JPH0368411A - Cordierite-based gas filter and its production - Google Patents

Cordierite-based gas filter and its production

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JPH0368411A
JPH0368411A JP2054984A JP5498490A JPH0368411A JP H0368411 A JPH0368411 A JP H0368411A JP 2054984 A JP2054984 A JP 2054984A JP 5498490 A JP5498490 A JP 5498490A JP H0368411 A JPH0368411 A JP H0368411A
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cordierite
filter
gas
aggregate
lithium oxide
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三森 隆
Toshihiro Morishita
森下 智弘
Yasuhiko Endo
康彦 遠藤
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To form the gas filter highly resistant to corrosion by providing a binding part consisting essentially of silica and alumina and having a specified content of lithium oxide in the cordierite-based aggregate with its apparent porosity and grain diameter specified. CONSTITUTION:More than 50wt.% cordierite-based aggregate having <=10% apparent porosity and >=74mum grain diameter and a raw powder for forming the binding part consisting of the powder contg. lithium oxide, clay and cordierite powder having <70mum grain diameter are mixed so that the lithium oxide content of the mixture is controlled to 0.05-1wt.% based on the total weight of the filter. An org. binder is then added to the mixture, and the mixture is formed and then calcined to obtain a cordierite-based gas filter. The aggregate is appropriately obtained by electrically melting a 2MgO.2Al2O3.5H2O composition, quenching the molten material and crystallizing the obtained glass by heat treatment.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガス用、特には高温のガス用フィルタとして適
した、コーディエライト質ガス用フィルタおよびその製
造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a cordierite gas filter suitable as a gas filter, particularly a high-temperature gas filter, and a method for manufacturing the same.

[技術の背景] セラミックスは一般に、耐熱性や耐腐食性に優れた材料
であって、フィルタ材料として適しており、近年セラミ
ックスガス用フィルタの用途が拡大しつつある。その用
途は公害の防止や製品品質の向上、更には省エネルギー
や石炭エネルギーの開発等におよび、高温の厳しい雰囲
気下で使用できる信頼性のあるセラミックスガス用フィ
ルタの実現に大きな期待が寄せられている。
[Technical Background] Ceramics are generally materials with excellent heat resistance and corrosion resistance, and are suitable as filter materials, and the use of ceramic gas filters has been expanding in recent years. Its uses range from pollution prevention and product quality improvement to energy conservation and coal energy development, and there are great expectations for the creation of reliable ceramic gas filters that can be used in harsh high-temperature environments. .

高温ガスの除塵にセラミックスフィルタを使用する場合
、往々にして急加熱、急冷却が避けられないので、フィ
ルタ用には熱衝撃に強い熱膨張率の小さい材料が必要と
される。
When ceramic filters are used to remove dust from high-temperature gases, rapid heating and cooling are often unavoidable, so a material that is resistant to thermal shock and has a low coefficient of thermal expansion is required for the filter.

多種類あるセラミックスの中で、コーディエライト質セ
ラミックスは、相当の耐熱性を備えているとともに熱膨
張率が小さく、熱衝撃にたいして強い材料であるため、
この特性を利用してコーディエライトによる高温用フィ
ルタの開発が行なわれている。
Among the many types of ceramics, cordierite ceramics have considerable heat resistance, a low coefficient of thermal expansion, and are resistant to thermal shock.
Taking advantage of this property, high-temperature filters made of cordierite are being developed.

例えば、特開昭58−133810には、コーディエラ
イト質のハニカムタイプのフィルタとその製造方法につ
いての開示があり、特にディーゼルエンジンの排気ガス
中に含まれる微粒子を除去するのに適した比較的大きな
平均気孔径を有するコーディエライト質フィルタの製造
方法を開示しており、比較的大きい気孔を形成せしめる
ことを目的として、酸化リチウム成分を加えることが示
されている。
For example, JP-A-58-133810 discloses a cordierite honeycomb type filter and its manufacturing method, which is relatively suitable for removing particulates contained in diesel engine exhaust gas. A method of manufacturing a cordierite filter having a large average pore size is disclosed, and it is shown that a lithium oxide component is added for the purpose of forming relatively large pores.

また、本出願人は先に特開昭63−31517において
、高温の含塵ガスからの除塵用を目的として、目詰まり
しにくい気孔径分布を有する管状コーディエライト質フ
ィルタを提案している。
Furthermore, the present applicant has previously proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-31517 a tubular cordierite filter having a pore size distribution that is less likely to clog, for the purpose of removing dust from high-temperature dust-containing gas.

フィルタとしては通気圧損の小さいものが含塵ガスの処
理容量を大きく取れるので好ましく、このためには気孔
率は大きいほうが良い。
It is preferable for the filter to have a small ventilation pressure loss because it can handle a large amount of dust-containing gas, and for this purpose, it is better to have a large porosity.

しかし気孔率を大きくすると強度が著しく低下するとい
う問題があり、止むを得ず妥協点を見出してフィルタを
製造しているのが一般的なやり方である。
However, there is a problem in that increasing the porosity significantly reduces the strength, so the common practice is to find a compromise and manufacture filters.

セラミックスフィルタとして比較的実績のあるアルミナ
や炭化珪素にあってはこれらの材質について研削材や研
磨材としての用途が確立されているので、市販されてい
る適当な粒度の緻密なものを選んで骨材原料に用い、通
気圧損が小さく強度も実用レベルにあるものが比較的容
易に作れる。
Alumina and silicon carbide, which have a relatively good track record as ceramic filters, have established uses as abrasives and abrasives. It can be used as a raw material and relatively easily produced with low ventilation pressure loss and practical strength.

これらのフィルタにおいては、通常ガラス質または粘土
による結合部が採用されているが、ガラス質の結合部を
有するものでは800℃における強度が常温の強度の1
/3以下に低下するなど高温の強度が低く、粘土による
結合部を有するものは常温の強度も低いという問題があ
る。
These filters usually use glass or clay joints, but those with glass joints have a strength at 800°C that is 1/2 the strength at room temperature.
There is a problem in that the strength at high temperatures is low, such as a decrease of 1/3 or less, and the strength at room temperature is also low in those with clay joints.

一方、市販されている合成コーディエライトは大抵気孔
率の大きいものであり、市販の骨材を入手してセラミッ
クスフィルタを試作しても気孔率が大きく、かつ通気圧
損が大きいものとなり、通気圧損を小さくするため気孔
率を大きくすると実用性のある強度が維持できないとい
う問題があった。
On the other hand, commercially available synthetic cordierite usually has a high porosity, and even if a ceramic filter is prototyped using commercially available aggregate, the porosity will be large and the ventilation pressure loss will be large. If the porosity is increased to reduce the porosity, there is a problem that practical strength cannot be maintained.

コーディエライト質フィルタを高温かつ腐食性の雰囲気
下で長期間利用するためには、信頼性の確保のため、常
温においてはちちろん高温においても強度が大きく、耐
熱衝撃性に優れ、かつ目詰まりしにくく、通気圧損が小
さいことの他に、NOxやSOxなどの腐食性物質を含
むガスを除塵するため、対腐食性、特に耐酸性に優れた
セラミックスフィルタが必要となっている。
In order to use cordierite filters for long periods of time in high-temperature and corrosive atmospheres, in order to ensure reliability, they must be strong not only at room temperature but also at high temperatures, have excellent thermal shock resistance, and be resistant to clogging. In addition to being difficult to clean and having low ventilation pressure loss, a ceramic filter is required that has excellent corrosion resistance, especially acid resistance, in order to remove dust from gases that contain corrosive substances such as NOx and SOx.

