CN103964886A - 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法 - Google Patents

一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103964886A
CN103964886A CN201410179236.6A CN201410179236A CN103964886A CN 103964886 A CN103964886 A CN 103964886A CN 201410179236 A CN201410179236 A CN 201410179236A CN 103964886 A CN103964886 A CN 103964886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
titanium
carbon black
sintering aid
lanthanum trioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410179236.6A
Other languages
English (en)
Inventor
鲁元
杨玉山
韩建军
荆强征
杨旭
贠柯
丁勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute
Original Assignee
Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute filed Critical Xian Special Equipment Inspection and Testing Institute
Priority to CN201410179236.6A priority Critical patent/CN103964886A/zh
Publication of CN103964886A publication Critical patent/CN103964886A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成，单层陶瓷元件厚度为10-20mm，与陶瓷元件厚度方向垂直的横截面尺寸为500-1000mm×500-1000mm；氮化钛元件由钛粉、氧化镧、氧化钛、碳黑组成；制备方法为：将不同层的原料粉末交替敷放模压成型制备坯件，在氮气气氛下热压烧结获得单层气孔率介于17%-79％，气孔率沿轴向递增分布的氮化钛层状陶瓷过滤元件，具有熔点高、硬度大、密度小、摩擦系数小的优点，作为高温烟气过滤材料在工业生产中得到广泛应用，可满足整体煤气化联合循环领域的高温煤气净化过程需要，能避免和减小陶瓷过滤元件之间的粉尘架桥现象。

Description

一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷过滤元件及制备方法，具体涉及一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法。
背景技术
整体煤气化联合循环( IGCC)以及其它类型的燃煤联合循环, 不仅具有比燃煤的常规循环高得多的热效率, 还能最大限度地满足环境保护的要求。高温煤气除尘技术是IGCC等先进燃煤联合循环煤气净化技术中的关键技术之一。多孔陶瓷过滤高温煤气被认为是最有发展前途的高温除尘方式之一,在先进燃煤联合循环中将会得到普遍应用。陶瓷过滤器可清除高温煤(烟)气中 99%以上的固体颗粒,得到含尘浓度小于5mg/ Nm3、 粒径在5Lm以下的净化气体, 这种气体即能满足燃气轮机安全运行要求, 而且在燃气轮机中作功后排往大气时也完全符合环保要求标准。因此,对陶瓷过滤器的研究已经引起了人们广泛的重视。具有代表性的产品有:美国西屋公司生产的AB312和ZS-11 型柔性织状陶瓷过滤元件、 DupontLanxide公司生产的PRD-66型刚性烛状陶瓷过滤器等。
有研究表明，在陶瓷过滤元件的过滤流动中孔隙率均匀的情况下, 孔隙速度和压降沿过滤元件的轴向分布有较大的差异。这种压力和孔隙速度沿轴向分布的差异, 会对陶瓷过滤元件的过滤和脉冲反吹清洗带来不利影响，在脉冲反吹清洗过程中会导致清灰的不均匀，在过滤过程中, 会使粉尘沿过滤元件表面的不同部位以及不同过滤元件之间分布不均匀, 在长周期运行过程中会使过滤元件之间出现粉尘架桥现象, 以至损坏陶瓷过滤元件, 影响整个过滤器的运行。因此，为了避免或减小陶瓷过滤元件之间的粉尘架桥现象，陶瓷过滤元件其孔隙率沿轴向分布的函数表达式为幂指数形式,并且孔隙率沿轴向是不断增大的。当陶瓷过滤元件管内处于层流或紊流的不同流态时, 由于管道的摩擦系数不同, 孔隙率分布函数的表达式也不同。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法，生产工艺简单，制备成本低，产品性能优异，具有气孔率高、高温力学性能好、耐高温烟气冲击性能强的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成，单层陶瓷元件厚度为10-20mm，与陶瓷元件厚度方向垂直的横截面尺寸为500-1000mm×500-1000mm。
