CN101628821A - 一种复合材料支撑体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料支撑体及其制备方法，属耐火材料领域。该支撑体所用原料以及原料的重量百分比为：堇青石颗粒料45～52％，熔融石英颗粒料25～32％，球粘土细粉料14～25％，晶质纤维2～5％，有机纤维1～2％(外加)。其制备方法是将上述原料干混后加水湿混为塑性泥料，将塑性泥料加入真空练泥机中循环混练2～3次，最后经挤出成型机挤出管状支撑体湿坯体。支撑体湿坯体经室温干燥24小时，60℃～100℃干燥10小时，再经1200～1250℃保温1～3小时高温烧成后获得复合材料支撑体。本发明为高温含尘气体过滤器领域提供一种新型耐火材料支撑体，该支撑体可应用于1000℃以上高温含尘气体的净化处理。

Description

一种复合材料支撑体及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种复合材料支撑体及其制备方法。
背景技术
本发明是开发一种可用于高温含尘气体过滤器的复合材料支撑体及其制备方法。该支撑体可与覆盖其上的耐火纤维过滤膜层组合构成了高温气体过滤器的过滤元件，支撑体的性能优劣决定着过滤元件及过滤器的应用性能及使用寿命，因此支撑体应具有较高的强度，优良的耐高温、抗热震及透气性能。
自上世纪70年代，美国、日本等发达国家开展了对800～1000℃高温含尘气体净化和除尘的技术研究。我国自上世纪90年代开始进行高温气体净化和除尘方面的技术研究与应用，主要是对温度400～1000℃高温烟气的净化收尘。目前支撑体或多孔过滤器的材质主要有刚玉、碳化硅、硅线石、莫来石、堇青石等，存在着一些需要解决的问题：如支撑体或多孔过滤器的强度较低，经受反向清灰高压气体瞬间作用时开裂；耐火性能较低，难于应用在1000℃以上的高温作业条件；透气性较差，高温含尘气体处理量较低；对粒径＜5μm尘粒的捕收性能差；抗热震性能较差。
本专利采用多种耐火陶瓷原料及挤出法成型制备支撑体坯体，经高温烧结后的支撑体可应用于1000℃以上高温含尘气体的净化处理，并具有高强度、高耐火性能、高透气性及优良的抗热震性能。本专利可为我国冶金、化工、电力、垃圾焚烧等领域应用的高温含尘气体过滤器提供一种新型复合材料支撑体。
发明内容
本发明的目的在于上述现有技术中的不足，提供一种高强度、高耐火性能、高透气性及优良抗热震性能的复合材料支撑体及其制备方法。
本发明的技术方案与技术特征为：
本发明为一种复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于该支撑体所用原料以及原料的重量百分比为：堇青石颗粒料45～52％，熔融石英颗粒料25～32％，球粘土细粉料14～25％，晶质纤维2～5％，有机纤维1～2％(外加)。该支撑体制备包括以下步骤：坯料制备；坯体成型；坯体的干燥与烧成。
堇青石颗粒料的粒径为0.074～0.088mm，堇青石颗粒料纯度的重量百分比为：堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)≥90％。
熔融石英颗粒料的粒径为0.074～0.088mm，熔融石英颗粒料纯度的重量百分比为：SiO2≥98％。
球粘土细粉料的粒径≤0.010mm，球粘土细粉料纯度的重量百分比为：高岭石(2Al2O3·2SiO2·2H2O)≥88％。
晶质纤维为氧化铝晶质纤维或莫来石晶质纤维，晶质纤维的直径≥0.003mm，晶质纤维的长度为2～3mm。
有机纤维为聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯的短纤维，短纤维的直径≥0.020mm，短纤维的长度为2～3mm。
支撑体的坯料制备方法：将堇青石颗粒料、熔融石英颗粒料、球粘土细粉料进行干混1～2分钟，然后采用螺旋搅拌机并加入适量水湿混3～5分钟形成塑性泥料，并逐步加入晶质纤维与有机纤维继续搅拌混合。之后将塑性泥料加入真空练泥机中混练，循环混练2～3次。
支撑体的坯体成型方法：将上述混练均匀的塑性泥料加入挤出成型机，塑性泥料经机嘴强力挤出后获得空心管状支撑体湿坯体。
支撑体的坯体干燥方法：将支撑体湿坯体在20℃室温干燥24小时，之后在60℃～70℃干燥5小时，最后经70℃～100℃干燥5小时获得供烧成的支撑体坯体。
支撑体的坯体烧成方法：干燥后的支撑体坯体经1200～1250℃高温烧成，保温1～3小时后获得复合材料支撑体。
具体实施方式
实施例1
支撑体所用原料以及原料的重量百分比为：0.074～0.088mm堇青石颗粒料45％，0.074～0.088mm熔融石英颗粒料25％，≤0.010mm球粘土细粉料25％，晶质纤维3％，有机纤维1％(外加)。将堇青石颗粒料、熔融石英颗粒料、球粘土细粉料干混1分钟，再加入适量水湿混5分钟后逐步加入晶质纤维与有机纤维，继续混合5分钟形成塑性泥料。将塑性泥料经真空练泥机循环混练3次，再采用挤出成型机获得管状支撑体湿坯体。将支撑体湿坯体在20℃室温干燥24小时，之后在60℃干燥5小时，最后经100℃干燥5小时。干燥后支撑体坯体经1250℃高温烧成，保温2小时后获得复合材料支撑体。
该支撑体的显气孔率为43.1％；抗张强度为18.6MPa；支撑体经1100℃～室温气冷循环15次后未出现开裂。
实施例2
支撑体所用原料以及原料的重量百分比为：0.074～0.088mm堇青石颗粒料48％，0.074～0.088mm熔融石英颗粒料28％，≤0.010mm球粘土细粉料20％，晶质纤维4％，有机纤维1％(外加)。将堇青石颗粒料、熔融石英颗粒料、球粘土细粉料干混1分钟，再加入适量水湿混5分钟后逐步加入晶质纤维与有机纤维，继续混合5分钟形成塑性泥料。将塑性泥料经真空练泥机循环混练3次，再采用挤出成型机获得管状支撑体湿坯体。将支撑体湿坯体在20℃室温干燥24小时，之后在60℃干燥5小时，最后经100℃干燥5小时。干燥后支撑体坯体经1250℃高温烧成，保温2小时后获得复合材料支撑体。
该支撑体的显气孔率为43.7％；抗张强度为19.3MPa；支撑体经1100℃～室温气冷循环15次后未出现开裂。

