[发明专利]高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷及其制备方法

说明书

一种高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷及其制备方法。其技术方案是：以60～70wt％的碳化硅、8～15wt％的氧化铝粉、10～15wt％的碳源和10～15wt％的单质硅为原料，外加占原料12～18wt％的铝溶胶、0.1～0.6wt％的聚羧酸盐和20～30wt％的水，搅拌，即得碳化硅浆料；将两种孔径的聚氨酯海绵浸入碳化硅浆料中，取出后用对辊挤压成型，得到两种平面尺寸相同的多孔陶瓷素坯，上下叠合整齐，烘干，于埋炭气氛或氮气气氛中以三种不同速率依次升温至200～250℃、600～700℃和1200～1400℃，随炉冷却，制得高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷。本发明工艺简单和生产成本低，制备的制品背压低、层级过滤精度高、强度大和抗热震性能优良。

技术领域

本发明属于碳化硅多孔陶瓷技术领域。尤其涉及一种高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化进程不断加快，电力、建材、冶金和化工等行业所排放的高温烟气粉尘对环境造成了严重污染。高温烟气中富含的大量微纳颗粒物长期停留在大气中，以此引发的雾霾现象不仅影响人们的生活，而且危害着身体健康。高温烟气过滤处于一个高温、高压及腐蚀性气体环境，要求过滤元件具备耐高温、化学稳定性优良和过滤精度高等特点，而现有的布袋除尘设备无法在高于300℃的环境下运行，同时布袋不能对烟气中微、纳颗粒有效截留。

目前，多孔陶瓷过滤材料，特别是碳化硅多孔陶瓷因具备优良的抗热震性能、抗蠕变性和高的机械强度被实际使用最多的高温过滤材料之一。但是，为提高过滤精度，碳化硅多孔陶瓷需具备低的孔径，导致过滤片的过滤阻力显著增大，进而影响碳化硅多孔陶瓷的使用寿命以及增加风机等辅助设备的投入；若通过增加碳化硅多孔陶瓷的气孔率来降低过滤阻力，碳化硅多孔陶瓷的力学性能势必下降明显。为解决碳化硅多孔陶瓷的过滤阻力与过滤精度矛盾的问题，技术人员进行了深入的研究和技术开发：

如“一种高温烟气过滤用定向贯通多孔陶瓷及其制备方法”(CN104402411B)的专利技术，公开了一种以低温玻璃粉为烧结助剂，通过低温冷冻、真空中低温干燥成孔，制得具有定向贯通的氧化铝多孔陶瓷过滤器。该技术制得的氧化铝多孔陶瓷以低温玻璃粉为助烧剂，虽能提高多孔陶瓷过滤器的常温强度，但形成的低熔相严重降低了过滤器的耐高温性能，限制了在高温烟气过滤的工业化应用。另外，氧化铝自身的高线膨胀系数和烧结过程中形成的低熔相，显著降低了氧化铝多孔陶瓷的抗热震性能，影响氧化铝多孔陶瓷在高温烟气过滤中的使用寿命。

又如“一种高抗热震性高温烟气过滤陶瓷的制备方法”(CN102442831B)的专利技术，公开了一种以碳粉、淀粉、木屑、煤渣等为造孔剂，经干压成型和冷等静压成型，经高温造孔剂烧失成孔制备堇青石基多孔陶瓷过滤器。该发明制备的高温烟气过滤陶瓷因采用造孔剂烧失成孔，虽能对毫米、微米级颗粒物进行截留，但无法对比表面积大的亚微米或纳米级颗粒物的捕捉进行有效捕捉。因而，制备的高温烟气过滤陶瓷的层级过滤精度低。再者，该发明采用干压成型和冷等静压二次成型，导致过滤陶瓷的背压高。同时，该工艺复杂，在制备大尺寸高温烟气过滤陶瓷时在设备方面投入巨大，制约着其工业化应用前景。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和生产成本低的高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷的制备方法，用该方法制备的高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷背压低、层级过滤精度高、强度大和抗热震性能优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤一、以60～70wt％的碳化硅、8～15wt％的氧化铝粉、10～15wt％的碳源和10～15wt％的单质硅为原料，搅拌均匀，即得混合料。再向混合料中加入占所述原料12～18wt％的铝溶胶、0.1～0.6wt％的聚羧酸盐和20～30wt％的水，搅拌30～50min，即得碳化硅浆料。