一種陶瓷纖維高溫氣體過濾器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及氣固分離領(lǐng)域，具體設(shè)及一種陶瓷纖維高溫氣體過濾器及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，如冶金、建材、化工、電力、機(jī)械等行業(yè)的各種工業(yè)爐害都 排放大量高溫含塵有害氣體，嚴(yán)重地污染大氣環(huán)境。由于廢氣的溫度及煙氣量的變化范圍 廣，且高溫條件下廢氣的粘滯力有較大變化，濕度大幅下降，細(xì)顆粒凝聚現(xiàn)象大為降低，對 運(yùn)種高溫廢氣中微粒進(jìn)行分離處理難度較高。隨著高溫除塵技術(shù)的發(fā)展，對除塵設(shè)備的簡 單化、高溫化、高效化要求日趨強(qiáng)烈，而陶瓷制品恰恰具有耐高溫的獨(dú)特優(yōu)勢。上世紀(jì)70年 代W來，世界先進(jìn)國家一直不斷研究各種材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的高溫氣體過濾處理技術(shù)和設(shè)備，希 望能夠改善陶瓷過濾材料抗熱震性和提高金屬過濾材料耐高溫腐蝕性，并且解決多孔陶瓷 過濾材料過濾阻力大、易堵塞等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的首要目的是提供一種陶瓷纖維高溫氣體過濾器，它抗熱震性好、再生性 能好，過濾阻力小，避免出現(xiàn)堵塞等問題。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種陶瓷纖維高溫氣體過 濾器，構(gòu)成過濾器的過濾層由陶瓷纖維構(gòu)成，過濾層中氣流通孔的孔徑沿通路方向一端小、 一端大。 陽〇化]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種陶瓷纖維高溫氣體過濾器的制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種陶瓷纖維高溫氣體過 濾器的制備方法，包括W下操作：
[0007] a、選擇N種不同長徑比范圍的陶瓷纖維，N> 2 ;
[0008] b、將上述N種不同長徑比范圍的陶瓷纖維分別與粘結(jié)劑、分散劑混合得到注模漿 料；
[0009] C、將上述長徑比范圍最小的陶瓷纖維注模漿料注入模具內(nèi)，并抽濾，待成型后按 照上述注模方法，將其他長徑比范圍的陶瓷纖維注模漿料按長徑比范圍從小到大依次注入 模具內(nèi)，并抽濾成型，成型的過濾材料和模具一起進(jìn)行干燥，再對其進(jìn)行脫模、燒成，獲得陶 瓷纖維高溫氣體過濾器。
[0010] 按照上述方法得到的陶瓷纖維高溫氣體過濾材料，能達(dá)到高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐高溫、防 腐蝕、抗熱沖擊W及高效除塵的目的，極大地改善了多孔陶瓷濾忍的抗熱震性和清灰再生 性能，阻力小，不易堵塞，大大提高了除塵效率，延長使用壽命。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明制備的桶狀陶瓷纖維高溫氣體過濾材料徑向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 一種陶瓷纖維高溫氣體過濾器，構(gòu)成過濾器的過濾層由陶瓷纖維構(gòu)成，過濾層中 氣流通孔的孔徑沿通路方向一端大、一端小。
[0013] 上述過濾層采用了長徑比范圍不同的陶瓷纖維而構(gòu)成，形成的氣流通孔的孔徑沿 通路方向是逐漸增大的，且陶瓷纖維的長徑比范圍沿氣流通過方向也是逐漸增大。上述過 濾器在處理高溫含塵氣體時(shí)，氣流由過濾層孔徑較小的一面進(jìn)入，過濾介質(zhì)中粒徑小于過 濾層外表面孔徑的顆粒一部分通過過濾層后從孔徑稍大的內(nèi)層面通過，從而可W減少顆粒 物對過濾通道的堵塞，那么尺寸較大的粉塵顆粒就會被截留收集，由于截留的粉塵顆粒尺 寸較大，不會造成過濾器的堵塞，同時(shí)大顆粒粉塵之間形成的空隙也較大，保證了高溫空氣 流通路徑的楊通，運(yùn)樣的過濾器過濾阻力小不會出現(xiàn)堵塞，并將大部分粉塵進(jìn)行了有效的 收集，同時(shí)抗熱震性好、再生性能好。
