一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管及其製備工藝的製作方法

2023-05-20 12:49:41

專利名稱：一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及過濾管技術領域，尤其涉及一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管及其製備工藝。
背景技術：
在現代工業生產中，涉及高溫含塵氣體的淨化除塵領域十分廣泛，同時，高溫含塵氣體的淨化除塵也是現代工業生產實現環保必須要解決的問題之一。但是由於高溫氣體淨 化除塵過程中,溫度高、氣體腐蝕性強等特點，因此,對所用的過濾材料有很高的要求,多孔陶瓷材料因具有優良的熱穩定性和耐腐蝕性，可在高達1000°c的溫度下工作，同時具有氣體滲透性好、使用壽命長等優點成為了首選的高溫過濾材料。現有的碳化矽高溫陶瓷過濾管和陶瓷基複合材料過濾管等高溫氣體過濾元件一般採用熱等靜壓、熱燒注、注漿、擠出、搗打、凝膠、注模等工藝成型，上述工藝方法生產的高溫過濾管的孔隙率只能達到30%-60%，因而在過濾管作業運行過程中，過濾管的壓力損失過大，致使除塵器引風機能量消耗過大；因為受制於現有的陶瓷燒結爐的爐膛工作室的尺寸以及燒制工藝的限制，製得的陶瓷過濾管的直徑和長度等經常不能滿足人們的要求；同時現有的陶瓷過濾管的製備工藝中，需要將製備的坯料在高溫、高壓以及保護性氣體的環境中燒制而成，對設備等要求高，生產成本高。專利號為201010297960. O的中國發明專利公開了一種碳化矽高溫陶瓷過濾管及其製備方法，所述碳化矽高溫陶瓷過濾管長度為1500— 3000mm，平均孔徑40—120 μ m,孔隙率30% — 60%，抗壓強度50-80MPa，抗熱震性1000°C _20°C冷空氣10次不裂，製備工藝依次包括配料、成型和燒成，採用等靜壓成型的工藝，成型壓力控制為40— 150MPa，燒成溫度控制為1250— 1450°C，保溫時間2-3小時。該發明的碳化矽高溫陶瓷過濾管制備方法需在40— 150MPa的成型壓力控制下成型，生產工藝複雜，所需條件高，而且製得的碳化矽高溫陶瓷過濾管孔隙率為30% — 60%，過濾管在工作中壓力損失過大，導致能耗過高。

發明內容
本發明的目的是提供一種高孔隙率的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。本發明的另一目的是提供一種燒制條件要求低，並且直徑和長度不受現有的陶瓷燒結爐的尺寸限制的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料
Al2O310-30 份
SiO210-40 份
SiC10-30 份
納米碳酸鈣1-3份
耐火粘土5_10份累託石1-2份
鈉基膨潤土O. 5-1. 5份。進一步的，一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料 Al2O310-20 份
SiO210-25 份
SiC10-20 份
納米碳酸鈣1-2份
耐火粘土5_8份
累託石1-1. 5份
鈉基膨潤土O. 5-1份。進一步的，一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料 Al2O320-30 份
SiO225-40 份
SiC20-30 份
納米碳酸鈣2-3份
耐火粘土8_10份
累託石I. 5-2份
鈉基膨潤土1-1. 5份。進一步的，一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料 Al2O310 份
SiO210 份
SiC10 份
納米碳酸鈣I份
耐火粘土5份
累託石I份
鈉基膨潤土O. 5份。進一步的，一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料 Al2O320 份
SiO225 份
SiC20 份
納米碳酸鈣2份
耐火粘土8份
累託石I. 5份
鈉基膨潤土I份。進一步的，一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料 Al2O330 份
SiO240 份
SiC30 份
納米碳酸鈣3份耐火粘土10份
累託石2份
鈉基膨潤土I. 5份。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，包括以下製備步驟
(1)利用模具將聚氨脂泡沫塑料剪成圓環片狀，製得載體；
(2)配料將Al203、Si02、SiC、納米碳酸鈣、耐火粘土、累託石、鈉基膨潤土充分混合，力口水調製成陶瓷漿料； (3)成型將步驟(2)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾定型；
