CN102775137A - 一种泡沫陶瓷高温气体过滤管及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及过滤管技术领域，尤其涉及一种泡沫陶瓷高温气体过滤管及其制备工艺。本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括Al20310-30份、SiO210-40份、SiC10-30份、纳米碳酸钙1-3份、耐火粘土5-10份、累托石1-2份、钠基膨润土0.5-1.5份；本发明的平均孔径达到20～250μm，孔隙率能够达到75%-85%，可以提高气体的渗透率，有效降低过滤管在工作中的压力损失，使得除尘器引风机能量消耗降低20%—30%，达到节约能源的效果；本发明的制备工艺包括配料、成型和烧制等步骤，烧制过程在常压下进行，对设备等条件要求低，能量消耗低。
Description
技术领域
本发明涉及过滤管技术领域，尤其涉及一种泡沫陶瓷高温气体过滤管及其制备工艺。
背景技术
在现代工业生产中，涉及高温含尘气体的净化除尘领域十分广泛，同时，高温含尘气体的净化除尘也是现代工业生产实现环保必须要解决的问题之一。但是由于高温气体净化除尘过程中，温度高、气体腐蚀性强等特点，因此，对所用的过滤材料有很高的要求，多孔陶瓷材料因具有优良的热稳定性和耐腐蚀性，可在高达1000℃的温度下工作，同时具有气体渗透性好、使用寿命长等优点成为了首选的高温过滤材料。
现有的碳化硅高温陶瓷过滤管和陶瓷基复合材料过滤管等高温气体过滤元件一般采用热等静压、热烧注、注浆、挤出、捣打、凝胶、注模等工艺成型，上述工艺方法生产的高温过滤管的孔隙率只能达到30%-60%，因而在过滤管作业运行过程中，过滤管的压力损失过大，致使除尘器引风机能量消耗过大；因为受制于现有的陶瓷烧结炉的炉膛工作室的尺寸以及烧制工艺的限制，制得的陶瓷过滤管的直径和长度等经常不能满足人们的要求；同时现有的陶瓷过滤管的制备工艺中，需要将制备的坯料在高温、高压以及保护性气体的环境中烧制而成，对设备等要求高，生产成本高。
专利号为201010297960.0的中国发明专利公开了一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，所述碳化硅高温陶瓷过滤管长度为1500—3000mm，平均孔径40—120μm，孔隙率30%—60%，抗压强度50-80MPa，抗热震性1000℃-20℃冷空气10次不裂，制备工艺依次包括配料、成型和烧成，采用等静压成型的工艺，成型压力控制为40—150MPa，烧成温度控制为1250—1450℃，保温时间2-3小时。该发明的碳化硅高温陶瓷过滤管制备方法需在40—150MPa的成型压力控制下成型，生产工艺复杂，所需条件高，而且制得的碳化硅高温陶瓷过滤管孔隙率为30%—60%，过滤管在工作中压力损失过大，导致能耗过高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高孔隙率的泡沫陶瓷高温气体过滤管。
本发明的另一目的是提供一种烧制条件要求低，并且直径和长度不受现有的陶瓷烧结炉的尺寸限制的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 10-30份
SiO2 10-40份
SiC 10-30份
纳米碳酸钙 1-3份
耐火粘土 5-10份
累托石 1-2份
钠基膨润土 0.5-1.5份。
进一步的，一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 10-20份
SiO2 10-25份
SiC 10-20份
纳米碳酸钙 1-2份
耐火粘土 5-8份
累托石 1-1.5份
钠基膨润土 0.5-1份。
进一步的，一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 20-30份
SiO2 25-40份
SiC 20-30份
纳米碳酸钙 2-3份
耐火粘土 8-10份
累托石 1.5-2份
钠基膨润土 1-1.5份。
进一步的，一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 10份
SiO2 10份
SiC 10份
纳米碳酸钙 1份
耐火粘土 5份
累托石 1份
钠基膨润土 0.5份。
进一步的，一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 20份
SiO2 25份
SiC 20份
纳米碳酸钙 2份
耐火粘土 8份
累托石 1.5份
钠基膨润土 1份。
