专利名称：碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，碳化硅高温陶瓷过滤管用 于高温气体过滤除尘。
背景技术：
近年来洁净煤技术以及新能源材料发展和国家节能、减排政策实施，对高温、高压 气体领域的粒子(烟、尘)净化技术的要求愈来愈高。陶瓷高温、高压过滤技术作为近二十 年来国际最主要发展的高温、高压气体领域热气体粒子净化技术，也是二十一世纪国际发 展和实施洁净煤计划的关键技术。由于碳化硅多孔陶瓷材料具有良好的耐高温和耐化学 腐蚀性且强度高、热震稳定性好、过滤精度高、使用寿命长等特点，用作高温除尘装置的过 滤元件，是其它过滤材质所不可替代的。对高温过滤装置来讲，单位过滤面积的过滤元 件数量愈少，则过滤元件的密封性能愈可靠，与其相关的高温附件(高温喷嘴等)愈少， 单位面积的过滤设备成本愈低，因此过滤元件的大尺寸化是工业化推广的前提。而目前多 孔陶瓷一般采用热浇注、注浆、挤出、捣打、凝胶注模等工艺成型如专利ZL20040023972. 9 涉及一种陶瓷纤维复合膜多孔陶瓷过滤元件，其是以堇青石骨料、高温结合剂、增孔剂 和陶瓷纤维、结合剂、耐火骨料配置而成，采用热浇注成型方式制得多孔陶瓷产品；专利 ZL01126499. 3涉及一种碳化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征是碳化硅为骨料，以长石、粘土 组成的低共熔混合物为结合剂，活性炭和其它有机物作为成孔剂材料，通过注浆成型获得 具有较高气孔率和一定孔径尺寸的多孔陶瓷材料；专利ZL200710025877. 6涉及一种低温 烧成多孔陶瓷支撑体的制备方法，将湿化学法制备超细粉体工艺的中间产物——超细晶核 颗粒悬浮液作为烧结促进剂添加到陶瓷粉体骨料中，经混合、真空炼泥、陈腐、挤出成型、烘 干和烧结工序，在1100-1500 ！下烧结形成多孔陶瓷支撑体。由于成型工艺和成型设备的 限制，使得以上成型方式制得的多孔陶瓷产品规格尺寸受到很大制约，只能制作规格较小 的产品，并且半机械化作业、生产效率低，产品均一性差、规整度差；烧成工序能耗大且产生 大量有害气体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅高温陶瓷过滤管，尺寸大，密度均勻，强度较 高，热稳定性和透气率好。本发明同时提供了科学合理、简便易行、能够保证产品性能的制备方法。本发明所述的碳化硅高温陶瓷过滤管，长度为1500— 3000mm，平均孔径40— 120 μ m,气孔率30— 60%，抗压强度50_80Mpa，抗热震性1000°C _20°C冷空气10次不裂。科学合理、简便易行、能够保证产品性能的制备方法如下
依次包括配料、成型和烧成，其中成型优选采用等静压成型，成型压力控制为40— 150MPa。烧成温度控制为1250—14500C，保温时间2-3小时。
配料重量百分组成为
粒度为50— 600微米的碳化硅骨料60— 90%
高温结合剂10 — 40%
外加增孔剂
木炭粉1 一 10%
酚醛树脂0.5 —15%。其中，高温结合剂的重量百分组成为滑石5-40%、耐火粘土 10-50%、钾长石 10-60%、氧化铝1-20%，混合后过300目筛备用。耐火粘土有景德镇高岭村高岭土、大同土、 苏州土和陕西上店土等，滑石有山东掖南滑石、山西太原滑石和四川滑石等，钾长石有辽宁 海城长石和内蒙古包头长石等。配料中，首先将滑石、耐火粘土、钾长石和氧化铝混合制得高温结合剂，再将将骨 料、高温结合剂和增孔剂混合均勻，陈腐24—48小时，过12-20目筛作成型备用。与现有技术相比，本发明具有以下优点
(1)高温结合剂既可提高成型坯体的强度，又可在高温下产生化学反应，提高制品 结合强度。(2)采用等静压成型工艺，在其烧成时，无需在低温阶段排蜡、聚乙烯醇等有机物， 避免了因排有机物而使制品的变形及不规整性，酚醛树脂会在低温阶段逐步氧化变为炭， 高温阶段燃烧排尽，并形成孔洞，增加产品气孔率，等静压多孔陶瓷制品可以快速烧成，大 大降低烧成时间，减少烧成能耗。(3)采用等静压成型，可制备大尺寸的陶瓷管坯，密度均勻，强度较高、规整度好， 坯体易于干燥，不变形，并且工艺简单，机械化作业，生产效率高，易于规模化生产。(4)本发明制备方法科学合理，简便易行，能够保证产品性能。(5)本发明碳化硅高温陶瓷过滤管，尺寸大，长度为1500—3000mm，密度均勻，强度 较高，热稳定性和透气率等性能好。本发明碳化硅高温陶瓷过滤管可以为简单的直管式结构，也可以是带有法兰的烛 式管结构，还可以是上有法兰下有定位孔的烛式管结构，也适宜于制作其它形状的陶瓷过 滤元件，可用于各种高温气体的过滤除尘。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。 实施例所用原料化学重量百分组成见表1。表1、实施例所用原料化学重量百分组成表
其它用料为工业纯。
实施例1
本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为粒径为80-100微米碳化硅72%，高温结合剂28% ；外加增孔剂木炭12%，酚醛树脂2%。其中高温结合剂重量百分组成为滑石20%，耐火粘土 32%，钾长石40%，氧化铝 8%，混合后备用。制备方法将骨料、高温结合剂、增孔剂混合均勻，陈腐24小时，过16目筛作成型 备用。将陈腐好的配料装入模具，并放入等静压机内加压成型，成型压力为125MPa，成型完 毕后取出模具，将产品脱模后得素坯，素坯自然干燥后得到半成品。将半成品装入窑车，产 品采用吊烧方式，烧成温度1280°C，保温时间2. 5小时，制得产品为Φ 60 X 1520mm碳化硅陶 瓷过滤管。产品性能气孔率46. 8%，平均孔径53微米，抗压强度63. 3MPa，膨胀系数 5. 0X10—7K，抗热震性1000°C—20°C冷空气10次不裂纹。实施例2
