專利名稱：耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精細陶瓷過濾領域，具體涉及一種耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料。
背景技術：
目前高溫含塵氣體的過濾通常采用玻璃纖維布袋，而玻璃纖維布袋耐高溫在 2800C以下，故高于280°C以上的煙氣都需要經過噴水冷卻以后才能做過濾凈化處理，同時 玻璃纖維布袋經常在使用時出現穿孔現象，既污染了環(huán)境，還造成了不必要的熱量浪費；而 已有的耐高溫多孔陶瓷過濾材料，存在阻力大、再生困難等缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種低過濾阻力且易再生的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料。為實現上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案一種耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材 料，本過濾材料由互相黏附在一起的陶瓷纖維層和硅酸鈣層構成。本發(fā)明的有益效果在于本耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料可以耐200 1200°C的 高溫，過濾阻力低，分離效率高且容易再生，可以廣泛應用于高溫煙氣、干法除塵等除塵過 濾領域。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的另一種結構示意圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，一種耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，本過濾材料由互相黏附在一 起的陶瓷纖維層10和硅酸鈣層20構成。所述過濾材料中的硅酸鈣層20的厚度為50 1000 μ m,孔徑為1 20 μ m，氣孔 率為50 80%，陶瓷纖維層的孔徑為50 100 μ m，氣孔率為60 90%，以獲得良好的過濾效果。本過濾材料的過濾方向是由管的外側向管內方向過濾。過濾材料的孔徑沿過濾材 料的厚度方向呈階梯狀逐漸擴大，也即過濾材料的孔徑自管狀過濾材料的外側向內側呈階 梯狀逐漸擴大。在使用本過濾材料過濾時，使待過濾氣體自過濾材料的孔徑較小的一側穿 過孔徑較大的一側過濾即可，形成表面過濾。從而相較于現有的過濾材料，本過濾材料極大 地降低了過濾阻力，提高了過濾精度和過濾速度，提高了本過濾材料的使用壽命。所述硅酸鈣層中的硅酸鈣晶體形狀為針狀。所述的過濾材料為中空的筒狀或管狀，且過濾材料的兩端均設有開口，如圖1所 示；或者過濾材料的一端設有開口，另一端呈封閉狀，如圖2所示。管狀或筒狀的過濾材料 的過濾面積較大，有利于過濾材料在過濾高溫含塵氣體時分發(fā)揮其過濾功能。
所述的陶瓷纖維層的抗折強度為5 20MPa，可以保證過濾材料在工作時不變形， 以獲得良好穩(wěn)定的過濾效果。所述的陶瓷纖維層中的陶瓷纖維為硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維中的一種 或者數種混合物，即陶瓷纖維可以為硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維中的任意一種，或 者陶瓷纖維為硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維中的任意兩種的混合物，或者陶瓷纖維為 硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維三者的混合物。所述的硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維均為耐高溫纖維，因此本發(fā)明可以耐 1000°C以上的高溫，具有良好的耐用性，同時具有較佳的耐腐蝕性。如圖1所示，所述的筒狀或管狀過濾材料沿其軸向由具有大小外徑段的兩節(jié)式階 梯狀的圓筒構成。制備上述耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料的方法包括如下步驟
1)、將陶瓷纖維和粘結溶液按照重量比為0.5 1. 5:100的比例混合并攪拌均勻，成型 并干燥，燒成得到孔徑為50 100 μ m，氣孔率為60 90%的陶瓷纖維支撐體；
