碳化矽高溫陶瓷過濾管及其製備方法

2023-09-17 01:48:25 3

專利名稱：碳化矽高溫陶瓷過濾管及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種碳化矽高溫陶瓷過濾管及其製備方法，碳化矽高溫陶瓷過濾管用 於高溫氣體過濾除塵。
背景技術：
近年來潔淨煤技術以及新能源材料發展和國家節能、減排政策實施，對高溫、高壓 氣體領域的粒子(煙、塵)淨化技術的要求愈來愈高。陶瓷高溫、高壓過濾技術作為近二十 年來國際最主要發展的高溫、高壓氣體領域熱氣體粒子淨化技術，也是二十一世紀國際發 展和實施潔淨煤計劃的關鍵技術。由於碳化矽多孔陶瓷材料具有良好的耐高溫和耐化學 腐蝕性且強度高、熱震穩定性好、過濾精度高、使用壽命長等特點，用作高溫除塵裝置的過 濾元件，是其它過濾材質所不可替代的。對高溫過濾裝置來講，單位過濾面積的過濾元 件數量愈少，則過濾元件的密封性能愈可靠，與其相關的高溫附件(高溫噴嘴等)愈少， 單位面積的過濾設備成本愈低，因此過濾元件的大尺寸化是工業化推廣的前提。而目前多 孔陶瓷一般採用熱澆注、注漿、擠出、搗打、凝膠注模等工藝成型如專利ZL20040023972. 9 涉及一種陶瓷纖維複合膜多孔陶瓷過濾元件，其是以堇青石骨料、高溫結合劑、增孔劑 和陶瓷纖維、結合劑、耐火骨料配置而成，採用熱澆注成型方式製得多孔陶瓷產品；專利 ZL01126499. 3涉及一種碳化矽多孔陶瓷的製備方法，其特徵是碳化矽為骨料，以長石、粘土 組成的低共熔混合物為結合劑，活性炭和其它有機物作為成孔劑材料，通過注漿成型獲得 具有較高氣孔率和一定孔徑尺寸的多孔陶瓷材料；專利ZL200710025877. 6涉及一種低溫 燒成多孔陶瓷支撐體的製備方法，將溼化學法製備超細粉體工藝的中間產物——超細晶核 顆粒懸浮液作為燒結促進劑添加到陶瓷粉體骨料中，經混合、真空煉泥、陳腐、擠出成型、烘 幹和燒結工序，在1100-1500 ！下燒結形成多孔陶瓷支撐體。由於成型工藝和成型設備的 限制，使得以上成型方式製得的多孔陶瓷產品規格尺寸受到很大制約，只能製作規格較小 的產品，並且半機械化作業、生產效率低，產品均一性差、規整度差；燒成工序能耗大且產生 大量有害氣體。

發明內容
本發明的目的在於提供一種碳化矽高溫陶瓷過濾管，尺寸大，密度均勻，強度較 高，熱穩定性和透氣率好。本發明同時提供了科學合理、簡便易行、能夠保證產品性能的製備方法。本發明所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管，長度為1500— 3000mm，平均孔徑40— 120 μ m,氣孔率30— 60%，抗壓強度50_80Mpa，抗熱震性1000°C _20°C冷空氣10次不裂。科學合理、簡便易行、能夠保證產品性能的製備方法如下
依次包括配料、成型和燒成，其中成型優選採用等靜壓成型，成型壓力控制為40— 150MPa。燒成溫度控制為1250—14500C，保溫時間2-3小時。
配料重量百分組成為
粒度為50— 600微米的碳化矽骨料60— 90%
高溫結合劑10 — 40%
外加增孔劑
木炭粉1 一 10%
酚醛樹脂0.5 —15%。其中，高溫結合劑的重量百分組成為滑石5-40%、耐火粘土 10-50%、鉀長石 10-60%、氧化鋁1-20%，混合後過300目篩備用。耐火粘土有景德鎮高嶺村高嶺土、大同土、 蘇州土和陝西上店土等，滑石有山東掖南滑石、山西太原滑石和四川滑石等，鉀長石有遼寧 海城長石和內蒙古包頭長石等。配料中，首先將滑石、耐火粘土、鉀長石和氧化鋁混合製得高溫結合劑，再將將骨 料、高溫結合劑和增孔劑混合均勻，陳腐24—48小時，過12-20目篩作成型備用。與現有技術相比，本發明具有以下優點