进一步的，一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：
Al203 30份
SiO2 40份
SiC 30份
纳米碳酸钙 3份
耐火粘土 10份
累托石 2份
钠基膨润土 1.5份。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，包括以下制备步骤：
（1）利用模具将聚氨脂泡沫塑料剪成圆环片状，制得载体；
（2）配料：将Al203、SiO2、SiC、纳米碳酸钙、耐火粘土、累托石、钠基膨润土充分混合，加水调制成陶瓷浆料；
（3）成型：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干定型；
（4）预热：在温度为100～180℃的条件下对步骤（3）制得的泡沫陶瓷过滤片预制体进行预热，使得载体得以挥发；
（5）烧制：在温度为1360～1500℃的条件下对泡沫陶瓷过滤片预制体进行烧制，保温时间2～3小时，制得泡沫陶瓷过滤片；
（6）叠装：将步骤（5）制得的泡沫陶瓷过滤片组合叠装成泡沫陶瓷高温气体过滤管。
进一步的，在所述步骤（2）之后、步骤（3）之前还包括以下制备步骤：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料静置陈腐48小时以上。
优选的，步骤（3）具体为：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干，在60～80℃的通风条件下进一步定型。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管，孔隙率可以达到75%—85%，在对高温气体进行过滤的过程中，可以提高气体的渗透率，有效降低过滤管在工作中的压力损失，使得除尘器引风机能量消耗降低20%—30%，达到节约能源的效果。
（2）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管，由于泡沫陶瓷所具有的三维连通的网状孔腔，能够形成“表面吸附”、“桥架”和“滤饼”三种复合效应，使得直径小于泡沫陶瓷孔径20倍以上的高温粉尘颗粒都会被截留在泡沫陶瓷高温气体过滤管的外表面，便于粉尘颗粒污染物的清除，使得泡沫陶瓷高温气体过滤管能在低能耗状况下长时间的无故障运行。
（3）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，主要原料以氧化物为主，烧制工艺简单，不需要特定的压力以及保护性气体环境等条件，对设备等条件要求低，能量消耗低。
（4）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，加入纳米碳酸钙等精细化工原料，使得烧制工艺得到改善，制得的泡沫陶瓷高温气体过滤管的密度均匀，过滤精度高，能够保证产品的性能。
（5）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，采用将制得的泡沫陶瓷过滤片按照一定的方式叠装而成的方法，使得泡沫陶瓷高温气体过滤管的直径和长度不受现有的陶瓷烧结炉的炉膛工作室的尺寸的限制，能够根据实际需要制得符合需求的更大尺寸的泡沫陶瓷高温气体过滤管。
（6）本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，在烧制的过程中单个泡沫陶瓷过滤片的体积小，受热均匀，降低了烧制难度，能够提高成品的合格率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
实施例1。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al203 10～30份，SiO2 10～40份，SiC10～30份，纳米碳酸钙1～3份，耐火粘土5～10份，累托石1～2份，钠基膨润土0.5～1.5份。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，包括以下制备步骤：
（1）利用模具将聚氨脂泡沫塑料剪成片状，制得载体；
（2）配料：将Al203、SiO2、SiC、纳米碳酸钙、耐火粘土、累托石、钠基膨润土按照比例充分混合，加水调制成陶瓷浆料；
（3）成型：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干定型；
（4）预热：在温度为100～180℃的条件下对步骤（3）制得的泡沫陶瓷过滤片预制体进行预热，使得载体得以挥发；
