CN110818441A - 一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，现有的堇青石DPF一般采用滑石、氧化铝、高岭土外加大量造孔剂进行生产，但是大量的造孔剂会造成排焦失火，产品制造成本提高，而新的低成本组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石，进行简单的混合即可进行挤出。各组分都容易获得，成本低廉，且气孔率高，勿需再加入造孔剂。本发明还公开了此种壁流式蜂窝陶瓷的制备方法。采用本发明的设计方案，煤矸石和硅藻土均能够增加一定的气孔率，起到造孔剂的作用，绿泥石能够提高组分间分子结合的紧密性，使得容易被挤出。

Description

一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种壁流式蜂窝陶瓷，特别是一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷及其制备方法。
背景技术
2019年7月1日，全国超过14个省市提前实施汽油车国六排放法规，汽油车国六法规分国六a和国六b两个版本，国内大部分正车厂在车辆排放升级开发过程中，都选择直接开发满足国六b标准的后处理系统，而主流的国六b技术路线采用GPF(汽油机颗粒过滤器)来满足技术要求。
现有的堇青石DPF一般采用滑石、氧化铝、高岭土外加大量造孔剂进行生产，此种造孔剂一般采用石墨、淀粉、塑料粒子等，但是大量的此种可烧结造孔剂会造成排焦失火，产品制造成本提高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有的堇青石DPF采用大量颗粒类造孔剂造成排焦失火，产品制造成本提高的问题。
技术方案：本发明提供以下技术方案：
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石。
煤矸石烧失量大，为含有少量C的片状固体废物，具有一定的润滑性，能够增加气孔率。
硅藻土作为粘结剂，主要成分是氧化硅，含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁，能够起到造孔剂的作用，故采用了硅藻土后和煤矸石的配合下，已经能够产生足够的气孔率，勿需再加入其他造孔剂。
绿泥石为含水的层状铝硅酸盐矿物，在和其他组分结合后，由于其层状结构的特征，能够降低膨胀系数，并使得在挤出机的挤出更加顺畅。
进一步地，各组分按照重量份数包括10～20份煤矸石、20～30份硅藻土、10～20份氧化铝和50～60份绿泥石。
进一步地，各组分按照重量份数包括15～20份煤矸石、25～30份硅藻土、15～20份氧化铝和55～60份绿泥石。
进一步地，所述硅藻土的比表面积为40～65m2/g，孔体积0.15～1m3/g，熔点＞1650℃。
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷的制备方法，将煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石分别进行粉碎研磨，按照配比进行混合，得到混合原料，按照混合原料：水＝65:35的比例加入水进行进一步地混合，得到泥料，通过挤出机挤出后再模具成型，并烧制为成品。
水为中间原料，在烧制后可以忽略不计，故在组分中未列出水。
进一步地，所述挤出机的挤出速度不高于1.5m/min。
有益效果：本发明相对于现有技术：
采用本发明的设计方案，煤矸石和硅藻土均能够增加一定的气孔率，起到造孔剂的作用，绿泥石能够提高组分间分子结合的紧密性，使得容易被挤出。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石。各组分按照重量份数包括10份煤矸石、20份硅藻土、10份氧化铝和50份绿泥石。
煤矸石烧失量大，为含有少量C的片状固体废物，具有一定的润滑性，能够增加气孔率。
硅藻土作为粘结剂，主要成分是氧化硅，含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁，能够起到造孔剂的作用，故采用了硅藻土后和煤矸石的配合下，已经能够产生足够的气孔率，勿需再加入其他造孔剂。
绿泥石为含水的层状铝硅酸盐矿物，在和其他组分结合后，由于其层状结构的特征，能够降低膨胀系数，并使得在挤出机的挤出更加顺畅。
所述硅藻土的比表面积为40～65m2/g，孔体积0.15～1m3/g，熔点＞1650℃。
最终制得的壁流式蜂窝陶瓷气孔率≧53％，微孔孔径22～24μm，抗热振稳定性≧800℃，且总成品率大于63％，由于气孔率≧55％才能使用，故综合总成品率在61％。综合成本来看，制备相同数量符合规格的壁流式蜂窝陶瓷成本下降30％。
实施例2
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石。各组分按照重量份数包括20份煤矸石、30份硅藻土、20份氧化铝和60份绿泥石。
煤矸石烧失量大，为含有少量C的片状固体废物，具有一定的润滑性，能够增加气孔率。
硅藻土作为粘结剂，主要成分是氧化硅，含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁，能够起到造孔剂的作用，故采用了硅藻土后和煤矸石的配合下，已经能够产生足够的气孔率，勿需再加入其他造孔剂。
绿泥石为含水的层状铝硅酸盐矿物，在和其他组分结合后，由于其层状结构的特征，能够降低膨胀系数，并使得在挤出机的挤出更加顺畅。
所述硅藻土的比表面积为40～65m2/g，孔体积0.15～1m3/g，熔点＞1650℃。
最终制得的壁流式蜂窝陶瓷气孔率≧55％，微孔孔径21～23μm，抗热振稳定性≧800℃，且总成品率大于64％。综合成本来看，制备相同数量符合规格的壁流式蜂窝陶瓷成本下降33％。
实施例3
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石。各组分按照重量份数包括15份煤矸石、25份硅藻土、15份氧化铝和55份绿泥石。
煤矸石烧失量大，为含有少量C的片状固体废物，具有一定的润滑性，能够增加气孔率。
硅藻土作为粘结剂，主要成分是氧化硅，含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钙和氧化镁，能够起到造孔剂的作用，故采用了硅藻土后和煤矸石的配合下，已经能够产生足够的气孔率，勿需再加入其他造孔剂。
绿泥石为含水的层状铝硅酸盐矿物，在和其他组分结合后，由于其层状结构的特征，能够降低膨胀系数，并使得在挤出机的挤出更加顺畅。
所述硅藻土的比表面积为40～65m2/g，孔体积0.15～1m3/g，熔点＞1650℃。
最终制得的壁流式蜂窝陶瓷气孔率≧58％，微孔孔径18～22μm，抗热振稳定性≧800℃，且总成品率大于66％。综合成本来看，制备相同数量符合规格的壁流式蜂窝陶瓷成本下降35％。
实施例4
一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷的制备方法，将煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石分别进行粉碎研磨，按照配比进行混合，得到混合原料，按照混合原料：水＝65:35的比例加入水进行进一步地混合，得到泥料，通过挤出机挤出后再模具成型，并烧制为成品。
水为中间原料，在烧制后可以忽略不计，故在组分中未列出水。
挤出机的挤出速度不高于1.5m/min。

Claims (6)

1.一种低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，其特征在于：组分包括煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石。
2.根据权利要求1所述的低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，其特征在于：各组分按照重量份数包括10～20份煤矸石、20～30份硅藻土、10～20份氧化铝和50～60份绿泥石。
3.根据权利要求2所述的低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，其特征在于：各组分按照重量份数包括15～20份煤矸石、25～30份硅藻土、15～20份氧化铝和55～60份绿泥石。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷，其特征在于：所述硅藻土的比表面积为40～65m2/g，孔体积0.15～1m3/g，熔点＞1650℃。
5.一种如权利要求1所述的低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：将煤矸石、硅藻土、氧化铝和绿泥石分别进行粉碎研磨，按照配比进行混合，得到混合原料，按照混合原料：水＝65:35的比例加入水进行进一步地混合，得到泥料，通过挤出机挤出后再模具成型，并烧制为成品。
6.根据权利要求5所述的低成本高效能的壁流式蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于：所述挤出机的挤出速度不高于1.5m/min。
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