(1)高溫結合劑既可提高成型坯體的強度，又可在高溫下產生化學反應，提高製品 結合強度。(2)採用等靜壓成型工藝，在其燒成時，無需在低溫階段排蠟、聚乙烯醇等有機物， 避免了因排有機物而使製品的變形及不規整性，酚醛樹脂會在低溫階段逐步氧化變為炭， 高溫階段燃燒排盡，並形成孔洞，增加產品氣孔率，等靜壓多孔陶瓷製品可以快速燒成，大 大降低燒成時間，減少燒成能耗。(3)採用等靜壓成型，可製備大尺寸的陶瓷管坯，密度均勻，強度較高、規整度好， 坯體易於乾燥，不變形，並且工藝簡單，機械化作業，生產效率高，易於規模化生產。(4)本發明製備方法科學合理，簡便易行，能夠保證產品性能。(5)本發明碳化矽高溫陶瓷過濾管，尺寸大，長度為1500—3000mm，密度均勻，強度 較高，熱穩定性和透氣率等性能好。本發明碳化矽高溫陶瓷過濾管可以為簡單的直管式結構，也可以是帶有法蘭的燭 式管結構，還可以是上有法蘭下有定位孔的燭式管結構，也適宜於製作其它形狀的陶瓷過 濾元件，可用於各種高溫氣體的過濾除塵。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明。 實施例所用原料化學重量百分組成見表1。表1、實施例所用原料化學重量百分組成表
其它用料為工業純。
實施例1
本發明所述的高溫碳化矽陶瓷過濾管，其配料重量百分組成為粒徑為80-100微米碳化矽72%，高溫結合劑28% ；外加增孔劑木炭12%，酚醛樹脂2%。其中高溫結合劑重量百分組成為滑石20%，耐火粘土 32%，鉀長石40%，氧化鋁 8%，混合後備用。製備方法將骨料、高溫結合劑、增孔劑混合均勻，陳腐24小時，過16目篩作成型 備用。將陳腐好的配料裝入模具，並放入等靜壓機內加壓成型，成型壓力為125MPa，成型完 畢後取出模具，將產品脫模後得素坯，素坯自然乾燥後得到半成品。將半成品裝入窯車，產 品採用吊燒方式，燒成溫度1280°C，保溫時間2. 5小時，製得產品為Φ 60 X 1520mm碳化矽陶 瓷過濾管。產品性能氣孔率46. 8%，平均孔徑53微米，抗壓強度63. 3MPa，膨脹係數 5. 0X10—7K，抗熱震性1000°C—20°C冷空氣10次不裂紋。實施例2
本發明所述的高溫碳化矽陶瓷過濾管，其配料重量百分組成為粒徑為100-150微米 碳化矽75%，高溫結合劑25% ；外加增孔劑木炭10%，酚醛樹脂1. 5%。其中高溫結合劑重量百分組成為滑石23%，耐火粘土 35%，鉀長石30%，氧化鋁 12%，混合後備用。製作方法，成型壓力為lOOMPa，燒成溫度1330°C，保溫時間3小時，其它同實施例 1，製得產品為Φ 60 X 2020mm碳化矽陶瓷過濾管。產品性能氣孔率42. 2%，平均孔徑79微米，抗壓強度64. 5MPa，抗熱震性 1000°C—20°C冷空氣10次不裂。實施例3
本發明所述的高溫碳化矽陶瓷過濾管，其配料重量百分組成為粒徑為200-300微米 碳化矽78%，高溫結合劑22% ；外加增孔劑木炭8%，酚醛樹脂1%。其中高溫結合劑配料重量百分組成為滑石22%，耐火粘土 32%，鉀長石35%，氧化 鋁11%，混合後備用；
製備方法成型壓力為75MPa，燒成溫度1370°C，保溫時間2. 2小時，其它同實施例1。 製得產品為Φ 60X 2000mm碳化矽陶瓷過濾管。產品性能氣孔率48. 9%，平均孔徑85微米，抗熱震性1000°C—20°C冷空氣 12次不裂。實施例4
本發明所述的高溫碳化矽陶瓷過濾管，其配料重量百分組成為粒徑為350-450微米 碳化矽80%，高溫結合劑20% ；外加增孔劑木炭8%，酚醛樹脂1%。其中高溫結合劑配料重量百分組成為滑石18%，耐火粘土 37%，鉀長石30%，氧化 鋁15%，混合後備用；
