蜂窩陶瓷是近三十年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種結(jié)構(gòu)似蜂窩形狀的新型陶瓷產(chǎn)品。由最早使用在小型汽車(chē)尾氣凈化到今天廣泛應(yīng)用在化工、電力、冶金、石油、電子電器、機(jī)械等工業(yè)中。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，蜂窩陶瓷具有比表面積大、壓降低、阻力小、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹性低、隔熱性好、重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，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(guò)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(jìn)行熱交換和化學(xué)反應(yīng)。目前，蜂窩陶瓷廣泛應(yīng)用于窯爐蓄熱體、汽車(chē)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(guò)濾、化學(xué)工業(yè)的化學(xué)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(lái)石、鈦酸鋁、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石一莫來(lái)石、堇青石一鈦酸鋁等復(fù)合基質(zhì)。自1973年，美國(guó)康寧公司用擠出法生產(chǎn)出第一件蜂窩陶瓷載體以來(lái)，目前全世界蜂窩陶瓷的年銷(xiāo)售量超過(guò)100,000,000件以上，蜂窩陶瓷已成為世界上最重要的陶瓷產(chǎn)品之一，我公司生產(chǎn)的蜂窩陶瓷出口歐美等國(guó)，深受客戶(hù)的認(rèn)同。

    一、蜂窩陶瓷的特點(diǎn)及其發(fā)展情況

    蜂窩陶瓷除了陶瓷產(chǎn)品普遍具有的耐高溫、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等基本性能外，還擁有兩個(gè)最重要的性能，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(duì)，蜂窩陶瓷的比表面積要大得多。其它陶瓷產(chǎn)品只能通過(guò)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(shí)現(xiàn)了大比表面積。從而在充當(dāng)催化反應(yīng)載體和蓄熱體時(shí)，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(dāng)氣體或液體通過(guò)時(shí)，遇到的阻力非常小。從而在用作窯爐蓄熱體時(shí)，提高空氣流通速度，在較短時(shí)間積蓄和釋放熱量；用作反應(yīng)塔填料時(shí)可以減少空氣壓縮機(jī)的電耗；用作汽車(chē)尾氣凈化器時(shí)，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率的損失。

要充分發(fā)揮蜂窩陶瓷比表面積大的特點(diǎn)，最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(wèn)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(kāi)發(fā)出1200目/吋2的產(chǎn)品（其壁厚比人的頭發(fā)還細(xì)），但我國(guó)目前只能做到600目/吋2。目前，美國(guó)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(chǎng)90%以上的份額。

    二、蜂窩陶瓷的應(yīng)用

    蜂窩陶瓷的應(yīng)用已非常廣泛，在很多領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用，以下是幾種較典型的應(yīng)用。

    1、蓄熱體

    20世紀(jì)90年代初，日本科學(xué)家首先發(fā)明了高溫空氣燃燒技術(shù)（HTAC），該技術(shù)通過(guò)換向裝置使兩個(gè)蓄熱室交替吸熱放熱，最大限度地回收煙氣的熱量，再把爐內(nèi)的助燃空氣和煤氣加熱到1000℃以上，即使低熱值的劣質(zhì)燃料也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火和高效燃燒。應(yīng)用HTAC技術(shù)可節(jié)省燃料達(dá)40%～70%，產(chǎn)量提高15%以上，鋼坯氧化燒損小于40%，NOX排放小于100ppm，排放的煙氣溫度低于150℃，大大降低了地球大氣的溫室效應(yīng)。而應(yīng)用實(shí)踐表明，HTAC技術(shù)的關(guān)鍵是能否研制出高性能的蜂窩陶瓷蓄熱體。高性能的蜂窩陶瓷蓄熱體必須具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、蓄熱量大、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。

    目前HTAC技術(shù)被廣泛用于鋼鐵、機(jī)械、建材、石化、有色金屬冶煉等行業(yè)的各種加熱爐、熱風(fēng)爐、熱處理爐、裂解爐、烘烤器、熔化爐、均熱爐、油氣鍋爐等窯爐中。如果全國(guó)大多數(shù)工業(yè)窯爐都采用HTAC技術(shù),其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不可估量，將極大地緩解能源緊缺的狀況，并改善人類(lèi)的生存環(huán)境。