[0014] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的過濾層整體呈桶管狀，管內(nèi)側(cè)為出氣側(cè)、管外側(cè)為進(jìn)氣 偵U，進(jìn)氣側(cè)的孔徑小于出氣側(cè)的孔徑。桶管狀過濾器在過濾氣體時(shí)，氣體由管外側(cè)進(jìn)入管內(nèi) 側(cè)，過濾面積比較大，在過濾高溫含塵氣體時(shí)能充分發(fā)揮過濾功能，同時(shí)利于過濾器的再生 處理。
[0015] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的過濾層整體呈板狀，一側(cè)板面為出氣側(cè)、另一側(cè)板面為 進(jìn)氣側(cè)，進(jìn)氣側(cè)的孔徑小于出氣側(cè)的孔徑。即高溫含塵氣體由孔徑小的一側(cè)板面進(jìn)入，由孔 徑大的一側(cè)出氣，板狀過濾器也可W實(shí)現(xiàn)過濾粉塵的作用。過濾器的形狀可W根據(jù)需要進(jìn) 行選擇。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，沿管壁和管底的厚度方向自外向內(nèi)孔徑由小變大，所述的孔 徑由小變大的規(guī)律為階梯狀梯度變化。運(yùn)里孔徑大小取決于構(gòu)成該過濾器的陶瓷纖維的長 徑比，陶瓷纖維的長徑比在氣流通路方向上階梯式由小到大變化，就可W得到氣流通孔由 小變大階梯狀梯度變化的過濾層，運(yùn)種孔徑階梯狀梯度變化的過濾器便于制作，使用效果 也最好。
[0017] 一種陶瓷纖維高溫氣體過濾材料的制備方法，包括W下操作：
[0018] a、選擇N種不同長徑比范圍的陶瓷纖維，N> 2 ;
[0019] b、將上述N種不同長徑比范圍的陶瓷纖維分別與粘結(jié)劑、分散劑混合得到注模漿 料；
[0020] C、將上述長徑比范圍最小的陶瓷纖維注模漿料注入模具內(nèi)，并抽濾，待成型后按 照上述注模方法，將其他長徑比范圍的陶瓷纖維注模漿料按長徑比范圍從小到大依次注入 模具內(nèi)，并抽濾成型，成型的過濾材料和模具一起進(jìn)行干燥，再對其進(jìn)行脫模、燒成，獲得陶 瓷纖維高溫氣體過濾器。
[0021] 通過上述方法將陶瓷纖維分為幾種長徑比范圍不同的漿料，在注模時(shí)按不同長徑 比范圍將注模漿料從小到大依次注入模具內(nèi)。一般是，先將長徑比范圍最小的陶瓷纖維漿 料注入模具內(nèi)，并抽濾，抽濾后原有注模漿料中的大部分的粘合劑、分散劑被抽濾除去并循 環(huán)利用進(jìn)行配料，而留在模具內(nèi)的陶瓷纖維就在模具內(nèi)壁處形成薄層，待該薄層稍成型即 可進(jìn)行第二次注漿，即按照上述方式，將后續(xù)的陶瓷纖維注模漿料按序依次注入模具內(nèi)，注 模結(jié)束，將成型的過濾材料和模具一起進(jìn)行干燥，再對其進(jìn)行脫模、燒成，獲得陶瓷纖維高 溫氣體過濾器。該陶瓷纖維高溫氣體過濾器其微觀結(jié)構(gòu)可w認(rèn)為是呈層狀的，在氣體通過 過濾層的方向上，陶瓷纖維長徑比范圍是逐層增大的，燒成后形成過濾孔的孔徑在氣體穿 過的方向上，也是逐層增大的。運(yùn)里制作過濾層所需要的陶瓷纖維具體是幾種，量是多少， 可W根據(jù)實(shí)際需要的過濾器的強(qiáng)度、厚度進(jìn)行選擇。
[0022] 需要注意，抽濾的真空度不宜過大，過大將會使注模料漿中粘結(jié)劑被抽濾掉過多， 導(dǎo)致最終過濾層的強(qiáng)度會受到影響。另外，注模料漿中陶瓷纖維的濃度、抽濾時(shí)的真空度， 其實(shí)對過濾層中形成的孔徑大小并無任何影響。
[0023] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，將所述操作b中長徑比范圍相鄰的A和B兩種陶瓷纖維注模 漿料部分進(jìn)行混合得到A+B中間注模漿料，按照操作C中注模方法，待長徑比范圍小的A注 模漿料注入模具抽濾成型后、長徑比范圍大的B注模漿料注入模具前，將所述A+B中間注模 漿料注入到模具內(nèi)，抽濾成型；所述的A+B中間注模漿料中長徑比范圍相鄰的兩種漿料所 占體積均為各自注入前注模漿料總體積的1/10~1/3。上述注漿方式，即在長徑比范圍臨 近的陶瓷纖維層之間還增加有中間過渡層，該中間過渡層是由與之相鄰的陶瓷纖維層所用 的陶瓷纖維注模漿料A和B經(jīng)混合后注入模具成型后得到。增加中間過渡層使得過濾器中 陶瓷纖維長徑比范圍在氣流通過的方向上的變化趨于平緩，使得形成的過濾器相鄰陶瓷纖 維層之間的孔徑尺寸的梯度變化變小，運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)一方面可W提高過濾器的強(qiáng)度，確保結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)使得形成的孔道利于易造成堵塞的超微細(xì)小粉塵的通過。