將硅酸鈣和粘結溶液按照重量比為0. 5 1. 5:100的比例混合并攪拌均勻； 所述的粘結溶液為水玻璃、硅溶膠、鋁溶膠中的一種或數種與水混合而成，水玻璃、硅 溶膠、鋁溶膠中的一種或數種混合物與水的體積百分比1 5:(Γ10 ；
2)將硅酸鈣和粘結溶液混合得到的溶液敷在所述的陶瓷纖維支撐體的表面上，經干 燥、燒成得到成品；
或者將硅酸鈣和粘結溶液混合得到的溶液成型并干燥，燒成得到硅酸鈣膜，再將所述 的陶瓷纖維支撐體和硅酸鈣膜經干燥、燒成得到成品；
采用上述兩種方法制得的成品均由陶瓷纖維層和硅酸鈣層構成，且其中硅酸鈣層的厚 度為50 1000 μ m,孔徑為1 20 μ m，氣孔率為50 80%。步驟1)中，所述的陶瓷纖維在與粘結溶液混合前，陶瓷纖維首先經過短切均化處 理，以提高最終制得的過濾材料成品的過濾效果。在成型步驟中，將陶瓷纖維和粘結溶液混合均勻得到的溶液或硅酸鈣和粘結溶液 混合均勻得到的溶液注入模具中，通過真空設備抽濾成型以得到陶瓷纖維過濾芯或硅酸鈣 過濾芯，再將定型后的陶瓷纖維過濾芯或硅酸鈣過濾芯脫模并干燥，燒成以得到陶瓷纖維 支撐體或硅酸鈣膜。由于采用真空設備抽濾成型，因此自然地便使過濾材料上的孔徑沿過濾材料的厚 度方向呈由大到小的階梯狀分布。所述的真空設備抽濾成型時采用雙面抽濾法，以使制得 的過濾芯的表面較為光滑平整。所述的陶瓷纖維過濾芯或硅酸鈣過濾芯脫模后首先露天放置干燥，待陶瓷纖維過 濾芯或硅酸鈣過濾芯硬化后再放入干燥裝置中繼續(xù)干燥，以避免過濾芯在搬運過程中變形 或干燥過快。所述的燒成溫度為800 1200°C，在這種燒成溫度下得到的陶瓷纖維支撐體或硅 酸鈣膜的抗折強度較高。下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明 實施例1
1份硅酸鋁纖維經短切后加入100份水玻璃溶液中，經干燥、燒成制得陶瓷纖維支撐體；再將1份硅酸鈣加入100份水玻璃溶液中，涂覆在陶瓷纖維支撐體的表面，經干燥、燒成 制得陶瓷纖維過濾材料，所述的水玻璃溶液中水玻璃與水的容積百分比為50%。實施例2
1份氧化鋁纖維經短切后加入100份水玻璃溶液中，攪拌均化后，真空成型，經干燥、燒 成制得陶瓷纖維支撐體；再將1份硅酸鈣加入100份水玻璃溶液中，涂覆在陶瓷纖維支撐體 的表面，經干燥、燒成制得陶瓷纖維過濾材料，所述的水玻璃溶液中水玻璃與水的容積百分 比為40% O實施例3
將50份硅酸鋁纖維、50份氧化鋁纖維用與實施例一相同的配比和工藝制成陶瓷纖維 支撐體；再將1份硅酸鈣加入100份水玻璃與水的容積百分比為40%的水玻璃溶液中，用與 實施例一相同的工藝制得陶瓷纖維過濾材料。實施例4
陶瓷纖維選用硅酸鋁纖維，將硅酸鋁纖維短切后與粘結溶液混合，硅酸鋁纖維與粘結 溶液的質量比為0. 5:100，經干燥、燒成制得陶瓷纖維支撐體；再將硅酸鈣與粘結溶液混 合，硅酸鈣與粘結溶液的質量比為0. 5 100，所述粘結溶液為水玻璃與水的混合物，且水玻 璃與水的體積比為1:10，將硅酸鈣與粘結溶液的混合液涂覆在陶瓷纖維支撐體的表面，經 干燥、燒成制得陶瓷纖維過濾材料，其中燒成溫度為800°C。所得樣品厚度為7 8mm，孔徑根據掃描電子顯微鏡的照片約為數微米到數十微 米，氣孔率為70%。實施例5
陶瓷纖維選用硅酸鋁纖維，將硅酸鋁纖維短切后與粘結溶液混合，硅酸鋁纖維與粘結 溶液的質量比為1:100，經干燥、燒成制得陶瓷纖維支撐體；再將硅酸鈣與粘結溶液混合， 硅酸鈣與粘結溶液的質量比為1 100，所述粘結溶液為水玻璃與水的混合物，且水玻璃與水 的體積比為2:10，將硅酸鈣與粘結溶液的混合液涂覆在陶瓷纖維支撐體的表面，經干燥、燒 成制得陶瓷纖維過濾材料，其中燒成溫度為1200°C。所得樣品厚度為10mm，孔徑根據掃描電子顯微鏡的照片約為數微米到數十微米， 氣孔率為75%左右。實施例6
陶瓷纖維選用硅酸鋁纖維，將硅酸鋁纖維短切后與粘結溶液混合，硅酸鋁纖維與粘結 溶液的質量比為1.5:100，經干燥、燒成制得陶瓷纖維支撐體；再將硅酸鈣與粘結溶液混 合，硅酸鈣與粘結溶液的質量比為1.5:100，所述粘結溶液為水玻璃與水的混合物，且水玻 璃與水的體積比為5:10，將硅酸鈣與粘結溶液的混合液涂覆在陶瓷纖維支撐體的表面，經 干燥、燒成制得陶瓷纖維過濾材料，其中燒成溫度為1200°C。所得樣品的厚度為10 15mm，孔徑根據掃描電子顯微鏡的照片約為數微米到數 十微米，氣孔率接近80%。將實施例4 6中的硅酸鋁纖維換為高鋁纖維，并將粘結溶液換為為硅溶膠與水 的混合物，所述的試驗數值分別采用實施例4 6中的比例值和溫度值，并采用先分別燒 制陶瓷纖維支撐體和硅酸鈣膜，再將陶瓷纖維支撐體和硅酸鈣膜結合在一起以燒制陶瓷纖 維過濾材料的工藝，所得樣品的厚度為6 8mm，孔徑為數微米到數十微米之間，氣孔率為65% 70%，樣品的抗折強度為1 2Mpa。