[发明专利]一种陶瓷基复合材料制备工业高温烟气过滤管道的方法

说明书

本发明提出一种陶瓷基复合材料制备工业高温烟气过滤管道的方法，所述工业高温烟气过滤管道是将氧化铝粉末、玻璃纤维、造孔剂和羧甲基纤维素混合搅拌成干料，然后添加水形成湿料，接着反复挤出形成泥状料并陈腐处理，再挤出得到陶瓷生坯管材，接着在管壁四周涂覆无机膜并干燥，最后通过窑炉高温烧成、冷却而制得。本发明提供的方法能够制备大管径工业高温烟气过滤管道，所得陶瓷管的过滤阻力低、效率快，耐高温性好，耐折性好，使用持久，安装方便，而且使用一段时间后能进行反吹清灰后重复利用，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及废气处理的技术领域，特别是涉及一种陶瓷基复合材料制备工业高温烟气过滤管道的方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，电力、建材、冶金、钢铁、化工等工业造成了能源消耗日益增加，同时其产生的废气不仅温度高，而且含有大量的粉尘和有害气体，成为环境污染的重要因素之一。近年来，空气环境质量问题受到社会各界广泛关注，因此，针对高温烟气过滤除尘等处理工艺和材料的研究成为目前的热点课题。

高温烟气除尘技术中，已成熟应用的有：纤维过滤、静电除尘和袋式除尘等技术，但这些技术在应用过程中都或多或少存在一些问题。如布袋式除尘器不能承受废气的高温，静电除尘存在一次性投资高，占地面积大和绝缘等方面的问题。因此，高温条件下烟尘的净化技术在化学工程中属于有较高难度且亟需开发的国内外一项高新技术。

近年来，各国积极研发各种高性能的纤维等材料来适应高温烟气除尘的要求，各种新型过滤材料蓬勃发展。高温过滤除尘技术是近年来在颗粒物捕集方面最具发展前途的技术之一，过滤介质是高温过滤技术的核心，过滤介质的好坏直接影响过滤效果及寿命。其中，多孔陶瓷纤维的出现为该技术的研究开发提供了一种可能，如由3M公司的CVI-SiC复合型过滤管由3层结构组成:外层过滤层、中间纤维层和构成过滤器支撑基体的纤维内层。基于此，很多专家学者试图通过研究陶瓷管的结构性能，以此来生产陶瓷管，然而，现有的陶瓷管普遍存在过滤效果差的缺陷，因此，研究新型高温烟气陶瓷过滤管的课题受到普遍关注。

中国发明专利申请号201911124624.3公开了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。中国发明专利申请号201410698988.3公开了一种采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法；该发明是将冶金工业高温烟气通过热喷涂制备的非对称微孔陶瓷过滤管膜处理后，达到解决粉尘排放量，降低PM2.5污染的效果；非对称微孔陶瓷过滤管采用三层结构，内层为采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，陶瓷管表面孔径可达到0.5-2.5μm，以实现固体颗粒的表面过滤。

为了有效提高陶瓷管对高温烟气的过滤效果，促进高温烟气除尘材料的发展和应用，有必要提出一种新型陶瓷复合材料过滤管，进而实现高效而持久过滤高温烟气的目的。

发明内容

针对目前高温烟气除尘材料中，布袋除尘不耐高温烟气、大型管状制品不易制备的缺陷，以单一材料组分的陶瓷管除尘效率低、过滤阻力大、对细小颗粒过滤效率不好的问题，本发明提出一种陶瓷基复合材料制备工业高温烟气过滤管道的方法，从而提高了高温烟气过滤管的过滤效率，而且耐高温性好，耐折性好，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：