本発明の目的は従来技術が有していた前述のコーディエ
ライト質セラミックスフィルタの問題点を解消し、フィ
ルタの通気圧損を小さくするとともに、耐熱性と実用性
のある強度を有し、かつ耐腐食性に優れたコーディエラ
イト質ガス用フィルタおよびその製造方法を提供しよう
とするものである。
The purpose of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned cordierite ceramic filters that the prior art had, to reduce the ventilation pressure loss of the filter, and to have heat resistance and practical strength. The present invention aims to provide a cordierite gas filter with excellent corrosivity and a method for manufacturing the same.

[発明の構成] 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、本発明のコーディエライト質ガス用フィルタは、50
 wt%以上の、見掛は気孔率が10%以下である粒径
74μm以上のコーディエライト質骨材と結合部から構
成され、前記結合部の主成分がシリカ(Stow)とア
ルミナ(Altos)であり、かつ酸化リチウム(Li
、O)を全体の重量にたいして0.05〜1  wt%
含むことを特徴とする。
[Structure of the Invention] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the cordierite gas filter of the present invention has a filter of 50
It is composed of cordierite aggregate with a grain size of 74 μm or more and an apparent porosity of 10% or less, and a bonding part, and the main components of the bonding part are silica (Stow) and alumina (Altos). and lithium oxide (Li
, O) in an amount of 0.05 to 1 wt% based on the total weight.
It is characterized by containing.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの好ましい
態様では、酸化リチウムをフィルタ全体の重量たいして
0.2〜0.6 wt%含む。
In a preferred embodiment of the cordierite gas filter of the present invention, lithium oxide is contained in an amount of 0.2 to 0.6 wt% based on the weight of the entire filter.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、コーディエライト質骨材が概ねコーディ
エライト組成(2MgO・2Al!015SiO3)を
有するガラスから結晶化されたコーディエライト質骨材
である。
In another preferred embodiment of the cordierite gas filter of the present invention, the cordierite aggregate is a cordierite aggregate crystallized from glass having an approximately cordierite composition (2MgO.2Al!015SiO3). It is.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、コーディエライト質骨材が、コーディエ
ライト質骨材に、アルミナゾル、シリカゾル、チタニア
ゾル、ジルコニアゾルあるいはこれらの2種以上の混合
液を含浸させたものであり、焼成したとき見掛は気孔率
が10%以下となるものである。
In another preferred embodiment of the filter for cordierite gas of the present invention, the cordierite aggregate contains alumina sol, silica sol, titania sol, zirconia sol, or a mixture of two or more thereof. The material is impregnated with porosity and has an apparent porosity of 10% or less when fired.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様ではフィルタ材の気孔率が35%以上であり、
かつ800℃における曲げ強度が75 Kg/cm2以
上である。
In another preferred embodiment of the filter for cordierite gas of the present invention, the porosity of the filter material is 35% or more,
And the bending strength at 800°C is 75 Kg/cm2 or more.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、前記結合部中に、フィルタ全体の重量に
たいして0.5〜12wt%のTiOxおよび/または
ZrO□が添加されている。
In another preferred embodiment of the cordierite gas filter of the present invention, 0.5 to 12 wt% of TiOx and/or ZrO□ is added to the joint portion based on the weight of the entire filter.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、フィルタの形状が肉厚5mm以上の管状
体である。
In another preferred embodiment of the filter for cordierite gas of the present invention, the filter has a tubular shape with a wall thickness of 5 mm or more.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
では、 50wt%以上の、見掛は気孔率が10%以下
である粒径74μm以上590μm以下のコーディエラ
イト質骨材に、フィルタ全体の重量にたいして酸化リチ
ウムが0.05〜1wt%となるように、酸化リチウム
を含む粉末と粘土および粒径が74μmより小さいコー
ディエライト粉末を配合した結合部を形成する粉末原料
を合わせて混合し、有機質の結合剤を加えて、成形焼成
することを特徴とする特 城強ツ′ 本発明のコープイエライ′ト質ガス用フィルタの製造方
法の好ましい態様では、見掛は気孔率が10%以下のコ
ーディエライト質骨材が、マグネシア、アルミナおよび
珪砂を概ねコーディエライト組成 (2MgO・2A1
10.・5SiO2)となるように調合し、電気溶融し
、急冷却してガラスとした後、熱処理により結晶化した
ものである。
In the method for manufacturing a filter for cordierite gas of the present invention, 50 wt% or more of cordierite aggregate with an apparent porosity of 10% or less and a particle size of 74 μm or more and 590 μm or less is added to the cordierite aggregate, which is the weight of the entire filter. Powder containing lithium oxide, clay and cordierite powder with a particle size of less than 74 μm are mixed together to form a bonding powder raw material such that the lithium oxide content is 0.05 to 1 wt%. In a preferred embodiment of the method for manufacturing a filter for a carbonaceous gas of the present invention, the filter is formed by adding a binder and then molding and firing. The light aggregate consists of magnesia, alumina, and silica sand with a roughly cordierite composition (2MgO・2A1
10.・5SiO2), electrically melted, rapidly cooled to form glass, and then crystallized by heat treatment.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、酸化リチウムを含む粉末がβ
スボジュウメン粉末である。
In another preferred embodiment of the method for producing a filter for cordierite gas of the present invention, the powder containing lithium oxide is β
It is Subojumen powder.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、原料中に燃焼し焼失すること
により気孔を形成する気孔付与材として、コークス粉末
を混合する。
In another preferred embodiment of the method for manufacturing a cordierite gas filter of the present invention, coke powder is mixed into the raw material as a pore-providing material that forms pores by burning and burning out the raw material.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、フィルタの成形を金属製芯型
とパイプ状ゴム外型を用いてアイソスタチックプレスに
より行ない、管状に成形する。
In another preferred embodiment of the method for producing a cordierite gas filter of the present invention, the filter is formed into a tubular shape by isostatic pressing using a metal core mold and a pipe-shaped rubber outer mold.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、焼成を1310〜1380℃
の温度範囲において行なう。
In another preferred embodiment of the method for producing a filter for cordierite gas of the present invention, the firing is carried out at a temperature of 1310 to 1380°C.
The test shall be carried out within the temperature range of

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
において、用いるコーディエライト質骨材の見掛は気孔
率を1(1%以下とする理由は、フィルタの通気圧損を
低くするのに有効なためであり、見掛は気孔率が10%
以上あると通気圧損が大きくなるからである。
In the method for producing a filter for cordierite gas of the present invention, the apparent porosity of the cordierite aggregate used is 1 (1% or less) because it is effective for lowering the ventilation pressure loss of the filter. The apparent porosity is 10%.
This is because if it is more than that, the ventilation pressure loss will increase.

また、コーディエライト質骨材の見掛は気孔率を10%
以下とすることにより、コーディエライト質骨材の強度
が大きくなり、結果としてフィルタ自体の強度も大きく
なるという効果がある。
In addition, the apparent porosity of cordierite aggregate is 10%.
The following has the effect that the strength of the cordierite aggregate is increased, and as a result, the strength of the filter itself is also increased.

