CN102755789B - 结构优化的高温陶瓷过滤元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构优化的高温陶瓷过滤元件及其制备方法，属于陶瓷设备领域，其特征在于：结构优化的高温陶瓷过滤元件为锥形结构，结构优化的高温陶瓷过滤元件的法兰端直径大，结构优化的高温陶瓷过滤元件的盲端直径小，结构优化的高温陶瓷过滤元件的盲端直径比结构优化的高温陶瓷过滤元件的法兰端直径小0.1-2%。通过模具的设计及装填模具是的多次布料，制备具有锥度及局部强化结构的高温陶瓷过滤元件，该元件可有效降低使用过程中受力点的刚性断裂以及提高反吹过程中的清灰效果。

Description

结构优化的高温陶瓷过滤元件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种结构优化的高温陶瓷过滤元件及其制备方法，属于陶瓷设备领域。

背景技术

高温陶瓷过滤元件以其优良的耐高温、耐化学腐蚀性能及强度高、热稳定性好等性能，在高温热气体的净化除尘领域，特别是在煤化工、IGCC等高温高压气体净化领域得到了广泛的应用。

对于高温陶瓷过滤元件及其制备方法，国内有相关专利报道，如CN200410023972.9以堇青石骨料、高温结合剂、增孔剂和陶瓷纤维、结合剂、耐火骨料等，首先采用机械震动热浇注成型工艺成型，然后经过高温烧结制备了高温陶瓷过滤元件，其产品容重小、耐介质腐蚀、抗热震性能强、过滤效率高，高温使用性能好。ZL01126499.3采用注浆成型制备了具有较高气孔率和一定孔径尺寸的多孔陶瓷材料。

以上方法采用机械震动热浇注及注浆成型工艺制备的陶瓷过滤元件，在实际使用中存在产品强度低、孔分布不均匀等问题。冷等静压工艺制备陶瓷过滤元件，由于成型过程中压力大且受力均匀，可解决产品强度低、孔分布不均匀等问题。CN03112045.8提供了一种梯度孔陶瓷过滤元件的制备方法，将骨料与成形结合剂、增孔剂、水混合成坯料，按坯料粒度不同分别布入不同模具中，然后将模具层脱出、等静压成型、干燥，最后烧成制备出梯度孔陶瓷过滤元件。CN20101029960.0采用冷等静压成型技术制备了一种碳化硅高温陶瓷过滤管，该产品长度为1500-3000mm，平均孔径40-120μm，气孔率30-60%，抗压强度50-80MPa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10此不裂，可用于高温气体过滤除尘。

高温陶瓷过滤元件需要装配到陶瓷过滤器中才能够使用，高温含尘气体到达陶瓷元件表面，洁净气体通过，而固体颗粒被截留，从而达到气体净化的目的。固体颗粒在陶瓷元件表面形成滤饼层且越集越厚，因此需要采用高压脉冲气体对其进行定期反吹，已达到清灰的目的。

用现有方法制备的陶瓷过滤元件在实际使用中，特别是应用于高温高压除尘领域时，由于高温含尘气体、反吹气体的冲击以及设备的震动等，陶瓷过滤元件存在与过滤器连接处受力点断裂的问题，造成过滤器的失效，需要停车更换元件，产生了较大的经济损失且严重影响整个设备的运行效率。

高压脉冲气体对陶瓷元件进行反吹时，气压在陶瓷元件纵向压力损失很大，严重影响陶瓷元件下部的清灰效果，进而造成陶瓷元件下部的架桥、集灰，影响整个陶瓷过滤器的运行。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种结构优化的高温陶瓷过滤元件及其制备方法，反吹过程中可降低脉冲气体的压力损失，增强陶瓷元件(特别是下部)的清灰效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种结构优化的高温陶瓷过滤元件，其特征在于：结构优化的高温陶瓷过滤元件为锥形结构，结构优化的高温陶瓷过滤元件的法兰端直径大，结构优化的高温陶瓷过滤元件的盲端直径小，结构优化的高温陶瓷过滤元件的盲端直径比结构优化的高温陶瓷过滤元件的法兰端直径小0.1-2%。