Claims (8)

1、本发明为一种复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于该支撑体所用原料以及原料的重量百分比为：堇青石颗粒料45～52％，熔融石英颗粒料25～32％，球粘土细粉料14～25％，晶质纤维2～5％，有机纤维1～2％(外加)。该支撑体制备包括以下步骤：浆料制备；坯体成型；坯体的干燥与烧成。
2、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于所用堇青石颗粒料与熔融石英颗粒料的粒径为0.074～0.088mm，堇青石颗粒料纯度的重量百分比为：堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)≥90％，熔融石英颗粒料纯度的重量百分比为：SiO2≥98％。
3、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于所用球粘土细粉料的粒径≤0.010mm，球粘土细粉料纯度的重量百分比为：高岭石(2Al2O3·2SiO2·2H2O)≥88％。
4、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于晶质纤维为氧化铝晶质纤维或莫来石晶质纤维，晶质纤维的直径≥0.003mm，晶质纤维的长度为2～3mm。
5、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于有机纤维为聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯的短纤维，短纤维的直径≥0.020mm，短纤维的长度为2～3mm。
6、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于支撑体的浆料制备方法是将堇青石颗粒料、熔融石英颗粒料、球粘土细粉料进行干混1～2分钟，然后采用螺旋搅拌机并加入适量水湿混3～5分钟形成塑性泥料，并逐步加入晶质纤维与有机纤维继续搅拌混合。之后将塑性泥料加入真空练泥机中混练，循环混练2～3次。
7、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于支撑体的坯体成型方法是将上述混练均匀的塑性泥料加入挤出成型机，塑性泥料经机嘴强力挤出后获得空心管状支撑体湿坯体。
8、如权利要求1所述的复合材料支撑体及其制备方法，其特征在于支撑体的坯体干燥与烧成方法是将支撑体湿坯体在20℃室温干燥24小时，之后在60℃～70℃干燥5小时，最后经70℃～100℃干燥5小时获得供烧成的支撑体坯体。干燥后的支撑体坯体经1200～1250℃高温烧成，保温1～3小时后获得复合材料支撑体。
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