本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为粒径为100-150微米 碳化硅75%，高温结合剂25% ；外加增孔剂木炭10%，酚醛树脂1. 5%。其中高温结合剂重量百分组成为滑石23%，耐火粘土 35%，钾长石30%，氧化铝 12%，混合后备用。制作方法，成型压力为lOOMPa，烧成温度1330°C，保温时间3小时，其它同实施例 1，制得产品为Φ 60 X 2020mm碳化硅陶瓷过滤管。产品性能气孔率42. 2%，平均孔径79微米，抗压强度64. 5MPa，抗热震性 1000°C—20°C冷空气10次不裂。实施例3
本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为粒径为200-300微米 碳化硅78%，高温结合剂22% ；外加增孔剂木炭8%，酚醛树脂1%。其中高温结合剂配料重量百分组成为滑石22%，耐火粘土 32%，钾长石35%，氧化 铝11%，混合后备用；
制备方法成型压力为75MPa，烧成温度1370°C，保温时间2. 2小时，其它同实施例1。 制得产品为Φ 60X 2000mm碳化硅陶瓷过滤管。产品性能气孔率48. 9%，平均孔径85微米，抗热震性1000°C—20°C冷空气 12次不裂。实施例4
本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为粒径为350-450微米 碳化硅80%，高温结合剂20% ；外加增孔剂木炭8%，酚醛树脂1%。其中高温结合剂配料重量百分组成为滑石18%，耐火粘土 37%，钾长石30%，氧化 铝15%，混合后备用；
制备方法成型压力为60MPa，烧成温度1400°C，保温时间2. 8小时，其它同实施例1。 制得产品为Φ 60 X 2500mm碳化硅陶瓷过滤管。产品性能气孔率42. 2%，平均孔径97.5微米，抗压强度54. 2MPa，抗热震性 IOOO0C -20°C冷空气10次不裂。实施例5
本发明所述的高温碳化硅陶瓷过滤管，其配料重量百分组成为粒径为450-550微米碳化硅84%，高温结合剂16% ；外加增孔剂木炭6%，酚醛树脂0. 8%。其中高温结合剂配料重量百分组成为滑石15%，耐火粘土 42%，钾长石27%，氧化 铝16%，混合后备用；
制备方法成型压力为60MPa，烧成温度1410°C，保温时间2小时，其它同实施例1。制 得产品为Φ 60 X 2200mm碳化硅陶瓷过滤管。产品性能气孔率50. 2%，平均孔径107微米，抗压强度55. 9MPa，抗热震性 1000°C—20°C冷空气11次不裂，膨胀系数5. 0X10—7K。
权利要求
一种碳化硅高温陶瓷过滤管，其特征在于长度为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次不裂。
2.—种权利要求1所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，依次包括配料、成型和 烧成，其特征在于成型采用等静压成型，成型压力控制为40— 150MPa。
3.根据权利要求2所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于烧成温度控 制为1250— 1450°C，保温时间2-3小时。
4.根据权利要求2或3所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于配料重 量百分组成为粒度为50— 600微米的碳化硅骨料60— 90%高温结合剂10 — 40%外加增孔剂木炭粉1 一 10%酚醛树脂0.5 —15%。
5.根据权利要求4所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于高温结合剂 的重量百分组成为滑石5-40%、耐火粘土 10-50%、钾长石10-60%、氧化铝1_20%。
6.根据权利要求5所述的碳化硅高温陶瓷过滤管的制备方法，其特征在于配料中，首 先将滑石、耐火粘土、钾长石和氧化铝混合制得高温结合剂，再将将骨料、高温结合剂和增 孔剂混合均勻，陈腐24—48小时，过12-20目筛作成型备用。
全文摘要
本发明涉及一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，碳化硅高温陶瓷过滤管用于高温气体过滤除尘，碳化硅高温陶瓷过滤管长度为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次不裂，产品尺寸大，密度均匀，强度较高，热稳定性和透气率好。制备方法依次包括配料、成型和烧成，其特征在于成型采用等静压成型，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，科学合理、简便易行、能够保证产品性能。
文档编号B01D39/20GK101920142SQ201010297960
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者巩玉贤, 李宪景, 李小勇, 李拯, 梁之会, 焦光磊, 白守金, 薛友祥, 赵世凯, 陈学江 申请人:中材高新材料股份有限公司;山东工业陶瓷研究设计院