粒子径が74μm以上(篩の200メツシユを通過しな
い粒度)のコーディエライト、・質骨材を50wt%以
上配合する理由は、粒子径が74μm以上の骨材が数μ
m以上のガス用フィルタに適した大きさの気孔を形成す
るのに有用なためであり、これを50wt%以上配合す
るのは、フィルタとしての使用を可能とする通気性をも
たらすのに少なくとも必要な気孔を付与するためであり
、粒子径が74μm以上の骨材が50wt%以下では、
焼成時の収縮が大きくなり、焼成時にフィルタが歪み易
く、気孔率が小さくなって通気圧損が大きくなるので好
ましくない。
The reason for blending cordierite with a particle size of 74 μm or more (particle size that does not pass through a 200-mesh sieve) and 50 wt% or more of solid aggregate is that the aggregate with a particle size of 74 μm or more is a few μm.
This is because it is useful for forming pores of a size suitable for filters for gases of m or more, and blending 50 wt% or more of this is at least necessary to provide air permeability that allows use as a filter. This is to provide large pores, and if the aggregate with a particle size of 74 μm or more is less than 50 wt%,
This is not preferable because the shrinkage during firing becomes large, the filter is easily distorted during firing, the porosity becomes small, and the ventilation pressure loss becomes large.

また、コーディエライト質骨材を70wt%以上配合す
ると焼成収縮が小さくなるとともに気孔率が増し、かつ
通気圧損が小さ(なるので更に好ましい。
Further, it is more preferable to mix 70 wt % or more of cordierite aggregate, as this reduces firing shrinkage, increases porosity, and reduces ventilation pressure loss.

ここにおいて残余は通常微細な粉末として配合され、焼
成後のフィルタでは、コーディエライト質骨材の結合部
を形成する。
Here, the residue is usually incorporated as a fine powder and forms the cordierite aggregate bond in the filter after firing.

この結合部は、焼結して強度を付与するために耐火度が
コーディエライト質骨材よりやや低く、骨材との間に生
じる熱応力が大きくならないように熱膨張率がコーディ
エライト質骨材に近いものとするのが好ましい。
This joint is sintered to provide strength, so its fire resistance is slightly lower than that of cordierite aggregate, and the coefficient of thermal expansion is lower than that of cordierite aggregate, so that the thermal stress that occurs between it and the aggregate does not become large. It is preferable to use something close to aggregate.

フィルタ材の強度を大きくするには、結合部は焼成の際
一部ガラスが形成されるような組成とするのが良い。
In order to increase the strength of the filter material, it is preferable that the composition of the bonded portion is such that glass is partially formed during firing.

粘土を結合部を形成する粉末原料中に配合するのは、結
合部の成分として必要なアルミナとシリカを主成分とし
て含むと同時に、成形性の向上に効果があるためである
The reason why clay is blended into the powder raw material for forming the joint is that it contains alumina and silica as main components necessary for the joint, and at the same time is effective in improving moldability.

結合部中にアルミナとシリカの他に酸化リチウムを含む
と、焼成時に部分的にガラスが生成し、耐火度が骨材よ
り少々小さく、かつ熱膨張率が骨材のコーディエライト
に近い結合部となり、低気孔率のコーディエライト質骨
材との組み合わせにより、常温は勿論、800℃の高温
下においても十分な強度を保持するフィルタが得られる
という効果が得られる。
If the joint contains lithium oxide in addition to alumina and silica, glass will partially form during firing, resulting in a joint whose fire resistance is slightly lower than that of the aggregate, and whose coefficient of thermal expansion is close to that of the cordierite aggregate. By combining it with cordierite aggregate having a low porosity, it is possible to obtain a filter that maintains sufficient strength not only at room temperature but also at a high temperature of 800°C.

フィルタ材中の酸化リチウムの(Litu)の含有量は
0.05〜l wt%(βスポジューメンとしては1〜
20wt%を配合することに相当する)であり、0.0
5wt%以下では強度のある焼結体が得られず、1wt
%以上では、コーディエライト質セラミックスフィルタ
の耐熱性が損なわれるため好ましくない。
The content of lithium oxide (Litu) in the filter material is 0.05 to 1 wt% (1 to 1% as β spodumene)
20wt%) and 0.0
If it is less than 5wt%, a strong sintered body cannot be obtained;
% or more is not preferable because the heat resistance of the cordierite ceramic filter is impaired.

酸化リチウム(Liミオ)を含む結合部により、高温で
も強度を保持するフィルタが得られる理由は、コーディ
エライトとβ−スポジューメン(Li20・AltO1
4SiOりの間の相関係が複雑こともあって(素木洋−
ファインセラミックスP3101976技報堂)明白で
ないが、以下のように推定している。
The reason why a filter that maintains its strength even at high temperatures is obtained by a bond containing lithium oxide (Li myo) is because cordierite and β-spodumene (Li20・AltO1
The correlation between 4SiO and 4SiO is complicated (Hiroshi Motoki).
Fine Ceramics P3101976 Gihodo) Although it is not clear, it is estimated as follows.

本発明の酸化リチウム(Limb)を含みアルミナ(A
t*Om )とシリカ(Sin、)を主成分とするフィ
ルタの結合部の成分は、焼成時にかなりの部分がガラス
化して骨材間に強固な結合を生じる。このガラス中には
大部分の酸化リチウムが含まれ骨材と比べて低融点にな
っており、ガラス中にはその後の冷却により結晶が生成
する。
Alumina (A) containing lithium oxide (Limb) of the present invention
A considerable portion of the components of the bonding part of the filter, which are mainly composed of t*Om ) and silica (Sin, ), becomes vitrified during firing to form a strong bond between the aggregates. This glass contains most of lithium oxide and has a lower melting point than the aggregate, and crystals form in the glass when it is cooled afterwards.

生成した結晶は低熱膨張率となっており、結合部全体と
してはコーディエライト質骨材に近い熱膨張率を有して
いて、室温に冷却された状態でも冷却時に骨材との間の
熱膨張差により生じる残留歪が小さく、室温における強
度が大きいコーディエライト質セラミックスフィルタが
得られる。
The generated crystals have a low coefficient of thermal expansion, and the joint as a whole has a coefficient of thermal expansion close to that of cordierite aggregate. A cordierite ceramic filter with low residual strain caused by differential expansion and high strength at room temperature can be obtained.

結合部を形成する粉末原料にβスポジューメンを加える
のは、酸化リチウムの偏在を避けるのに都合が良いのと
、βスポジューメンがそのままフィルタ材中に残留して
も結合部全体の熱膨張率を小さくする効果があるためで
あり、コーディエライト粉末を加えるのは結合部の熱膨
張率を骨材の熱膨張率に近付けるのに好ましいからであ
る。
Adding β-spodumene to the powder raw material that forms the joint is convenient for avoiding uneven distribution of lithium oxide, and even if β-spodumene remains in the filter material, it reduces the coefficient of thermal expansion of the entire joint. This is because the addition of cordierite powder is preferable to bring the coefficient of thermal expansion of the bonded portion close to that of the aggregate.

また、1000℃程度の高温になっても、相対的に結晶
成分の多い結合部となっているため殆ど軟化することな
く強度が保持される。
Furthermore, even at high temperatures of about 1000° C., the bonded portions have a relatively large amount of crystalline components, so the strength is maintained without softening.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
において、ガラスから結晶化したコーディエライト質骨
材を用いるのが好ましい理由は、この骨材が手の込んだ
工程を要するとしても、特に気孔率の小さい骨材が得ら
れること、および通常の焼成によるコーディエライト質
骨材と比べて熱膨張率が約%と小さいため、フィルタ材
の熱膨張率が小さく耐熱衝撃性が特に優れたコーディエ
ライト質ガス用フィルタが得られるので都合が良く、骨
材が緻密なので耐腐食性にも優れたフィルタとなって、
高温の特に厳しい雰囲気中での使用に適するコーディエ
ライト質ガス用フィルタが製造できるためである。
The reason why it is preferable to use cordierite aggregate crystallized from glass in the method for manufacturing a cordierite gas filter of the present invention is that even though this aggregate requires an elaborate process, Because it is possible to obtain aggregate with a low coefficient of thermal expansion, and because the coefficient of thermal expansion is approximately % smaller than that of cordierite aggregate produced by normal firing, it is possible to obtain a cordierite filter material with a low coefficient of thermal expansion and particularly excellent thermal shock resistance. It is convenient because it provides a filter for elite gases, and the dense aggregate makes it a filter with excellent corrosion resistance.
This is because a cordierite gas filter suitable for use in a particularly harsh atmosphere at high temperatures can be manufactured.

