CN101940857B

CN101940857B - 耐高温陶瓷纤维气体过滤材料

Info

Publication number: CN101940857B
Application number: CN201010516365.1A
Authority: CN
Inventors: 金江; 魏兆锋; 严永青; 王德富; 曹伟
Original assignee: HEFEI FOUND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI FOUND TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN101940857A

Abstract

本发明属于精细陶瓷过滤领域，具体涉及一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料。本过滤材料由互相黏附在一起的陶瓷纤维层和硅酸钙层构成。本耐高温陶瓷纤维气体过滤材料可以耐200～1200℃的高温，过滤阻力低，分离效率高且容易再生，可以广泛应用于高温烟气、干法除尘等除尘过滤领域。

Description

耐高温陶瓷纤维气体过滤材料

技术领域

本发明属于精细陶瓷过滤领域，具体涉及一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料。

背景技术

目前高温含尘气体的过滤通常采用玻璃纤维布袋，而玻璃纤维布袋耐高温在280℃以下，故高于280℃以上的烟气都需要经过喷水冷却以后才能做过滤净化处理，同时玻璃纤维布袋经常在使用时出现穿孔现象，既污染了环境，还造成了不必要的热量浪费；而已有的耐高温多孔陶瓷过滤材料，存在阻力大、再生困难等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种低过滤阻力且易再生的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，本过滤材料由互相黏附在一起的陶瓷纤维层和硅酸钙层构成。

本发明的有益效果在于：本耐高温陶瓷纤维气体过滤材料可以耐200～1200℃的高温，过滤阻力低，分离效率高且容易再生，可以广泛应用于高温烟气、干法除尘等除尘过滤领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的另一种结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，本过滤材料由互相黏附在一起的陶瓷纤维层10和硅酸钙层20构成。

所述过滤材料中的硅酸钙层20的厚度为50～1000μm，孔径为1～20μm，气孔率为50～80%，陶瓷纤维层的孔径为50～100μm，气孔率为60～90%，以获得良好的过滤效果。

本过滤材料的过滤方向是由管的外侧向管内方向过滤。过滤材料的孔径沿过滤材料的厚度方向呈阶梯状逐渐扩大，也即过滤材料的孔径自管状过滤材料的外侧向内侧呈阶梯状逐渐扩大。在使用本过滤材料过滤时，使待过滤气体自过滤材料的孔径较小的一侧穿过孔径较大的一侧过滤即可，形成表面过滤。从而相较于现有的过滤材料，本过滤材料极大地降低了过滤阻力，提高了过滤精度和过滤速度，提高了本过滤材料的使用寿命。

所述硅酸钙层中的硅酸钙晶体形状为针状。

所述的过滤材料为中空的筒状或管状，且过滤材料的两端均设有开口，如图1所示；或者过滤材料的一端设有开口，另一端呈封闭状，如图2所示。管状或筒状的过滤材料的过滤面积较大，有利于过滤材料在过滤高温含尘气体时分发挥其过滤功能。

所述的陶瓷纤维层的抗折强度为5～20MPa，可以保证过滤材料在工作时不变形，以获得良好稳定的过滤效果。

所述的陶瓷纤维层中的陶瓷纤维为硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维中的一种或者数种混合物，即陶瓷纤维可以为硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维中的任意一种，或者陶瓷纤维为硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维中的任意两种的混合物，或者陶瓷纤维为硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维三者的混合物。

所述的硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维均为耐高温纤维，因此本发明可以耐1000℃以上的高温，具有良好的耐用性，同时具有较佳的耐腐蚀性。

如图1所示，所述的筒状或管状过滤材料沿其轴向由具有大小外径段的两节式阶梯状的圆筒构成。

制备上述耐高温陶瓷纤维气体过滤材料的方法包括如下步骤：

1）、将陶瓷纤维和粘结溶液按照重量比为0.5～1.5:100的比例混合并搅拌均匀，成型并干燥，烧成得到孔径为50～100μm，气孔率为60～90%的陶瓷纤维支撑体；

将硅酸钙和粘结溶液按照重量比为0.5～1.5:100的比例混合并搅拌均匀；

所述的粘结溶液为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶中的一种或数种与水混合而成，水玻璃、硅溶胶、铝溶胶中的一种或数种混合物与水的体积百分比1～5:0~10；