(4)預熱在溫度為100 180°C的條件下對步驟(3)製得的泡沫陶瓷過濾片預製體進行預熱，使得載體得以揮發；
(5)燒制在溫度為1360 1500°C的條件下對泡沫陶瓷過濾片預製體進行燒制，保溫時間2 3小時，製得泡沫陶瓷過濾片；
(6)疊裝將步驟(5)製得的泡沫陶瓷過濾片組合疊裝成泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。進一步的，在所述步驟(2)之後、步驟(3)之前還包括以下製備步驟將步驟(2)中製得的陶瓷漿料靜置陳腐48小時以上。優選的，步驟(3)具體為將步驟(2)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾，在60 80°C的通風條件下進一步定型。與現有技術相比，本發明具有以下優點
(I)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，孔隙率可以達到75% — 85%，在對高溫氣體進行過濾的過程中，可以提高氣體的滲透率，有效降低過濾管在工作中的壓力損失，使得除塵器引風機能量消耗降低20% — 30%，達到節約能源的效果。(2)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，由於泡沫陶瓷所具有的三維連通的網狀孔腔，能夠形成「表面吸附」、「橋架」和「濾餅」三種複合效應，使得直徑小於泡沫陶瓷孔徑20倍以上的高溫粉塵顆粒都會被截留在泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的外表面，便於粉塵顆粒汙染物的清除，使得泡沫陶瓷高溫氣體過濾管能在低能耗狀況下長時間的無故障運行。(3)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，主要原料以氧化物為主，燒制工藝簡單，不需要特定的壓力以及保護性氣體環境等條件，對設備等條件要求低，能量消耗低。(4)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，加入納米碳酸鈣等精細化工原料，使得燒制工藝得到改善，製得的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的密度均勻，過濾精度高，能夠保證廣品的性能。(5)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，採用將製得的泡沫陶瓷過濾片按照一定的方式疊裝而成的方法，使得泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的直徑和長度不受現有的陶瓷燒結爐的爐膛工作室的尺寸的限制，能夠根據實際需要製得符合需求的更大尺寸的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。(6)本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，在燒制的過程中單個泡沫陶瓷過濾片的體積小，受熱均勻，降低了燒制難度，能夠提高成品的合格率。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明不受下述實施例的限定。實施例I。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料=Al2O3 10 30份，SiO210 40份，SiClO 30份，納米碳酸鈣I 3份，耐火粘土 5 10份，累託石I 2份，鈉基膨潤土 O. 5 I. 5份。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，包括以下製備步驟
(1)利用模具將聚氨脂泡沫塑料剪成片狀，製得載體；
(2)配料將Al203、Si02、SiC、納米碳酸鈣、耐火粘土、累託石、鈉基膨潤土按照比例充分混合，加水調製成陶瓷漿料；
(3)成型將步驟(2)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾定型；
(4)預熱在溫度為100 180°C的條件下對步驟(3)製得的泡沫陶瓷過濾片預製體進行預熱，使得載體得以揮發；
(5)燒制在溫度為1360 1500°C的條件下對泡沫陶瓷過濾片預製體進行燒制，保溫時間2 3小時，製得泡沫陶瓷過濾片；