このガラスから結晶化するコーディエライト質骨材の原
料には、マグネシアクリンカ−、バイヤーアルミナ、珪
砂などが好ましく使用でき、その製造は、例えば特公昭
57−20269に開示されているように、−旦急冷却
してガラスとしたものを加熱処理して結晶化すると良い
Magnesia clinker, Bayer alumina, silica sand, etc. can be preferably used as raw materials for the cordierite aggregate crystallized from this glass. It is best to quickly cool the glass and then heat it to crystallize it.

また合成コーディエライト質骨材としては、滑石と粘土
よび水酸化アルミニウムを原料とする焼結晶が好ましく
使用できる。
As the synthetic cordierite aggregate, baked crystals made from talc, clay, and aluminum hydroxide are preferably used.

見掛気孔率が10%以下のコーディエライト質骨材を得
るには、通常の合成コーディエライトの製造段階で十分
に焼き締めるのが経済的であり、ジルコン粉末を添加し
て焼結性を向上した原料を用いてもよい。
In order to obtain cordierite aggregates with an apparent porosity of 10% or less, it is economical to sufficiently sinter and compact the synthetic cordierite during the manufacturing stage of normal synthetic cordierite, and add zircon powder to improve sinterability. Raw materials with improved properties may also be used.

市販品として入手できる合成コーディエライトは、大抵
気孔率が10%より大きく、そのままでは本発明のコー
ディエライト質ガス用フィルタの骨材として使用できな
い。
Commercially available synthetic cordierite usually has a porosity greater than 10% and cannot be used as is as an aggregate for the cordierite gas filter of the present invention.

このため再度焼成して緻密化する方法ちあるが、種々検
討した結果、見掛は気孔率のそれほど大きくない骨材で
は、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、ジルコ
ニアゾルなどのコロイド溶液をコーディエライト質骨材
に含浸することにより、10%以下の見掛は気孔率に転
換が可能であり、気孔率を10%以下にできれば本発明
のコーディエライト質ガス用フィルタの骨材に問題なく
利用でき、製造したフィルタは通気圧損が小さく強度も
大きいいものになる。
For this reason, there is a method of re-firing to make it densified, but after various studies, we found that for aggregates whose apparent porosity is not so large, colloidal solutions such as alumina sol, silica sol, titania sol, and zirconia sol can be used to make cordierite bones. By impregnating the material, the apparent porosity of 10% or less can be converted to porosity, and if the porosity can be reduced to 10% or less, it can be used as the aggregate of the cordierite gas filter of the present invention without any problems. The manufactured filter has low ventilation pressure loss and high strength.

コロイド溶液を十分含浸するには減圧を利用するのが好
ましく、骨材を乾燥後繰り返して含浸を行ってさらに緻
密化することも可能である。
It is preferable to use reduced pressure to sufficiently impregnate the colloidal solution, and it is also possible to repeat the impregnation after drying the aggregate to further densify it.

本発明の目的には、コロイド溶液を骨材に含浸後、コー
ディエライト質骨材に含浸したコロイド溶液を一度ゲル
化あるいは乾燥すればそのまま骨材として利用できる。
For the purpose of the present invention, after impregnating aggregate with a colloidal solution, once the colloidal solution impregnated into cordierite aggregate is gelled or dried, it can be used as is as aggregate.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタでは、骨材
の見掛気孔率が10%以下という条件は、焼成後の状態
で達成されている必要がある。
In the cordierite gas filter of the present invention, the condition that the aggregate has an apparent porosity of 10% or less must be achieved in the state after firing.

しかし、例えば管状のフィルタに成形した後に、これら
のコロイド水溶液を含浸すると、フィルタ中おいて気体
の流路として利用されるべき気孔を塞ぐことになり、通
気圧損の大きいフィルタになるので好ましくない。
However, impregnating these colloid aqueous solutions after forming a tubular filter, for example, will block the pores in the filter that should be used as gas flow paths, resulting in a filter with a large ventilation pressure loss, which is not preferable.

コーディエライト質骨材の見掛は気孔率を10%以下に
すると通気圧損が小さくなる理由は、およそ以下のとお
りであると推測している。
The reason why the ventilation pressure loss decreases when the apparent porosity of the cordierite aggregate is set to 10% or less is presumed to be as follows.

先ず、セラミックスのフィルタ中を通過するガスの流れ
が、粉体の充填層中を通過する流体の流れを表す式(K
ozeny−Carmanの式)で近似できるとすると
、フィルタ中を通過するガスが層流の場合、フィルタを
隔てての通気圧損ΔPは次式で表わされる(Fine 
Particle Measure−went  、C
1yde  Orr  Jr、et al、Chapt
er  7.TheMacmillan  Co、Ne
w  York  1959  )@”’v”JgcL
/2μuL−)(ΔP/L) [t ”/(1−E )
”]ここで、Svは固体の単位容積あたりの表面積であ
り、g、は重力定数、Lはフィルタの厚さ、μはガスの
粘性、Uはガスの見掛けの速度、し、はフィルタ中にお
ける曲がりくねったキャピラリーの長さ、εは気孔率で
あり、近似的にuC・(u/ε)(L、/L)の関係が
ある。
First, the flow of gas passing through a ceramic filter is expressed by the equation (K
If the gas passing through the filter is a laminar flow, the ventilation pressure loss ΔP across the filter is expressed by the following equation (Fine
Particle Measure-went, C
1yde Orr Jr, et al, Chapter
er 7. TheMacmillan Co, Ne
w York 1959) @”'v”JgcL
/2μuL-)(ΔP/L) [t''/(1-E)
”] where Sv is the surface area per unit volume of the solid, g is the gravitational constant, L is the thickness of the filter, μ is the viscosity of the gas, U is the apparent velocity of the gas, and is the velocity in the filter. The length of the meandering capillary, ε, is the porosity, and approximately has a relationship of uC·(u/ε)(L, /L).

即ち、フィルタを通過するガスの通気圧損は単位体積中
の粒子の表面積の2乗に比例すると近似できるので、フ
ィルタの通気圧損の低減のためには、フィルタ内に形成
される単位体積中の粒子の表面積を必要最小限の大きさ
にすることにより通気圧損を低減出来ることになる。
In other words, the ventilation pressure loss of gas passing through a filter can be approximated as being proportional to the square of the surface area of particles in a unit volume. Therefore, in order to reduce the ventilation pressure loss of a filter, it is necessary to increase the By reducing the surface area to the minimum necessary size, the ventilation pressure loss can be reduced.

また、焼結体においては見掛は気孔率が10%以下にな
ると通気率が殆ど無視しつる程度に小さくなる(多孔材
料 近藤連−纏 技報堂出版(株) 1973)ため、
気孔率が10%以下となった粒子内の気孔は通気に関与
しなくなり、通気圧損の原因とならなくなる。
In addition, in sintered bodies, when the apparent porosity is less than 10%, the air permeability becomes almost negligible and becomes small (Porous Materials, Kondo Ren-Mato, Gihodo Publishing Co., Ltd., 1973).
The pores in the particles whose porosity is 10% or less do not participate in ventilation and do not cause ventilation pressure loss.