（5）烧制：在温度为1360～1500℃的条件下对泡沫陶瓷过滤片预制体进行烧制，保温时间2～3小时，制得泡沫陶瓷过滤片；
（6）叠装：将步骤（5）制得的泡沫陶瓷过滤片组合叠装成泡沫陶瓷高温气体过滤管。
为了制得孔隙率较高的泡沫陶瓷高温气体过滤管，本发明利用聚氨脂泡沫塑料作为成型泡沫陶瓷高温气体过滤管的载体，首先将调制好的陶瓷浆料注入聚氨脂泡沫塑料载体内，制得泡沫陶瓷高温气体过滤片预制体，待泡沫陶瓷高温气体过滤片预制体晾干定型之后，即可转入陶瓷烧结炉中，在较低的温度下进行预热，在预热的过程中，聚氨脂泡沫塑料载体快速分解并逸出，从而形成泡沫陶瓷高温气体过滤片预制体的多孔结构，然后在较高的温度下进行烧制得到泡沫陶瓷高温气体过滤管。
本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，加入纳米碳酸钙等精细化工原料，使得烧制工艺得到改善，制得的泡沫陶瓷高温气体过滤管的密度均匀，过滤精度高，能够保证产品的性能。
进一步的，为了克服现有的陶瓷高温气体过滤管的直径和长度在烧制的过程中受到陶瓷烧结炉的炉膛尺寸的限制，无法按照人们的需求制得所需的直径和长度的陶瓷高温气体过滤管的问题，本发明首先制得多个泡沫陶瓷过滤片结构单元，然后按照实际需求将多个泡沫陶瓷过滤片结构单元叠装至一起并加以固定，具体固定过程可以将多个泡沫陶瓷过滤片结构单元套装在一个空心管或者其他载体，然后利用锁紧螺母等进行锁合固定，也可以利用其它可以实现叠装固定的方式。
采用上述烧制方法，由于单个泡沫陶瓷过滤片结构单元的体积较小，在烧制的过程中受热均衡，降低烧制难度，减少了不合格产品的出现概率，可以提高成品的合格率。
实施例2。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al20310～20份，SiO2 10～25份，SiC10～20份，纳米碳酸钙1～2份，耐火粘土5～8份，累托石1～1.5份，钠基膨润土0.5～1份。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，包括以下制备步骤：
（1）利用模具将通过二步法制得的聚氨脂泡沫塑料剪成圆环片状，制得载体；
（2）配料：将Al203、SiO2、SiC、纳米碳酸钙、耐火粘土、累托石、钠基膨润土充分混合，加水调制成陶瓷浆料；
（3）陈腐：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料静置陈腐48小时以上；
（4）成型：将步骤（3）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干，在60～80℃的通风条件下进一步定型；
（5）预热：在温度为100～180℃的条件下对步骤（3）制得的泡沫陶瓷过滤片预制体进行预热，使得载体得以挥发；
（6）烧制：在温度为1360～1500℃的条件下对泡沫陶瓷过滤片预制体进行烧制，保温时间2～3小时，制得泡沫陶瓷过滤片；
（7）叠装：将步骤（6）制得的泡沫陶瓷过滤片组合叠装成泡沫陶瓷高温气体过滤管。
本实施例中的载体为通过二步法制得的聚氨脂泡沫塑料，这是因为通过二步法制备聚氨脂泡沫塑料的发泡过程中，能够产生泡沫塑料筋络的收缩反应，消除了泡沫塑料空隙之间的薄膜，使得封闭的气孔变为开放的通孔，在应用于本实施例的载体的过程中，能够进一步提高所制得的泡沫陶瓷高温气体过滤管的孔径，进而提高其孔隙率，制得具有较高孔隙率的泡沫陶瓷高温气体过滤管。
实施例3。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al203 20～30份，SiO2 25～40份，SiC20～30份，纳米碳酸钙2～3份，耐火粘土8～10份，累托石1.5～2份，钠基膨润土1～1.5份。
其制备工艺同实施例2，在此不再进行赘述。
实施例4。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al20310份，SiO2 10份，SiC10份，纳米碳酸钙1份，耐火粘土5份，累托石1份，钠基膨润土0.5份。
其制备工艺同实施例2，在此不再进行赘述。
实施例5。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al20320份，SiO2 25份，SiC20份，纳米碳酸钙2份，耐火粘土8份，累托石1.5份，钠基膨润土1份。
其制备工艺同实施例2，在此不再进行赘述。
实施例6。
一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，它包括以下重量份的配料：Al20330份，SiO2 40份，SiC30份，纳米碳酸钙3份，耐火粘土10份，累托石2份，钠基膨润土1.5份。