2）将硅酸钙和粘结溶液混合得到的溶液敷在所述的陶瓷纤维支撑体的表面上，经干燥、烧成得到成品；

或者将硅酸钙和粘结溶液混合得到的溶液成型并干燥，烧成得到硅酸钙膜，再将所述的陶瓷纤维支撑体和硅酸钙膜经干燥、烧成得到成品；

采用上述两种方法制得的成品均由陶瓷纤维层和硅酸钙层构成，且其中硅酸钙层的厚度为50～1000μm，孔径为1～20μm，气孔率为50～80%。

步骤1）中，所述的陶瓷纤维在与粘结溶液混合前，陶瓷纤维首先经过短切均化处理，以提高最终制得的过滤材料成品的过滤效果。

在成型步骤中，将陶瓷纤维和粘结溶液混合均匀得到的溶液或硅酸钙和粘结溶液混合均匀得到的溶液注入模具中，通过真空设备抽滤成型以得到陶瓷纤维过滤芯或硅酸钙过滤芯，再将定型后的陶瓷纤维过滤芯或硅酸钙过滤芯脱模并干燥，烧成以得到陶瓷纤维支撑体或硅酸钙膜。

由于采用真空设备抽滤成型，因此自然地便使过滤材料上的孔径沿过滤材料的厚度方向呈由大到小的阶梯状分布。所述的真空设备抽滤成型时采用双面抽滤法，以使制得的过滤芯的表面较为光滑平整。

所述的陶瓷纤维过滤芯或硅酸钙过滤芯脱模后首先露天放置干燥，待陶瓷纤维过滤芯或硅酸钙过滤芯硬化后再放入干燥装置中继续干燥，以避免过滤芯在搬运过程中变形或干燥过快。

所述的烧成温度为800～1200℃，在这种烧成温度下得到的陶瓷纤维支撑体或硅酸钙膜的抗折强度较高。

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

1份硅酸铝纤维经短切后加入100份水玻璃溶液中，经干燥、烧成制得陶瓷纤维支撑体；再将1份硅酸钙加入100份水玻璃溶液中，涂覆在陶瓷纤维支撑体的表面，经干燥、烧成制得陶瓷纤维过滤材料，所述的水玻璃溶液中水玻璃与水的容积百分比为50%。

实施例2

1份氧化铝纤维经短切后加入100份水玻璃溶液中，搅拌均化后，真空成型，经干燥、烧成制得陶瓷纤维支撑体；再将1份硅酸钙加入100份水玻璃溶液中，涂覆在陶瓷纤维支撑体的表面，经干燥、烧成制得陶瓷纤维过滤材料，所述的水玻璃溶液中水玻璃与水的容积百分比为40%。

实施例3

将50份硅酸铝纤维、50份氧化铝纤维用与实施例一相同的配比和工艺制成陶瓷纤维支撑体；再将1份硅酸钙加入100份水玻璃与水的容积百分比为40%的水玻璃溶液中，用与实施例一相同的工艺制得陶瓷纤维过滤材料。

实施例4

陶瓷纤维选用硅酸铝纤维，将硅酸铝纤维短切后与粘结溶液混合，硅酸铝纤维与粘结溶液的质量比为0.5:100，经干燥、烧成制得陶瓷纤维支撑体；再将硅酸钙与粘结溶液混合，硅酸钙与粘结溶液的质量比为0.5:100，所述粘结溶液为水玻璃与水的混合物，且水玻璃与水的体积比为1:10，将硅酸钙与粘结溶液的混合液涂覆在陶瓷纤维支撑体的表面，经干燥、烧成制得陶瓷纤维过滤材料，其中烧成温度为800℃。

所得样品厚度为7～8mm，孔径根据扫描电子显微镜的照片约为数微米到数十微米，气孔率为70%。

实施例5

陶瓷纤维选用硅酸铝纤维，将硅酸铝纤维短切后与粘结溶液混合，硅酸铝纤维与粘结溶液的质量比为1:100，经干燥、烧成制得陶瓷纤维支撑体；再将硅酸钙与粘结溶液混合，硅酸钙与粘结溶液的质量比为1:100，所述粘结溶液为水玻璃与水的混合物，且水玻璃与水的体积比为2:10，将硅酸钙与粘结溶液的混合液涂覆在陶瓷纤维支撑体的表面，经干燥、烧成制得陶瓷纤维过滤材料，其中烧成温度为1200℃。