(6)疊裝將步驟(5)製得的泡沫陶瓷過濾片組合疊裝成泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。為了製得孔隙率較高的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，本發明利用聚氨脂泡沫塑料作為成型泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的載體，首先將調製好的陶瓷漿料注入聚氨脂泡沫塑料載體內，製得泡沫陶瓷高溫氣體過濾片預製體，待泡沫陶瓷高溫氣體過濾片預製體晾乾定型之後，即可轉入陶瓷燒結爐中，在較低的溫度下進行預熱，在預熱的過程中，聚氨脂泡沫塑料載體快速分解並逸出，從而形成泡沫陶瓷高溫氣體過濾片預製體的多孔結構，然後在較高的溫度下進行燒製得到泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，加入納米碳酸鈣等精細化工原料，使得燒制工藝得到改善，製得的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的密度均勻，過濾精度高，能夠保證產品的性能。進一步的，為了克服現有的陶瓷高溫氣體過濾管的直徑和長度在燒制的過程中受到陶瓷燒結爐的爐膛尺寸的限制，無法按照人們的需求製得所需的直徑和長度的陶瓷高溫氣體過濾管的問題，本發明首先製得多個泡沫陶瓷過濾片結構單元，然後按照實際需求將多個泡沫陶瓷過濾片結構單元疊裝至一起並加以固定，具體固定過程可以將多個泡沫陶瓷過濾片結構單元套裝在一個空心管或者其他載體，然後利用鎖緊螺母等進行鎖合固定，也可以利用其它可以實現疊裝固定的方式。 採用上述燒制方法，由於單個泡沫陶瓷過濾片結構單元的體積較小，在燒制的過程中受熱均衡，降低燒制難度，減少了不合格產品的出現概率，可以提高成品的合格率。實施例2。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料=Al2O3IO 20份，SiO210 25份，SiClO 20份，納米碳酸鈣I 2份，耐火粘土 5 8份，累託石I I. 5份，鈉基膨潤土 O. 5 I份。
一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，包括以下製備步驟
(1)利用模具將通過二步法製得的聚氨脂泡沫塑料剪成圓環片狀，製得載體；
(2)配料將Al203、Si02、SiC、納米碳酸鈣、耐火粘土、累託石、鈉基膨潤土充分混合，力口水調製成陶瓷漿料；
(3)陳腐將步驟(2)中製得的陶瓷漿料靜置陳腐48小時以上；
(4)成型將步驟(3)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾，在60 80°C的通風條件下進一步定型；
(5)預熱在溫度為100 180°C的條件下對步驟(3)製得的泡沫陶瓷過濾片預製體進行預熱，使得載體得以揮發；
(6)燒制在溫度為1360 1500°C的條件下對泡沫陶瓷過濾片預製體進行燒制，保溫時間2 3小時，製得泡沫陶瓷過濾片；
(7)疊裝將步驟(6)製得的泡沫陶瓷過濾片組合疊裝成泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。本實施例中的載體為通過二步法製得的聚氨脂泡沫塑料，這是因為通過二步法製備聚氨脂泡沫塑料的發泡過程中，能夠產生泡沫塑料筋絡的收縮反應，消除了泡沫塑料空隙之間的薄膜，使得封閉的氣孔變為開放的通孔，在應用於本實施例的載體的過程中，能夠進一步提高所製得的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的孔徑，進而提高其孔隙率，製得具有較高孔隙率的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。實施例3。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料=Al2O3 20 30份，SiO225 40份，SiC20 30份，納米碳酸鈣2 3份，耐火粘土 8 10份，累託石I. 5 2份，鈉基膨潤土 I I. 5份。其製備工藝同實施例2，在此不再進行贅述。實施例4。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料=Al2O3IO份，SiO2 10份，SiClO份，納米碳酸鈣I份，耐火粘土 5份，累託石I份，鈉基膨潤土 O. 5份。其製備工藝同實施例2，在此不再進行贅述。實施例5。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料A120320份，SiO2 25份，SiC20份，納米碳酸鈣2份，耐火粘土 8份，累託石I. 5份，鈉基膨潤土 I份。其製備工藝同實施例2，在此不再進行贅述。實施例6。一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括以下重量份的配料A120330份，SiO2 40份，SiC30份，納米碳酸鈣3份，耐火粘土 10份，累託石2份，鈉基膨潤土 I. 5份。其製備工藝同實施例2，在此不再進行贅述。本發明的實施例I 6製備所得的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的平均孔徑以及對應的孔隙率等數據如表I所示，在表I中，首先將孔隙率為30%的高溫氣體過濾管的壓力損失係數設定為I. 00，得到表I中的對比數據。表I :平均孔徑、孔隙率與高溫氣體過濾管壓力損失係數對比表
