lục giác. Do độ cứng của corundum và giá thành tương đối thấp hơn so với kim cương, nó đã trở thành vật liệu tốt cho giấy nhám và dụng cụ mài.
Xu hướng phát triển
- tỷ lệ thâm nhập của gốm tổ ong trong nước vào thị trường cao cấp sẽ tăng -
Gốm tổ ong trong nước đã đạt tỷ lệ thâm nhập nội địa hóa trên 90% trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và thanh lọc khí thải công nghiệp cấp thấp. Dự kiến trong năm năm tới, các doanh nghiệp sản xuất gốm tổ ong của Trung Quốc sẽ liên tục vượt qua các rào cản kỹ thuật trong thị trường cao cấp và dự kiến sẽ tăng tỷ lệ thâm nhập của các sản phẩm thị trường cao cấp. Trong một thời gian dài, công nghệ cốt lõi và thị trường sản phẩm của hệ thống xử lý khí thải ô tô đã bị độc quyền bởi các tập đoàn nước ngoài, và Corning ở Mỹ và NGK ở Nhật Bản đều đã tận hưởng giai đoạn phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô. Với việc nâng cấp tiêu chuẩn quốc gia thứ sáu của Trung Quốc, gốm tổ ong trong nước sẽ bước vào giai đoạn phát triển mới.
Ngoài việc được sử dụng trong hệ thống xử lý khí thải ô tô, gốm tổ ong còn có thể được sử dụng trong các lĩnh vực như lọc và tách chính xác, giảm tiếng ồn và cách nhiệt, tách và thanh lọc khí, và khử nước. Phạm vi ứng dụng cũng đã mở rộng từ luyện kim truyền thống, kỹ thuật hóa học và vật liệu xây dựng đến nhiều khía cạnh như hóa sinh, kỹ thuật điện tử, ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, hàng không vũ trụ, v.v., với triển vọng ứng dụng thị trường rộng lớn. Với việc tối ưu hóa và cải tiến các quy trình và vật liệu mới, các lĩnh vực ứng dụng của gốm tổ ong sẽ được mở rộng hơn nữa, làm nổi bật giá trị kinh tế và lợi ích xã hội của chúng.