所述的结构优化的高温陶瓷过滤元件的制备方法是：

（a）常规粉料的制备：将碳化硅、高温结合剂、造孔剂和成型剂经告诉混料机造粒制得常规粉料；

（b）特制粉料的制备：将碳化硅、高温结合剂和成型剂经告诉混料机造粒制得特制粉料；

（c）布料：布料入模具中，布料时进行分块布料，多次布料的布料方式，其中法兰端和盲端处使用特制粉料，中间部分使用常规粉料；

（d）成型：将模具放入冷等静压机中，经冷等静压成型，最后经干燥烧成。

所述高温结合剂包含粘土、滑石、方解石和氧化铝，高温结合剂的用量为粉体质量的20～50%。

其中粘土25-35%、滑石4-10%、方解石5-10%、氧化铝45-65%。

所述造孔剂为木屑、沥青或谷壳，造孔剂的质量占所制备粉体的5-15%。

所述成型剂为纤维素、树脂或聚乙烯醇，成型剂的质量占所制备的粉体的3-10%。

所述模具是指具有锥度设计的模具，模具法兰端直径大，盲短直径小。

常规粉料烧成后具有高的气孔率、高透过性能，用于高温陶瓷过滤元件功能性的实现，特质粉料烧成后具有高的强度，用于高温陶瓷骨料元件受力点的局部增强。

本发明的有益效果是：通过模具的设计及装填模具是的多次布料，制备具有锥度及局部强化结构的高温陶瓷过滤元件，该元件可有效降低使用过程中受力点的刚性断裂以及提高反吹过程中的清灰效果；通过对过滤元件使用过程主要受力点的局部强化，可大幅降低高温陶瓷过滤元件在使用过程中的刚性断裂，提高整个除尘设备的运行效率，降低运行成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

按照配方：60目碳化硅66.4%、高温结合剂22.1%、木屑7.1%、树脂4.4%进行配料配制常规粉料，按照配方80目碳化硅67.9%、高温结合剂29.2%、树脂2.9%，进行配料配制特制配料，其中高温结合剂配方为：粘土30%、滑石5%、方解石8%、氧化铝57%。两种粉料分多次布料，先布特制粉料，再布常规粉料，最后布特制粉料，粉料布入特制模具中，特制模具包括钢制内芯和橡胶外膜，对两者分别进行锥度设计，其中内芯下部直径40mm，上部直径36mm；橡胶外膜法方向直端模具内径60mm，盲短模具内径56mm，将模具置于冷等静压机，在100Mpa压力下压制，干燥完成后，在1450℃下烧成。经过局部增强的高温陶瓷过滤元件，其受力点抗弯强度由9Mpa提高到22MPa，提到幅度达244%，可大幅降低高温陶瓷过滤元件在使用过程中的刚性断裂。

实施例2

按照配方：60目碳化硅70.9%、高温结合剂20%、木屑5.5%、树脂3.6%进行配料配制常规粉料，按照配方90目碳化硅62.8%、高温结合剂33.8%、树脂3.4%进行配料配制特制配料，其中高温结合剂配方为：粘土30%、滑石5%、方解石8%、氧化铝57%。两种粉料分多次布料，先布特制粉料，再布常规粉料，最后布特制粉料，粉料布入特制模具中，特制模具包括钢制内芯和橡胶外膜，对两者分别进行锥度设计，其中内芯下部直径40mm，上部直径38mm；橡胶外膜法方向直端模具内径60mm，盲短模具内径58mm，将模具置于冷等静压机，在100Mpa压力下压制，干燥完成后，在1450℃下烧成。经过局部增强的高温陶瓷过滤元件，其受力点抗弯强度由8.5Mpa提高到26MPa，提到幅度达305%，可大幅降低高温陶瓷过滤元件在使用过程中的刚性断裂。

Claims (1)

1.一种结构优化的高温陶瓷过滤元件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)常规粉料的制备：将碳化硅、高温结合剂、造孔剂和成型剂经高速混料机造粒制得常规粉料；

(b)特制粉料的制备：将碳化硅、高温结合剂和成型剂经高速混料机造粒制得特制粉料；

(c)布料：布料入模具中，布料时进行分块布料，多次布料的布料方式，其中法兰端和

盲端处使用特制粉料，中间部分使用常规粉料；

(d)成型：将模具放入冷等静压机中，经冷等静压成型，最后经干燥烧成；

结构优化的高温陶瓷过滤元件(1)为锥形结构，结构优化的高温陶瓷过滤元件(1)的法兰端直径大，结构优化的高温陶瓷过滤元件(1)的盲端直径小，结构优化的高温陶瓷过滤元件(1)的盲端直径比结构优化的高温陶瓷过滤元件(1)的法兰端直径小0.1-2％；

所述高温结合剂包含粘土、滑石、方解石和氧化铝，高温结合剂的用量为粉体质量的20～50％；

所述造孔剂为木屑、沥青或谷壳，造孔剂的质量占所制备粉体的5-15％；

所述成型剂为纤维素、树脂或聚乙烯醇，成型剂的质量占所制备的粉体的3-10％；

所述模具是指具有锥度设计的模具，模具法兰端直径大，盲端直径小。