一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成；
其单层陶瓷元件的生坯原料按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%，
所述的氧化钛中TiO2含量﹥97%重量，粒径d50﹤200μm；所述的钛粉中Ti含量﹥96%重量，粒径d50﹤200μm；所述的碳黑中C含量﹥99%重量，粒径d50﹤0.1μm, 所述的烧结助剂氧化镧中La2O3含量﹥99%重量，粒径d50﹤3μm。
一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件的制备方法，包括下述步骤：
1) 将单层陶瓷元件生坯原料成分按下述重量百分数分别称量，湿法球磨干燥后制备成混合粉末；
按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%，
2) 将混合粉末过筛制成造粒料；
3) 根据与过滤元件厚度方向垂直的横截面尺寸500-1000mm×500-1000mm，选择模具，按照顺序从第1层到第10层将每层的原料粉末交替敷放置模具中，每层的原料粉末敷放的厚度为20-25 mm，模压成型制备坯件, 当压力达到30-50千牛时，停止加压，并保持压力两分钟，卸压后取出生坯；
4) 将坯件在氮气气氛下以10℃/ min升温到1600℃下保温2～4小时，烧结过程中始终通入流动氮气，保温过程中通过压头对生坯施加压力，最后随炉冷却，获得氮化钛多孔陶瓷过滤元件。
所述的氧化钛中TiO2含量﹥97%重量，粒径d50﹤200μm；所述的钛粉中Ti含量﹥96%重量，粒径d50﹤200μm；所述的碳黑中C含量﹥99%重量，粒径d50﹤0.1μm, 所述的烧结助剂氧化镧中La2O3含量﹥99%重量，粒径d50﹤3μm。
所述步骤4)中氮气气氛压力为>5个大气压；流动氮气的流量为3L/ min；保温过程中，压头压力为10-20千牛。
本发明的有益效果是：
按照本发明的方法，通过模压成型和热压烧结法制备的以氮化钛陶瓷过滤材料为基础制备的具有气孔率梯度的层状氮化钛陶瓷过滤元件可以满足整体煤气化联合循环领域的高温煤气净化过程需要，以及避免或减小陶瓷过滤元件之间的粉尘架桥现象的需要。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的第3层微观组织的扫描电镜照片图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明内容作进一步的详细说明：
实施例1
一种气孔率沿厚度方向递增分布的层状氮化钛多孔陶瓷过滤元件, 包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成，单层陶瓷元件厚度为20mm，与陶瓷元件厚度方向垂直的横截面尺寸为500mm×500mm。
实施例2
一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件， 其特征在于，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成；
其单层陶瓷元件的生坯原料按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%。
所述的氧化钛中TiO2含量﹥97%重量，粒径d50﹤200μm；所述的钛粉中Ti含量﹥96%重量，粒径d50﹤200μm；所述的碳黑中C含量﹥99%重量，粒径d50﹤0.1μm, 所述的烧结助剂氧化镧中La2O3含量﹥99%重量，粒径d50﹤3μm。
实施例3
一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1) 将单层陶瓷元件生坯原料成分按下述重量百分数分别称量，湿法球磨干燥后制备成混合粉末；
按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%，
2) 将混合粉末过筛制成造粒料；
3) 根据与过滤元件厚度方向垂直的横截面尺寸500mm×500mm，选择模具，按照顺序从第1层到第10层将每层的原料粉末交替敷放置模具中，每层的原料粉末敷放的厚度为20mm，模压成型制备坯件, 当压力达到40千牛时，停止加压，并保持压力两分钟，卸压后取出生坯；
4) 将坯件在氮气气氛下以10℃/ min升温到1600℃下保温4小时，烧结过程中始终通入流动氮气，保温过程中通过压头对生坯施加压力，最后随炉冷却，获得氮化钛多孔陶瓷过滤元件。
所述步骤4)中氮气气氛压力为6个大气压；流动氮气的流量为3L/ min；保温过程中，压头压力为20千牛。
表1说明了本发明的氮化钛多孔陶瓷过滤元件是由10个陶瓷单层通过模压成型和热压烧结连接而成，每层的气孔率从第1层至第10层沿厚度方向呈递减分布。
参见图2，陶瓷颗粒组织分布均匀，内部气孔互相连通，具有良好的高温烟气过滤性能。