即ち、主に骨材の表面と骨材の間の組織中に形成される
表面積によって通気圧損が決まることになり、通気圧損
の小さいフィルタが製造できると考えられる。
That is, the ventilation pressure loss is mainly determined by the surface area of the aggregate and the surface area formed in the tissue between the aggregates, and it is considered that a filter with small ventilation pressure loss can be manufactured.

ガス用フィルタとしては、逆洗再生を繰返し行なう都合
上肉厚を余り薄くすると逆洗のガス圧力により破損する
ので、管状体の場合肉厚は5mm以上あるのが好ましい
In the case of a tubular body, the wall thickness of the gas filter is preferably 5 mm or more, since if the wall thickness is made too thin, it will be damaged by the gas pressure of backwashing due to repeated backwashing and regeneration.

通気性をさらによくして通気圧損を小さくするには、焼
成時に焼失して、気孔を形成する気孔付与材を原料に混
入するのがよく、気孔付与材としては、不純物が比較的
少ないので着色が避けられ入手が容易、かつ適度に固く
て成形性に悪影響を及ぼさないコークス粉末、特にピッ
チコークス粉末を混入するのが好ましい。
In order to further improve air permeability and reduce ventilation pressure loss, it is best to mix into the raw material a pore-imparting material that is burned off during firing and forms pores. It is preferable to mix in coke powder, especially pitch coke powder, which is easy to obtain, is suitably hard, and does not adversely affect moldability.

原料中に有機質の結合剤を混入するのは、生成形体に強
度を付与して成形を容易にし、生成形体の持ち運びに際
して破損を避けることが主な目的であるが、有機質の結
合剤の混入は気孔率の増大にも寄与する。
The main purpose of mixing an organic binder into raw materials is to impart strength to the formed body, making it easier to mold, and to avoid damage when transporting the formed body. It also contributes to increasing porosity.

フィルタの成形方法としては、アイソスタチックプレス
成形、半湿式突き固め成形、押し出し成形などが採用で
き、これらのうちアイソスタチックプレス成形は、従来
緻密な焼結体を製造するのに適する成形方法として多用
されており、多孔質のフィルタの成形方法として利用さ
れている例が見当たらないが、乾燥工程を省略でき、大
型の管状フィルタの成形も可能であり、生産性も良いの
でフィルタの製造にも好ましい成形方法である。
Isostatic press molding, semi-wet tamping molding, extrusion molding, etc. can be used as the filter molding method. Of these, isostatic press molding is a molding method that is conventionally suitable for manufacturing dense sintered bodies. Although there are no examples of it being used as a method for forming porous filters, it is possible to omit the drying process, it is possible to form large tubular filters, and the productivity is good, so it is suitable for manufacturing filters. is also a preferred molding method.

焼成はトネルキルンによることが多いが、シャツトルキ
ルンなどでもよく、焼成温度範囲は1310〜1380
℃とするのが好ましい。
Firing is often carried out in a tunnel kiln, but a shuttle kiln may also be used, and the firing temperature range is 1310 to 1380.
It is preferable to set it as ℃.

焼成温度が1310℃より低いと、焼結不足となって強
度が小さくなり、1380℃より高いと焼成時にフィル
タの自重により変形したり、焼結過剰で気孔率が小さく
なってしまうので好ましくない。
If the firing temperature is lower than 1,310°C, the strength will be reduced due to insufficient sintering, and if it is higher than 1,380°C, the filter will deform due to its own weight during firing, and the porosity will decrease due to excessive sintering, which is not preferable.

見掛は気孔率を35%以上とする理由は、フィルタとし
て実用性のある通気性を得る上で好ましいためであり、
800℃における曲げ強度の75Kg/cm”という値
は見掛は気孔率が35%以上のコーディエライト貿セラ
ミックスフィルタにおいては前例のない大きさであり、
フィルタの信頼性の向上の点で好ましいためである。
The reason why the apparent porosity is set to 35% or more is because it is preferable to obtain practical air permeability as a filter.
The bending strength of 75 Kg/cm at 800°C is unprecedented for a cordierite trade ceramic filter with an apparent porosity of 35% or more.
This is because it is preferable in terms of improving the reliability of the filter.

こうして得られた高温でも強度の大きいコーディエライ
ト質セラミックスフィルタは、しかしながら実際に高温
下で使用した後、室温の曲げ強度を調べた所、強度が低
下していることが分かった。
However, when the thus obtained cordierite ceramic filter, which has high strength even at high temperatures, was actually used at high temperatures and its bending strength at room temperature was examined, it was found that the strength had decreased.

その理由は今の所明白でないが、強度の低下があるとき
には、結合部中にβスポジューメンの結晶の存在がX線
粉末回折により検出された。 即ち、結合部中の何らか
の組織変化に起因して強度の低下が生じるものと考えら
れる。
The reason for this is not clear at present, but when there is a decrease in strength, the presence of β-spodumene crystals in the bond was detected by X-ray powder diffraction. That is, it is considered that the strength decreases due to some kind of tissue change in the joint.

この結合部にZrO*および/またはTi02I5I2
分を添加するのは結晶核となりつるこれらの成分を添加
して結合部の結晶化を促進せしめ、結合部中に存在する
ガラスを焼成の冷却時に結晶化して安定な状態にするこ
とを狙ったものである。
ZrO* and/or Ti02I5I2 are added to this bond.
The purpose of adding these ingredients is to promote the crystallization of the joint by adding these components that act as crystal nuclei, and to crystallize the glass present in the joint during cooling during firing to create a stable state. It is something.

これらの成分の添加により焼成後にはフィルタの結合部
中にX線粉末回折で確実にβスボジュメン結晶の存在が
確認され、この結果、初期強度は添加しないものと比べ
て少々犠牲になるが、添加しないもののように使用時に
強度低下の傾向を認めず、安定した強度を示し、繰り返
し信頼して使用できるコーディエライト質セラミックフ
ィルタが得られた。
Due to the addition of these components, the presence of β-subodumene crystals was definitely confirmed by X-ray powder diffraction in the bonded part of the filter after firing, and as a result, the initial strength was slightly sacrificed compared to that without addition, but with addition A cordierite ceramic filter was obtained that exhibited stable strength and could be used repeatedly and reliably, without any tendency for strength to decrease during use, unlike those that do not.

ここにおいて、Zr0tおよび/またはTi0aの添加
量は、フィルタ材中の総量で0.5〜12wt%、特に
1〜10wt%とするのが好ましく、0、5wt%以下
では強度を安定化する効果が殆ど得られず、また12w
t%以上ではフィルタの熱膨張率が大きくなり、耐熱衝
撃性が損なわれることになって好ましくない。
Here, the amount of Zr0t and/or Ti0a added is preferably 0.5 to 12 wt%, particularly 1 to 10 wt% in total in the filter material, and if it is less than 0.5 wt%, the effect of stabilizing the strength is I didn't get much, and 12w
If it exceeds t%, the coefficient of thermal expansion of the filter becomes large, which impairs thermal shock resistance, which is not preferable.

以下本発明を実施例により更に説明する。The present invention will be further explained below with reference to Examples.

[実施例] コーディエライト質骨材としてa、b、c。[Example] a, b, c as cordierite aggregates.

d+ er f+ gの7種類を準備した。Seven types of d+er f+g were prepared.

a、マグネシア、アルミナおよび珪砂を2MgQ・2A
I*015SiOsのコーディエライト組成になるよう
に調合したものをカーボン電極を用いて電気溶融し、融
液を水中に注入して急冷して、コーディエライト組成の
ガラスとし、取り出して破砕し粒状のガラスとした。
a, magnesia, alumina and silica sand 2MgQ・2A
A mixture of I*015SiOs having a cordierite composition is electrically melted using a carbon electrode, and the melt is poured into water and rapidly cooled to form a cordierite composition glass, which is then taken out and crushed into granules. It was made of glass.