製備方法成型壓力為60MPa，燒成溫度1400°C，保溫時間2. 8小時，其它同實施例1。 製得產品為Φ 60 X 2500mm碳化矽陶瓷過濾管。產品性能氣孔率42. 2%，平均孔徑97.5微米，抗壓強度54. 2MPa，抗熱震性 IOOO0C -20°C冷空氣10次不裂。實施例5
本發明所述的高溫碳化矽陶瓷過濾管，其配料重量百分組成為粒徑為450-550微米碳化矽84%，高溫結合劑16% ；外加增孔劑木炭6%，酚醛樹脂0. 8%。其中高溫結合劑配料重量百分組成為滑石15%，耐火粘土 42%，鉀長石27%，氧化 鋁16%，混合後備用；
製備方法成型壓力為60MPa，燒成溫度1410°C，保溫時間2小時，其它同實施例1。制 得產品為Φ 60 X 2200mm碳化矽陶瓷過濾管。產品性能氣孔率50. 2%，平均孔徑107微米，抗壓強度55. 9MPa，抗熱震性 1000°C—20°C冷空氣11次不裂，膨脹係數5. 0X10—7K。
權利要求
一種碳化矽高溫陶瓷過濾管，其特徵在於長度為1500—3000mm，平均孔徑40—120μm，氣孔率30—60%，抗壓強度50 80Mpa，抗熱震性1000℃ 20℃冷空氣10次不裂。
2.—種權利要求1所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管的製備方法，依次包括配料、成型和 燒成，其特徵在於成型採用等靜壓成型，成型壓力控制為40— 150MPa。
3.根據權利要求2所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管的製備方法，其特徵在於燒成溫度控 制為1250— 1450°C，保溫時間2-3小時。
4.根據權利要求2或3所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管的製備方法，其特徵在於配料重 量百分組成為粒度為50— 600微米的碳化矽骨料60— 90%高溫結合劑10 — 40%外加增孔劑木炭粉1 一 10%酚醛樹脂0.5 —15%。
5.根據權利要求4所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管的製備方法，其特徵在於高溫結合劑 的重量百分組成為滑石5-40%、耐火粘土 10-50%、鉀長石10-60%、氧化鋁1_20%。
6.根據權利要求5所述的碳化矽高溫陶瓷過濾管的製備方法，其特徵在於配料中，首 先將滑石、耐火粘土、鉀長石和氧化鋁混合製得高溫結合劑，再將將骨料、高溫結合劑和增 孔劑混合均勻，陳腐24—48小時，過12-20目篩作成型備用。
全文摘要
本發明涉及一種碳化矽高溫陶瓷過濾管及其製備方法，碳化矽高溫陶瓷過濾管用於高溫氣體過濾除塵，碳化矽高溫陶瓷過濾管長度為1500—3000mm，平均孔徑40—120μm，氣孔率30—60%，抗壓強度50-80MPa，抗熱震性1000℃-20℃冷空氣10次不裂，產品尺寸大，密度均勻，強度較高，熱穩定性和透氣率好。製備方法依次包括配料、成型和燒成，其特徵在於成型採用等靜壓成型，成型壓力控制為40—150MPa，燒成溫度控制為1250—1450℃，保溫時間2-3小時，科學合理、簡便易行、能夠保證產品性能。
文檔編號B01D39/20GK101920142SQ201010297960
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者鞏玉賢, 李憲景, 李小勇, 李拯, 梁之會, 焦光磊, 白守金, 薛友祥, 趙世凱, 陳學江 申請人:中材高新材料股份有限公司;山東工業陶瓷研究設計院