Claims (6)

1.一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件， 其特征在于，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成，单层陶瓷元件厚度为10-20mm，与陶瓷元件厚度方向垂直的横截面尺寸为500-1000mm×500-1000mm。
2.一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件， 其特征在于，包括有气孔率沿厚度方向递增分布的10个层状陶瓷元件连接组成；
其单层陶瓷元件的生坯原料按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%。
3.根据权利要求2所述的一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件，其特征在于，所述的氧化钛中TiO2含量﹥97%重量，粒径d50﹤200μm；所述的钛粉中Ti含量﹥96%重量，粒径d50﹤200μm；所述的碳黑中C含量﹥99%重量，粒径d50﹤0.1μm, 所述的烧结助剂氧化镧中La2O3含量﹥99%重量，粒径d50﹤3μm。
4.一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1) 将单层陶瓷元件生坯原料成分按下述重量百分数分别称量，湿法球磨干燥后制备成混合粉末；
按重量百分比，包括下述组分：
第1层：氧化钛69％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑21％、钛粉5%，
第2层：氧化钛65％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑20％、钛粉10%，
第3层：氧化钛61％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑19％、钛粉15%，
第4层：氧化钛58％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑17％、钛粉20%，
第5层：氧化钛54％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑16％、钛粉25%，
第6层：氧化钛50％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑15％、钛粉30%，
第7层：氧化钛46％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑14％、钛粉35%，
第8层：氧化钛42％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑13％、钛粉40%，
第9层：氧化钛38％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑12％、钛粉45%，
第10层：氧化钛34％、烧结助剂氧化镧5％、碳黑11％、钛粉50%，
2) 将混合粉末过筛制成造粒料；
3) 根据与过滤元件厚度方向垂直的横截面尺寸500-1000mm×500-1000mm，选择模具，按照顺序从第1层到第10层将每层的原料粉末交替敷放置模具中，每层的原料粉末敷放的厚度为20-25 mm，模压成型制备坯件, 当压力达到30-50千牛时，停止加压，并保持压力两分钟，卸压后取出生坯；
4) 将坯件在氮气气氛下以10℃/ min升温到1600℃下保温2～4小时，烧结过程中始终通入流动氮气，保温过程中通过压头对生坯施加压力，最后随炉冷却，获得氮化钛多孔陶瓷过滤元件。
5.根据权利要求4所述的一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件的制备方法，其特征在于，所述的氧化钛中TiO2含量﹥97%重量，粒径d50﹤200μm；所述的钛粉中Ti含量﹥96%重量，粒径d50﹤200μm；所述的碳黑中C含量﹥99%重量，粒径d50﹤0.1μm, 所述的烧结助剂氧化镧中La2O3含量﹥99%重量，粒径d50﹤3μm。
6.根据权利要求4所述的一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氮气气氛压力为>5个大气压；流动氮气的流量为3L/ min；保温过程中，压头压力为10-20千牛。
CN201410179236.6A 2014-04-30 2014-04-30 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法 Pending CN103964886A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410179236.6A CN103964886A (zh) 2014-04-30 2014-04-30 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410179236.6A CN103964886A (zh) 2014-04-30 2014-04-30 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103964886A true CN103964886A (zh) 2014-08-06

Family

ID=51234950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410179236.6A Pending CN103964886A (zh) 2014-04-30 2014-04-30 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103964886A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109095944A (zh) * 2018-08-27 2018-12-28 芜湖市元奎新材料科技有限公司 一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法
CN113398662A (zh) * 2021-07-20 2021-09-17 西安特种设备检验检测院 高温气体过滤除尘装置用层叠式过滤介质及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734920A (zh) * 2009-12-04 2010-06-16 西安交通大学 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734920A (zh) * 2009-12-04 2010-06-16 西安交通大学 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
鲁元 等: "整体煤气化联合循环具有孔隙率梯度的层状陶瓷过滤材料研究", 《中国科技成果》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109095944A (zh) * 2018-08-27 2018-12-28 芜湖市元奎新材料科技有限公司 一种氮化钛多孔陶瓷的制备方法
CN113398662A (zh) * 2021-07-20 2021-09-17 西安特种设备检验检测院 高温气体过滤除尘装置用层叠式过滤介质及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8663777B2 (en) Aluminum-titanate-based ceramic honeycomb structure, its production method, and starting material powder for producing same
US7691167B2 (en) Ceramic honeycomb filter, its production method, and plugging material for ceramic honeycomb filter
CN101954246B (zh) 粉尘过滤用多孔陶瓷过滤管的双层非对称表面膜及制法
EP3120916A3 (en) Ceramic honeycomb structure and its production method
CN101233090B (zh) 蜂窝陶瓷构造体的制造方法
JP2009536603A5 (zh)
CN103894075B (zh) 一种具有梯度孔的非均质复合陶瓷及制备方法
WO2009094537A3 (en) Nanoscale metal paste for interconnect and method of use
AU2013368308B2 (en) Shaped articles and methods for making the same
WO2008027219A3 (en) Low back pressure porous cordierite ceramic honeycomb article and methods for manufacturing same
CN103553704A (zh) 一种利用红柱石制备高温除尘陶瓷过滤管的方法
WO2012157421A1 (ja) ハニカムフィルタ
CN102365119A (zh) 蜂窝陶瓷结构体及其制造方法
JPWO2008096851A1 (ja) 接合材組成物及びその製造方法並びに接合体及びその製造方法
CN108218467B (zh) 一种高孔隙率及低热导率多孔纳米碳化硅陶瓷的制备方法
CN105688684B (zh) 具有三梯度孔隙结构纯质泡沫碳化硅支撑体膜管及制备方法
CN103964886A (zh) 一种氮化钛多孔陶瓷过滤元件及其制备方法
JP2008043852A (ja) セラミックスフィルタ
CN103360101A (zh) 梯度复合SiC陶瓷过滤管的制备方法
CN104387113B (zh) 一种纤维增强的陶瓷滤芯及其制备方法
JP6039820B2 (ja) セラミックフィルタの製造方法
KR101351468B1 (ko) 디젤 입자 필터의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 디젤 입자 필터
CN105084364A (zh) 一种多孔碳化硅球形粉末的制备工艺
CN107174883A (zh) 一种具有表层网状分布碳化硅纳米线过滤结构
JP5190878B2 (ja) ハニカム構造体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140806