これを台車に乗せてトンネルキルンに通し、約1380
℃で10時間熱処理して結晶化せしめた。
This was put on a trolley and passed through a tunnel kiln, which produced approximately 1,380
It was heat-treated at ℃ for 10 hours to crystallize it.

これを更に砕いて分級し、74〜590μmを取り出し
た。この骨材の平均粒径は270μmで、見掛は気孔率
は3%であった。
This was further crushed and classified, and particles of 74 to 590 μm were taken out. The average particle size of this aggregate was 270 μm, and the apparent porosity was 3%.

b、滑石、粘土、水酸化アルミニウムおよびジルコンの
微粉末を化学成分で2MgO・2AlzO* ’5Si
O□を主成分とし、3wt%のZrO*を含むコーディ
エライト組成に調合し、調合した生原料の100重量部
に対して2重量″部のメチルセルローズと適当量の水を
加えて混練し、外径約30mmの棒状体に押出し成形し
た。
b, talc, clay, aluminum hydroxide and zircon fine powder as chemical components 2MgO・2AlzO* '5Si
A cordierite composition containing O□ as the main component and 3 wt% ZrO* was prepared, and 2'' parts by weight of methyl cellulose and an appropriate amount of water were added to 100 parts by weight of the prepared raw material and kneaded. , extrusion molded into a rod-shaped body with an outer diameter of about 30 mm.

棒状体を乾燥後、台車に載せてトンネルキルンに通し、
最高温度1360℃で10時間保持し、合成コーディエ
ライトを得た。これを更に粉砕して分級し、74〜59
0μmを取り出した。
After drying the rod-shaped body, it is placed on a trolley and passed through a tunnel kiln.
The maximum temperature was maintained at 1360° C. for 10 hours to obtain synthetic cordierite. This is further crushed and classified, and 74 to 59
0 μm was taken out.

この骨材の平均粒径は265μmで、見掛は気孔率は7
%であった。
The average particle size of this aggregate is 265 μm, and the apparent porosity is 7.
%Met.

C1滑石、粘土および水酸化アルミニウムの微粉末を概
ね2MgO・2A1tOs’5SiOiのコーディエラ
イト組成となるように調合し、調合生原料100重量部
に対して2重量部のメチルセルローズと適当量の水を加
えて混練し、外径約30+++n+の棒状体に押出し成
形した。
Fine powders of C1 talc, clay, and aluminum hydroxide are mixed to give a cordierite composition of approximately 2MgO・2A1tOs'5SiOi, and 2 parts by weight of methyl cellulose and an appropriate amount of water are added to 100 parts by weight of the raw raw material. was added, kneaded, and extruded into a rod-shaped body having an outer diameter of about 30+++n+.

乾燥後台車に載せてトンネルキルンに通し、最高136
0℃で10時間保持し、合成コーディエライトを得た。
After drying, it is placed on a trolley and passed through a tunnel kiln to a maximum of 136
The mixture was kept at 0°C for 10 hours to obtain synthetic cordierite.

 これを更に粉砕して分級し、74〜590μ履を取り
出した。
This was further crushed and classified, and 74 to 590 micron shoes were taken out.

この骨材の平均粒径は250μmで、見掛は気孔率は1
2%であった。
The average particle size of this aggregate is 250 μm, and the apparent porosity is 1.
It was 2%.

d、市販品の合成コーディエライト骨材を粉砕して分級
し、74〜590μmを取り出した。
d. Commercially available synthetic cordierite aggregate was crushed and classified, and particles of 74 to 590 μm were taken out.

この粗粒子の平均粒径は230μで、見掛は気孔率は3
0%であった。
The average particle size of these coarse particles is 230μ, and the apparent porosity is 3.
It was 0%.

e、cで得られたコーディエライト質骨材にアルミナゾ
ルを含浸し、減圧下で含浸し、乾燥した。 この骨材を
1000℃で加熱した後の見掛は気孔率は8%であった
The cordierite aggregate obtained in steps e and c was impregnated with alumina sol, impregnated under reduced pressure, and dried. After heating this aggregate at 1000°C, the apparent porosity was 8%.

f+g’cで得られたコーディエライト質骨材にそれぞ
れシリカゾルとチタニアゾルを減圧下で含浸し、乾燥し
た。
The cordierite aggregate obtained in f+g'c was impregnated with silica sol and titania sol under reduced pressure and dried.

これらの骨材を1000℃で加熱した後の見掛は気孔率
はそれぞれ7%と8%であった。
After heating these aggregates at 1000°C, the apparent porosity was 7% and 8%, respectively.

βスポジューメンの粉末は以下の様にして調製した。ロ
ウ石と炭酸リチウムの粉末をそれぞれ85wt%と15
wt%の割合で混合し、更に湿式で混合粉砕した。この
フィルタケーキを乾燥後電気炉中で1150℃の温度で
焼成してβスポジューメンを合成し、これを微粉砕して
325メツシユの篩を通した。
β-spodumene powder was prepared as follows. 85 wt% and 15 wt% of waxite and lithium carbonate powder, respectively.
They were mixed at a ratio of wt%, and further mixed and pulverized using a wet method. After drying, this filter cake was baked at a temperature of 1150° C. in an electric furnace to synthesize β-spodumene, which was pulverized and passed through a 325 mesh sieve.

8〜gの7種類のコーディエライト質骨材を用い、第1
表および第2表に示した条件により、管状のコーディエ
ライト質ガス用フィルタを試作した。
Using 8 to 7 types of cordierite aggregates, the first
A tubular cordierite gas filter was prototyped under the conditions shown in Tables 1 and 2.

第1表の実施例および比較例は、骨材の気孔率の多少と
骨材の配合量の多少が主にフィルタ特性に及ぼす効果を
調べたものである。
In the Examples and Comparative Examples shown in Table 1, the effects of the porosity of the aggregate and the amount of aggregate mixed mainly on the filter characteristics were investigated.

この例では結合部に粘土10重量%のほか同材質のコー
ディエライト微粉末を10〜25wt%およびβスボジ
ュメン微粉末を5wt%加えたものを用い、この混合物
100重量部に対して、気孔付与材として粒度が20〜
100μのピッチコークス粉末を25重量部加え、有機
結合材としてフェノール樹脂の50wt%水溶液を5重
量部加えて混合し、110℃で乾燥した後解砕して粒径
3mm以下の粒状原料とした。
In this example, in addition to 10% by weight of clay, 10 to 25% by weight of fine cordierite powder of the same material and 5% by weight of fine β-subodumene powder were added to the bonding part, and pores were added to 100 parts by weight of this mixture. The grain size of the material is 20~
25 parts by weight of 100 μm pitch coke powder were added, and 5 parts by weight of a 50 wt% aqueous solution of phenolic resin as an organic binder were added and mixed, dried at 110° C., and then crushed to obtain a granular raw material with a particle size of 3 mm or less.

この原料を用いてアイソスタチックプレスで1000に
g/cm”の圧力により、外径約170 mm、内径約
140011%長さ約850mmの管状体を成形した。
Using this raw material, a tubular body having an outer diameter of about 170 mm and an inner diameter of about 1400 mm and a length of about 850 mm was formed using an isostatic press at a pressure of 1000 g/cm''.

この管状の成形体を電気炉中で最高温度1320℃で5
時間焼成し、管状のコーディエライト質フィルタを得た
This tubular molded body was heated to a maximum temperature of 1320°C for 5 minutes in an electric furnace.
After firing for several hours, a tubular cordierite filter was obtained.