[0024] 所述的模具為一端封閉的管體，管體的管壁W及管端均勻布滿有若干抽濾孔，貝占 合管體內(nèi)側(cè)布置有過濾網(wǎng)形成的內(nèi)襯。根據(jù)過濾器的形狀可W選擇合適的模具進(jìn)行注模， 在本發(fā)明中，過濾器優(yōu)選一端封閉的管體狀，那么在注模時(shí)就可W選擇上述模具來完成過 濾器的制作。本發(fā)明中，制模的具體操作是，將上述模具安裝固定于尺寸稍大的管體內(nèi)部， 該模具可W隨該稍大的管體繞軸線往復(fù)轉(zhuǎn)動，所述的稍大的管體一端與注漿管路連通，一 端與抽濾器連通，安裝結(jié)束后，通過注漿管路先將長徑比范圍最小的注模漿料注入模具內(nèi)， 注模漿料應(yīng)充滿整個(gè)模具的模腔，同時(shí)開啟抽濾器進(jìn)行抽濾，注模漿料中大部分的粘合劑、 分散劑被抽濾除去，由于過濾網(wǎng)的尺寸是小于陶瓷纖維的，那么陶瓷纖維就留在模具內(nèi)并 在過濾網(wǎng)構(gòu)成的內(nèi)襯上形成薄層，待該薄層稍成型即可進(jìn)行第二次注漿，即按照上述方式， 將后續(xù)的不同長徑比范圍的陶瓷纖維漿料按序依次注入模具內(nèi)，注模結(jié)束，將成型的過濾 材料和模具一起進(jìn)行干燥，再對其進(jìn)行脫模、燒成，獲得陶瓷纖維高溫氣體過濾器。上述模 具制備得到的過濾器呈一端封閉的管體狀，其中長徑比范圍最小的陶瓷纖維位于過濾器的 第一層即管體最外層，長徑比范圍最大的第N種陶瓷纖維位于過濾器的管體最內(nèi)層，即過 濾器由內(nèi)層到外層的陶瓷纖維長徑比范圍逐漸減小，過濾孔由內(nèi)層到外層的孔徑也逐漸減 小。正是運(yùn)種過濾孔孔徑大小逐層變化的結(jié)構(gòu)徹底改善了陶瓷纖維過濾器在處理高溫含塵 氣體時(shí)的性能，它處理高溫氣體時(shí)阻力小，不易堵塞，清灰再生性能好，大大提高了除塵效 率，延長了使用壽命。該制備工藝簡單、一體成型、可耐800°C及W下的高溫氣體。
[00巧]需要注意的是：注模漿料注入所述的模具內(nèi)時(shí)，注模漿料應(yīng)充滿整個(gè)模腔。運(yùn)樣可W保證在抽濾后，陶瓷纖維在模具內(nèi)形成的薄層厚度均勻。
[00%] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述操作b中陶瓷纖維與粘結(jié)劑質(zhì)量比為0. 3~2:100,所 述陶瓷纖維為娃酸侶纖維、高侶纖維、含錯(cuò)娃酸侶纖維、氧化侶纖維中的一種或多種，所述 陶瓷纖維直徑為3~15μm，長度為1~600μm;所述操作b中所述粘結(jié)劑為水玻璃、娃溶 膠、侶溶膠、憐酸二氨侶、硅膠中的一種或多種與水的混合物，其中水玻璃、娃溶膠、侶溶膠、 憐酸二氨侶、硅膠中的一種或多種與水的質(zhì)量比為0. 1~1:10 ;所述的陶瓷纖維注模漿料 中混合滲雜有機(jī)纖維，有機(jī)纖維的加入量占陶瓷纖維和粘結(jié)劑總質(zhì)量的0. 01~0. 05,所述 有機(jī)纖維為聚丙締、聚丙締臘、聚醋的短纖維中的一種或幾種，纖維直徑10~100μπι，纖維 長度10~1000μπι。陶瓷纖維耐高溫、耐腐蝕，具有良好的耐用性。粘結(jié)劑可W增強(qiáng)各組分 之間的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)一步保證了陶瓷纖維高溫氣體過濾材料的高強(qiáng)度。有機(jī)纖維加入過濾 層的內(nèi)層，注模成型的材料在高溫下燒成W后，有機(jī)纖維全部消失，從而增加了過濾層內(nèi)層 的孔徑。
[0027] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述操作