所得样品厚度为10mm，孔径根据扫描电子显微镜的照片约为数微米到数十微米，气孔率为75%左右。

实施例6

陶瓷纤维选用硅酸铝纤维，将硅酸铝纤维短切后与粘结溶液混合，硅酸铝纤维与粘结溶液的质量比为1.5:100，经干燥、烧成制得陶瓷纤维支撑体；再将硅酸钙与粘结溶液混合，硅酸钙与粘结溶液的质量比为1.5:100，所述粘结溶液为水玻璃与水的混合物，且水玻璃与水的体积比为5:10，将硅酸钙与粘结溶液的混合液涂覆在陶瓷纤维支撑体的表面，经干燥、烧成制得陶瓷纤维过滤材料，其中烧成温度为1200℃。

所得样品的厚度为10～15mm，孔径根据扫描电子显微镜的照片约为数微米到数十微米，气孔率接近80%。

将实施例4～6中的硅酸铝纤维换为高铝纤维，并将粘结溶液换为为硅溶胶与水的混合物，所述的试验数值分别采用实施例4～6中的比例值和温度值，并采用先分别烧制陶瓷纤维支撑体和硅酸钙膜，再将陶瓷纤维支撑体和硅酸钙膜结合在一起以烧制陶瓷纤维过滤材料的工艺，所得样品的厚度为6～8mm，孔径为数微米到数十微米之间，气孔率为65%～70%，样品的抗折强度为1～2Mpa。

将实施例4～6中的硅酸铝纤维换为氧化锆纤维，并将粘结溶液换为为铝溶胶与水的混合物，所述的试验数值分别采用实施例4～6中的比例值和温度值，并采用先烧制陶瓷纤维支撑体，再将铝溶胶与水的混合液涂敷在陶瓷纤维支撑体的表面上以烧制陶瓷纤维过滤材料的工艺，所得样品的厚度为8～10mm，孔径为数微米到数十微米之间，气孔率为70%～75%，样品的抗折强度为3～4Mpa。

将陶瓷纤维选为高铝纤维和氧化锆纤维二者的混合物，且二者的质量比为高铝纤维：氧化锆纤维=1:9，高铝纤维和氧化锆纤维二者的总质量与粘结溶液的质量比为1:100，硅酸钙与粘结溶液的质量比为0.5～1.5:100；所述的粘结溶液为水玻璃即硅溶胶和水的混合溶液，水玻璃与水的体积比为1～5：10，并采用先烧制陶瓷纤维支撑体，再将铝溶胶与水的混合液涂敷在陶瓷纤维支撑体的表面上以烧制陶瓷纤维过滤材料的工艺，其中烧成温度为800℃。所制得的样品厚度为10mm，孔径为数微米到数十微米之间，气孔率为75%，样品抗折强度约为4MPa。

将陶瓷纤维选为高铝纤维和氧化锆纤维二者的混合物，且二者的质量比为高铝纤维：氧化锆纤维=1:9，高铝纤维和氧化锆纤维二者的总质量与粘结溶液的质量比为1:100，硅酸钙与粘结溶液的质量比为0.5～1.5:100；所述的粘结溶液为水玻璃即硅溶胶和水的混合溶液，水玻璃与水的体积比为1～5：10，并采用先烧制陶瓷纤维支撑体，再将铝溶胶与水的混合液涂敷在陶瓷纤维支撑体的表面上以烧制陶瓷纤维过滤材料的工艺，其中烧成温度为1200℃。所制得的样品厚度8～10mm，孔径为数微米到数十微米之间，气孔率为65%，样品抗折强度为5～6MPa。

Claims

1.一种耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：本过滤材料由互相黏附在一起的陶瓷纤维层和硅酸钙层构成；所述的陶瓷纤维层为过滤材料的支撑体；所述过滤材料中的硅酸钙层的厚度为50～1000μm，孔径为1～20μm，气孔率为50～80%；所述的陶瓷纤维层的孔径为20～100μm，气孔率为60～90%。

2.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述硅酸钙层中的硅酸钙晶体形状为针状。

3.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述的过滤材料为中空的管状，且过滤材料的两端均设有开口，或者过滤材料的一端设有开口，另一端呈封闭状。

4.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述的陶瓷纤维层的抗折强度为5～20MPa。

5.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述的陶瓷纤维层中的陶瓷纤维为硅酸铝纤维、高铝纤维、氧化锆纤维中的一种或者数种混合物。

6.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述过滤材料的孔径沿过滤材料的厚度方向呈阶梯状逐渐扩大或缩小。

7.根据权利要求3所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述的管状过滤材料沿其轴向由具有大小外径段的两节式阶梯状的圆筒构成。

8.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷纤维气体过滤材料，其特征在于：所述的过滤材料是刚性体。