焼成をトンネルキルンで行う場合には約1350℃で焼
成する時はぼ同様の焼結状態のフィルタが得られた。
When firing was carried out in a tunnel kiln, a filter in almost the same sintered state was obtained when firing at about 1350°C.

それぞれの管状コーディエライト質フィルタについて調
べた特性を第1表に併せて示した。
The characteristics investigated for each tubular cordierite filter are also shown in Table 1.

また、その他の実施例および比較例についても第1表に
示す条件の他は前記と同様の条件により管状のフィルタ
を試作し、その特性を第1表に示した。
In addition, for other Examples and Comparative Examples, tubular filters were experimentally produced under the same conditions as described above except for the conditions shown in Table 1, and their characteristics are shown in Table 1.

ここで、見掛は気孔率は水浸法により測定し平均気孔径
は水銀ポロシメータにより測定した。
Here, the apparent porosity was measured by a water immersion method, and the average pore diameter was measured by a mercury porosimeter.

また、曲げ強度は14X 20X 100mmの試験片
により、支点間距離7IIIfflの3点曲げ試験で測
定した。
Further, the bending strength was measured by a three-point bending test using a 14×20×100 mm test piece with a distance between fulcrums of 7IIIffl.

耐酸性は室温においてINのHffiSO,水溶液中に
72時間浸漬した後の曲げ強度の変化により調べた。
Acid resistance was examined by changes in bending strength after immersion in IN HffiSO, aqueous solution for 72 hours at room temperature.

さらに、除塵性能は逆洗方式の除塵試験装置により平均
粒径約50μmのベンガラ粉末の塵を40g/Nm”の
濃度となるように空気中に分散させ、雰囲気温度を30
0℃として、空気のフィルタ通過速度5 cm/see
でそれぞれ100時間の試験を行なった。
Furthermore, the dust removal performance was tested by dispersing Red Garlic powder dust with an average particle size of approximately 50 μm in the air to a concentration of 40 g/Nm using a backwash type dust removal test device, and reducing the ambient temperature to 30 g/Nm.
Assuming 0°C, the air passing through the filter speed is 5 cm/see.
Each test was conducted for 100 hours.

なお、ベンガラ粉末の粒度分布は1μm以下が1 wt
%、1〜111μmが7wt%、10〜40μmが35
wt%、40〜100μmが46wt%、100〜80
0μmが11wt%であった。
In addition, the particle size distribution of red iron powder is 1 μm or less.
%, 7 wt% for 1-111 μm, 35 wt% for 10-40 μm
wt%, 40-100μm is 46wt%, 100-80
0 μm was 11 wt%.

第2表は結合部の成分を変化させることによるフィルタ
の材料特性およびフィルタ特性に及ぼす効果を調べたも
のであり、フィルタの製造条件の内表に示されていない
条件は、前記の実施例と同様の条件によった。
Table 2 examines the effect of changing the components of the joint on the material properties and filter properties of the filter. Conditions not shown in the table of filter manufacturing conditions are the same as those in the above examples. According to similar conditions.

比較例5において、ベントナイト中にはアルカリ成分が
含まれており、焼成時に容易にガラス化するので、常温
では強度のあるフィルタが得られている。
In Comparative Example 5, the bentonite contains an alkaline component and is easily vitrified during firing, so that a strong filter was obtained at room temperature.

第2表において、ZrO*および/またはTi0aの添
加量は骨材と他の結合成分の合計重量100重量部に対
する比である重量部としである。
In Table 2, the amount of ZrO* and/or TiOa added is in parts by weight relative to 100 parts by weight of the total weight of aggregate and other binding components.

使用時の強度低下の有無を調べる方法としては、セラミ
ックスフィルタから切−り取った曲げ強度試験片を10
00℃の電気炉中に24時間保持した後、室温における
曲げ強度を測定した。
To check whether there is a decrease in strength during use, bending strength test pieces cut from ceramic filters are
After being kept in an electric furnace at 00°C for 24 hours, the bending strength at room temperature was measured.

この結果、結合部中にジルコニアおよび/またはチタニ
アを添加したセラミックスフィルタは初期強度について
は若干小さくなっているが、熱処理後にも強度の低下は
認められなかった。
As a result, although the initial strength of the ceramic filter with zirconia and/or titania added to the bonded portion was slightly lower, no decrease in strength was observed even after heat treatment.

[発明の効果] 本発明のコーディエライト質ガス用フィルタおよびその
製造方法により、耐熱衝撃性と耐腐食性に優れ、通気圧
損が小さく、かつ800℃程度の高温においても強度が
大きく、特に高温ガスの除塵用に適したコーディエライ
ト質ガス用フィルタとその製造方法が示された。
[Effects of the Invention] The filter for cordierite gas of the present invention and the method for producing the same have excellent thermal shock resistance and corrosion resistance, low ventilation pressure loss, and high strength even at high temperatures of about 800°C. A cordierite gas filter suitable for gas dust removal and its manufacturing method were presented.

本発明においては、10%以下という低気孔率の骨材、
特にガラスから結晶化したコーディエライト質骨材を使
用することにより、フィルタの通気圧損が小さくなり、
かつ低気孔率の骨材と酸化リチウムを含む結合部との組
み合わせにより、気孔率が大きくても強度が大きく、高
温でもこの強度を保持するととちに耐腐食性、特に耐酸
性に優れたコーディエライト質ガス用フィルタが実現さ
れた。 フィルタの通気圧損が小さいことは、同じフィ
ルタ装置を用いても含塵ガスの処理容量を増すことがで
き、フィルタの強度が充分あることにより、フィルタ装
置の設置およびメインテナンス時におけるフィルタの破
損が大幅に減り、装置の信頼性が向上するという効果が
得られる。
In the present invention, aggregate with a low porosity of 10% or less,
In particular, by using cordierite aggregate crystallized from glass, the ventilation pressure loss of the filter is reduced.
The combination of low-porosity aggregate and lithium oxide-containing joints results in high strength even with high porosity, which maintains this strength even at high temperatures, and provides excellent corrosion resistance, especially acid resistance. A filter for elite gases has been realized. The low ventilation pressure loss of the filter means that the processing capacity for dust-containing gas can be increased even with the same filter device, and the sufficient strength of the filter greatly reduces the risk of filter damage during installation and maintenance of the filter device. This has the effect of improving the reliability of the device.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタにおいて、
高温で使用するとき強度の低下する傾向があったが、結
合部中にTiesやZr0tを添加することにより、結
合部中の不安定なガラス相を焼成時に結晶に転化し、強
度の低下傾向のない信頼性のあるフィルタに改善するこ
とができた。
In the cordierite gas filter of the present invention,
There was a tendency for the strength to decrease when used at high temperatures, but by adding Ties or Zr0t to the joint, the unstable glass phase in the joint is converted into crystals during firing, which reduces the tendency for the strength to decrease. No reliable filter could be improved.

さらに、現在有望とされている炭化珪素質のフィルタに
おいては、燃焼ガス中に含まれる水蒸気により酸化を受
は気孔が閉塞したり通気圧損が大きくなるなどの問題の
存在が明らかになったのにたいし、本発明の製造方法に
よるコーディエライト質ガス用フィルタは、石炭の燃焼
ガスのような水蒸気、NOxおよびSOx等を含む酸性
の腐食性ガス雰囲気中において優れた耐久性があり、発
電用の石炭を燃やす流動層ボイラー、更には加圧流動層
ボイラーや石炭ガス化炉による合成ガスの除塵などに好
ましく利用できるものである。
Furthermore, it has become clear that silicon carbide filters, which are currently considered promising, suffer from oxidation due to water vapor contained in the combustion gas, leading to blockage of pores and increased ventilation pressure loss. However, the cordierite gas filter manufactured by the manufacturing method of the present invention has excellent durability in an acidic corrosive gas atmosphere containing water vapor, NOx, SOx, etc. such as coal combustion gas, and is suitable for power generation. It can be preferably used in fluidized bed boilers that burn coal, as well as in dust removal from synthesis gas in pressurized fluidized bed boilers and coal gasifiers.