將實施例4 6中的硅酸鋁纖維換為氧化鋯纖維，并將粘結溶液換為為鋁溶膠與 水的混合物，所述的試驗數值分別采用實施例4 6中的比例值和溫度值，并采用先燒制 陶瓷纖維支撐體，再將鋁溶膠與水的混合液涂敷在陶瓷纖維支撐體的表面上以燒制陶瓷纖 維過濾材料的工藝，所得樣品的厚度為8 10mm，孔徑為數微米到數十微米之間，氣孔率為 70% 75%，樣品的抗折強度為3 4Mpa。將陶瓷纖維選為高鋁纖維和氧化鋯纖維二者的混合物，且二者的質量比為高鋁纖 維氧化鋯纖維=1:9，高鋁纖維和氧化鋯纖維二者的總質量與粘結溶液的質量比為1:100， 硅酸鈣與粘結溶液的質量比為0. 5 1. 5:100 ；所述的粘結溶液為水玻璃即硅溶膠和水的 混合溶液，水玻璃與水的體積比為1 5 :10，并采用先燒制陶瓷纖維支撐體，再將鋁溶膠與 水的混合液涂敷在陶瓷纖維支撐體的表面上以燒制陶瓷纖維過濾材料的工藝，其中燒成溫 度為800°C。所制得的樣品厚度為10mm，孔徑為數微米到數十微米之間，氣孔率為75%，樣品 抗折強度約為4MPa。將陶瓷纖維選為高鋁纖維和氧化鋯纖維二者的混合物，且二者的質量比為高鋁纖 維氧化鋯纖維=1:9，高鋁纖維和氧化鋯纖維二者的總質量與粘結溶液的質量比為1:100， 硅酸鈣與粘結溶液的質量比為0. 5 1. 5:100 ；所述的粘結溶液為水玻璃即硅溶膠和水的 混合溶液，水玻璃與水的體積比為1 5 :10，并采用先燒制陶瓷纖維支撐體，再將鋁溶膠與 水的混合液涂敷在陶瓷纖維支撐體的表面上以燒制陶瓷纖維過濾材料的工藝，其中燒成溫 度為1200°C。所制得的樣品厚度8 10mm，孔徑為數微米到數十微米之間，氣孔率為65%， 樣品抗折強度為5 6MPa。
權利要求
一種耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于本過濾材料由互相黏附在一起的陶瓷纖維層和硅酸鈣層構成。
2.根據權利要求1所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述過濾材料 中的硅酸鈣層的厚度為50 1000 μ m，孔徑為1 20 μ m，氣孔率為50 80%。
3.根據權利要求1所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的陶瓷纖 維層的孔徑為20 100 μ m，氣孔率為60 90%。
4.根據權利要求1所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾元件，其特征在于所述硅酸鈣層 中的硅酸鈣晶體形狀為針狀。
5.根據權利要求1或2所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的過 濾材料為中空的筒狀或管狀，且過濾材料的兩端均設有開口，或者過濾材料的一端設有開 口，另一端呈封閉狀。
6.根據權利要求1或3所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的陶 瓷纖維層的抗折強度為5 20MPa。
7.根據權利要求1或3所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的陶 瓷纖維層中的陶瓷纖維為硅酸鋁纖維、高鋁纖維、氧化鋯纖維中的一種或者數種混合物。
8.根據權利要求2所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述過濾材料 的孔徑沿過濾材料的厚度方向呈階梯狀逐漸擴大或縮小。
9.根據權利要求5所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的筒狀或 管狀過濾材料沿其軸向由具有大小外徑段的兩節(jié)式階梯狀的圓筒構成。
10.根據權利要求1所述的耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料，其特征在于所述的過濾材 料是剛性體。
全文摘要
本發(fā)明屬于精細陶瓷過濾領域，具體涉及一種耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料。本過濾材料由互相黏附在一起的陶瓷纖維層和硅酸鈣層構成。本耐高溫陶瓷纖維氣體過濾材料可以耐200～1200℃的高溫，過濾阻力低，分離效率高且容易再生，可以廣泛應用于高溫煙氣、干法除塵等除塵過濾領域。
文檔編號B01D39/20GK101940857SQ20101051636
公開日2011年1月12日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權日2010年10月22日
發(fā)明者嚴永青, 曹偉, 王德富, 金江, 魏兆鋒 申請人:合肥豐德科技有限公司;金江