    2、催化劑載體

    交通運(yùn)輸業(yè)是全球主要環(huán)境污染源之一。汽車(chē)尾氣中主要含有一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳?xì)浠衔铮℉C）。為了解決這一問(wèn)題，目前世界各國(guó)都趨向于使用三元催化劑。三元催化凈化器主要由外殼、載體和催化劑三部分組成，其中載體是最基本、最關(guān)鍵的因素。在汽車(chē)尾氣催 化器采用的載體材料中，得到廣泛應(yīng)用的是陶瓷材料。在載體表面涂附一層催化活性組分，一般為Pt、Rh和Pd等比較昂貴的貴金屬，催化劑活性組分就可以使廢氣中的有害成分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的CO2、H2O和N2 而排出。

    相對(duì)傳統(tǒng)球狀載體，蜂窩陶瓷具有比表面大、氣阻小等優(yōu)點(diǎn)，涂覆特定的催化劑后，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)反應(yīng)的選擇性催化，大幅度地提高通過(guò)其孔道流體的轉(zhuǎn)換效率和反應(yīng)速率。因此目前人們一致認(rèn)為用蜂窩陶瓷制造的汽車(chē)凈化器是控制汽車(chē)尾氣排放的最有效的方法。

    3、蜂窩陶瓷填料

    蜂窩陶瓷在化工行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。一方面為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，大幅提高生產(chǎn)效率，要求塔填料提供的化學(xué)反應(yīng)比表面積更大。但我們現(xiàn)有的散堆型的拉西環(huán)、矩鞍環(huán)、階梯環(huán)和球形陶瓷填料，比表面積僅有120~180m2/m3，整體式的組合環(huán)、波紋板也分別僅有200m2/m3和400~500m2/m3，已不能適應(yīng)大規(guī)模化、高效化生產(chǎn)的需要；另一方面，出于節(jié)能減排環(huán)保的需要，用戶(hù)要求填料在反應(yīng)塔中堆積所形成的流體阻力減小，以大幅節(jié)約能源。由于散堆型填料堆積形成的孔隙小，孔道極不規(guī)則，氣體、液體的流通阻力很大，造成空壓機(jī)電耗或蒸汽消耗等能耗居高不下，無(wú)法或難以實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略任務(wù)和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展。客觀環(huán)境要求我們開(kāi)發(fā)出全新一代的具有高比表面積和很小的流通阻力的化工陶瓷填料——蜂窩形陶瓷填料，其最簡(jiǎn)單的產(chǎn)品（規(guī)格60目/吋2），可提供1000m2/m3的比表面積和70%左右的氣、液流通孔開(kāi)孔率，從而使氣阻呈數(shù)量級(jí)下降，節(jié)約石油、化工、化肥、有色冶煉等用戶(hù)50%以上的能源。事實(shí)上，此種產(chǎn)品早在上世紀(jì)八十年代在一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始采用，今天在發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍使用。

    4、過(guò)濾材料

    蜂窩陶瓷作為過(guò)濾材料有以下優(yōu)點(diǎn)：

   （1）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿及有機(jī)溶劑；（2）極好的耐急熱急冷性能，工作溫度可高達(dá)1000℃；（3）抗菌性能好，不易被細(xì)菌降解，不易堵塞且易再生；（4）較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，孔徑分布狹窄，滲透率高；（5）無(wú)毒，尤其適用于食品和藥物的處理。其主要在冶金行業(yè)得到應(yīng)用。蜂窩陶瓷體的比表面積大，提高了過(guò)濾片吸附和捕捉細(xì)小雜質(zhì)的能力，比傳統(tǒng)多孔陶瓷過(guò)濾效果好，金屬液流動(dòng)平穩(wěn)。

    通過(guò)過(guò)濾可取得以下效果：

   （1）凈化金屬液，去除非金屬雜質(zhì)和氣體；（2）使金屬液充型平穩(wěn)，減少漩渦；（3）簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)，提高工藝出品率；（4）減少鑄件氣孔、優(yōu)化、細(xì)化金屬組織；（5）提高鑄件表面質(zhì)量和力學(xué)性能；（6）降低鑄件廢品率；（7）減少加工余量和提高刀具壽命，降低鑄造成本。