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタは高温を利
用する産業が排出する各種の高温含塵ガスの除塵に広く
利用でき、従来塵を含むために回収できず捨てていた熱
エネルギを回収して有効利用するのを可能とするもので
ある。
The cordierite gas filter of the present invention can be widely used to remove dust from various high-temperature dust-containing gases discharged by industries that use high temperatures, and can recover thermal energy that could not be recovered due to dust and was wasted. This makes it possible to use them effectively.

また、除塵された高温ガスではNOxやSQxの除去も
容易となり、分離した塵も乾いた状態で回収されるので
、有効利用が容易になるという効果もあるなど、その産
業上の利用効果は多大である。
In addition, it is easy to remove NOx and SQx from the removed high-temperature gas, and the separated dust is recovered in a dry state, making it easier to use it effectively.It has great industrial benefits. It is.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 50wt%以上の、見掛け気孔率が10%以下
である粒径74μm以上のコーディエライト質骨材と結
合部から構成され、前記結合部の主成分がシリカ(Si
O_2)とアルミナ(Al_2O_3)であり、かつ酸
化リチウム(LiO)をフィルタ全体の重量にたいし0
.05〜1wt%含むことを特徴とするコーディエライ
ト質ガス用フィルタ。
(1) Composed of cordierite aggregate of 50 wt% or more, with an apparent porosity of 10% or less and a particle size of 74 μm or more, and a bonding part, where the main component of the bonding part is silica (Si).
O_2) and alumina (Al_2O_3), and lithium oxide (LiO) is 0% of the weight of the entire filter.
.. A filter for cordierite gas characterized by containing 0.05 to 1 wt%.
(2) 請求項1において、酸化リチウムをフィルタ全
体の重量にたいし0.2〜0.6wt%含むコーディエ
ライト質ガス用フィルタ。
(2) The filter for cordierite gas according to claim 1, containing 0.2 to 0.6 wt% of lithium oxide based on the weight of the entire filter.
(3) 請求項1または2において、コーディエライト
質骨材が概ねコーディエライト組成(2MgO・2Al
_2O_3・5SiO_2)を有するガラスから結晶化
されたコーディエライト質骨材であるコーディエライト
質ガス用フィルタ。
(3) In claim 1 or 2, the cordierite aggregate has a generally cordierite composition (2MgO・2Al
A filter for cordierite gas, which is a cordierite aggregate crystallized from glass having _2O_3.5SiO_2).
(4) 請求項1または2において、コーディエライト
質骨材が、コーディエライト質骨材に、アルミナゾル、
シリカゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾルあるいはこ
れらの2種以上の混合液を含浸させたものであり、焼成
したとき見掛け気孔率が10%以下となるものであるコ
ーディエライト質ガス用フィルタ。
(4) In claim 1 or 2, the cordierite aggregate contains alumina sol,
A filter for cordierite gas which is impregnated with silica sol, titania sol, zirconia sol, or a mixture of two or more thereof, and has an apparent porosity of 10% or less when fired.
(5) 請求項1〜4のいずれか1つにおいて、フィル
タの気孔率が35%以上であり、かつ800℃における
曲げ強度が75Kg/cm^2以上であるコーディエラ
イト質ガス用フィルタ。
(5) The filter for cordierite gas according to any one of claims 1 to 4, wherein the filter has a porosity of 35% or more and a bending strength at 800°C of 75 kg/cm^2 or more.
(6) 請求項1〜5のいずれか1つにおいて、前記結
合部中に、フィルタ全体の重量にたいして0.5〜12
wt%のTiO_2および/またはZrO_2が添加さ
れているコーディエライト質ガス用フィルタ。
(6) In any one of claims 1 to 5, in the joint portion, 0.5 to 12
A cordierite gas filter to which wt% of TiO_2 and/or ZrO_2 is added.
(7) 請求項1〜6のいずれか1つにおいて、フィル
タが肉厚5mm以上の管状体であるコーディエライト質
ガス用フィルタ。
(7) The filter for cordierite gas according to any one of claims 1 to 6, wherein the filter is a tubular body having a wall thickness of 5 mm or more.
(8) 50wt%以上の、見掛け気孔率が10%以下
である粒径74μm以上のコーディエライト質骨材に、
フィルタ全体の重量にたいして酸化リチウムが0.05
〜1wt%となるように、酸化リチウムを含む粉末と粘
土および粒径が74μmより小さいコーディエライト粉
末を配合した結合部を形成する粉末原料を合わせて混合
し、有機質の結合剤を加えて成形し、焼成することを特
徴とするコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
(8) 50 wt% or more of cordierite aggregate with an apparent porosity of 10% or less and a particle size of 74 μm or more,
Lithium oxide is 0.05% of the weight of the entire filter.
Powder containing lithium oxide, clay, and cordierite powder with a particle size of less than 74 μm are mixed together to form a bonding part, and an organic binder is added and molded so that the amount is ~1wt%. 1. A method for producing a filter for cordierite gas, the method comprising:
(9) 請求項8において、見掛け気孔率が10%以下
のコーディエライト質骨材が、マグネシア、アルミナお
よび珪砂を概ねコーディエライト組成(2MgO・2A
l_2O_3・5SiO_3)となるように調合し、電
気溶融し、急冷却してガラスとした後、熱処理により結
晶化したものであるコーディエライト質ガス用フィルタ
の製造方法。
(9) In claim 8, the cordierite aggregate with an apparent porosity of 10% or less is composed of magnesia, alumina, and silica sand with an approximately cordierite composition (2MgO・2A
1_2O_3・5SiO_3), electrically melted, rapidly cooled to form glass, and then crystallized by heat treatment.
(10) 請求項8または9において、酸化リチウムを
含む粉末がβスポジューメン粉末であるコーディエライ
ト質ガス用フィルタの製造方法。
(10) The method for producing a filter for cordierite gas according to claim 8 or 9, wherein the powder containing lithium oxide is β-spodumene powder.
(11) 請求項8〜11のいずれか1つにおいて、原
料中に、燃焼して焼失することにより気孔を形成する気
孔付与材としてコークス粉末を混合するコーディエライ
ト質ガス用フィルタの製造方法。
(11) A method for manufacturing a cordierite gas filter according to any one of claims 8 to 11, wherein coke powder is mixed into the raw material as a pore-providing material that forms pores by burning and burning out.
(12) 請求項8〜11のいずれか1つにおいて、フ
ィルタの成形を金属製芯型とパイプ状ゴム外型を用いる
アイソスタチックプレスにより行ない管状に成形するコ
ーディエライト質ガス用フィルタの製造方法。
(12) Production of a cordierite gas filter according to any one of claims 8 to 11, wherein the filter is formed into a tubular shape by isostatic pressing using a metal core mold and a pipe-shaped rubber outer mold. Method.
(13) 請求項8〜12のいずれか1つにおいて、焼
成を1310〜1380℃で行なうコーディエライト質
ガス用フィルタの製造方法。
(13) The method for producing a cordierite gas filter according to any one of claims 8 to 12, wherein the firing is performed at 1310 to 1380°C.
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