其制备工艺同实施例2，在此不再进行赘述。
本发明的实施例1～6制备所得的泡沫陶瓷高温气体过滤管的平均孔径以及对应的孔隙率等数据如表1所示，在表1中，首先将孔隙率为30%的高温气体过滤管的压力损失系数设定为1.00，得到表1中的对比数据。
表1：平均孔径、孔隙率与高温气体过滤管压力损失系数对比表
结果表明：泡沫陶瓷高温气体过滤管的孔隙率与平均孔径的大小成正比，与压力损失系数的大小成反比，本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管由于采用了科学合理的制备工艺，使得泡沫陶瓷高温气体过滤管的平均孔径达到50～250μm，达到传统的高温气体过滤管平均孔径的两倍，进而使得本发明的泡沫陶瓷高温气体过滤管的孔隙率达到75%～85%，有效降低了泡沫陶瓷高温气体过滤管在工作中的压力损失，使得除尘器引风机能量消耗降低20%—30%，能够有效降低能耗。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 10-30份
SiO2 10-40份
SiC 10-30份
纳米碳酸钙 1-3份
耐火粘土 5-10份
累托石 1-2份
钠基膨润土 0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 10-20份
SiO2 10-25份
SiC 10-20份
纳米碳酸钙 1-2份
耐火粘土 5-8份
累托石 1-1.5份
钠基膨润土 0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 20-30份
SiO2 25-40份
SiC 20-30份
纳米碳酸钙 2-3份
耐火粘土 8-10份
累托石 1.5-2份
钠基膨润土 1-1.5份。
4.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 10份
SiO2 10份
SiC 10份
纳米碳酸钙 1份
耐火粘土 5份
累托石 1份
钠基膨润土 0.5份。
5.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 20份
SiO2 25份
SiC 20份
纳米碳酸钙 2份
耐火粘土 8份
累托石 1.5份
钠基膨润土 1份。
6.根据权利要求1所述的泡沫陶瓷高温气体过滤管，其特征在于，它包括以下重量份的配料：
Al203 30份
SiO2 40份
SiC 30份
纳米碳酸钙 3份
耐火粘土 10份
累托石 2份
钠基膨润土 1.5份。
7.权利要求1至6任意一项所述的一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）利用模具将聚氨脂泡沫塑料剪成片状，制得载体；
（2）配料：将Al203、SiO2、SiC、纳米碳酸钙、耐火粘土、累托石、钠基膨润土充分混合，加水调制成陶瓷浆料；
（3）成型：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干定型；
（4）预热：在温度为100～180℃的条件下对步骤（3）制得的泡沫陶瓷过滤片预制体进行预热，使得载体得以挥发；
（5）烧制：在温度为1360～1500℃的条件下对泡沫陶瓷过滤片预制体进行烧制，保温时间2～3小时，制得泡沫陶瓷过滤片；
（6）叠装：将步骤（5）制得的泡沫陶瓷过滤片组合叠装成泡沫陶瓷高温气体过滤管。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）具体为：利用模具将通过二步法制得的聚氨脂泡沫塑料剪成圆环片状，制得载体。
9.根据权利要求7所述的一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，其特征在于，在所述步骤（2）之后、步骤（3）之前还包括以下制备步骤：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料静置陈腐48小时以上。
10.根据权利要求7所述的一种泡沫陶瓷高温气体过滤管的制备工艺，其特征在于，步骤（3）具体为：将步骤（2）中制得的陶瓷浆料注入步骤（1）制得的载体中，制得泡沫陶瓷过滤片预制体，晾干，在60～80℃的通风条件下进一步定型。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20140212 Termination date: 20210813 |