權利要求
1.一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O310-30 份 SiO210-40 份 SiC10-30 份 納米碳酸鈣1-3份 耐火粘土5_10份 累託石1-2份 鈉基膨潤土0. 5-1. 5份。
2.根據權利要求I所述的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O310-20 份 SiO210-25 份 SiC10-20 份 納米碳酸鈣1-2份 耐火粘土5_8份 累託石1-1. 5份 鈉基膨潤土0. 5-1份。
3.根據權利要求I所述的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O320-30 份 SiO225-40 份 SiC20-30 份 納米碳酸鈣2-3份 耐火粘土8_10份 累託石I. 5-2份 鈉基膨潤土1-1. 5份。
4.根據權利要求I所述的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O310 份 SiO210 份 SiC10 份 納米碳酸鈣I份 耐火粘土5份 累託石I份 鈉基膨潤土0. 5份。
5.根據權利要求I所述的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O320 份 SiO225 份SiC20 份 納米碳酸鈣2份 耐火粘土8份 累託石I. 5份 鈉基膨潤土I份。
6.根據權利要求I所述的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，其特徵在於，它包括以下重量份的配料 Al2O330 份 SiO240 份 SiC30 份 納米碳酸鈣3份 耐火粘土10份 累託石2份 鈉基膨潤土I. 5份。
7.權利要求I至6任意一項所述的一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，其特徵在於，包括以下製備步驟 (1)利用模具將聚氨脂泡沫塑料剪成片狀，製得載體； (2)配料將Al203、Si02、SiC、納米碳酸鈣、耐火粘土、累託石、鈉基膨潤土充分混合，力口水調製成陶瓷漿料； (3)成型將步驟(2)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾定型； (4)預熱在溫度為100 180°C的條件下對步驟(3)製得的泡沫陶瓷過濾片預製體進行預熱，使得載體得以揮發； (5)燒制在溫度為1360 1500°C的條件下對泡沫陶瓷過濾片預製體進行燒制，保溫時間2 3小時，製得泡沫陶瓷過濾片； (6)疊裝將步驟(5)製得的泡沫陶瓷過濾片組合疊裝成泡沫陶瓷高溫氣體過濾管。
8.根據權利要求7所述的一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，其特徵在於，所述步驟(I)具體為利用模具將通過二步法製得的聚氨脂泡沫塑料剪成圓環片狀，製得載體。
9.根據權利要求7所述的一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，其特徵在於，在所述步驟(2)之後、步驟(3)之前還包括以下製備步驟將步驟(2)中製得的陶瓷漿料靜置陳腐48小時以上。
10.根據權利要求7所述的一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管的製備工藝，其特徵在於，步驟(3)具體為將步驟(2)中製得的陶瓷漿料注入步驟(I)製得的載體中，製得泡沫陶瓷過濾片預製體，晾乾，在60 80°C的通風條件下進一步定型。
全文摘要
本發明涉及過濾管技術領域，尤其涉及一種泡沫陶瓷高溫氣體過濾管及其製備工藝。本發明的泡沫陶瓷高溫氣體過濾管，它包括Al20310-30份、SiO210-40份、SiC10-30份、納米碳酸鈣1-3份、耐火粘土5-10份、累託石1-2份、鈉基膨潤土0.5-1.5份；本發明的平均孔徑達到20～250μm，孔隙率能夠達到75%-85%，可以提高氣體的滲透率，有效降低過濾管在工作中的壓力損失，使得除塵器引風機能量消耗降低20%—30%，達到節約能源的效果；本發明的製備工藝包括配料、成型和燒制等步驟，燒制過程在常壓下進行，對設備等條件要求低，能量消耗低。
文檔編號C04B35/10GK102775137SQ201210285960
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者楊向東, 陳巨喬 申請人:廣東華南工業設計院