超高温气固分离陶瓷材料的制备研究

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随着大气环境污染的日益严重,从源头加以治理,并且对工业排放的烟气加以气固分离势在必行。本文针对市场上已有气固分离技术和气固分离材料制备技术的不足,提出了采用抽滤成型法制备一种新型超高温气固分离陶瓷材料的技术。制备出了一种可以长期使用温度大于500℃的低过滤阻力、高抗折强度和高过滤效率的气固分离材料。  本文研究以硅酸铝陶瓷纤维和高岭土为基础配方,加入莫来石陶瓷纤维来改善材料的性能,并研究了烧成温度和添加剂含量对材料性能的影响,且通过扫描电镜、光学显微镜、压汞仪和热膨胀仪对材料的微观结构、陶瓷纤维的分散效果、孔径分布和线性热膨胀系数进行了表征和分析。具体研究内容和结论包括:  研究了基础配方中高岭土粒径对材料性能的影响,结果表明:粒径18μm的高岭土制备的材料过滤阻力最低,收缩率最小,过滤效率最高,但是粒径对材料抗折强度影响不大。研究了基础配方中硅酸铝陶瓷纤维含量对材料性能的影响,结果表明:基础配方制备的材料抗折强度很低、收缩率较高、过滤效率较低,需要改善这部分性能。实验通过加入不同含量的莫来石陶瓷纤维来替换部分硅酸铝陶瓷纤维以改善材料的性能,研究结果表明:当莫来石陶瓷纤维含量40wt%时,材料的抗折强度提高了240%,收缩率降低了29%,过滤效率提高了16.6%。  研究了烧成温度对材料性能的影响,结果表明:在1300℃烧成,材料性能最佳,此时材料的过滤阻力为119.4Pa/(m·min),抗折强度为8.2MPa,气孔率为86.55%,收缩率为5.9%,过滤效率为97.55%。研究了羧甲基纤维素钠(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚丙烯酰胺(PAM)三种陶瓷纤维分散剂对陶瓷纤维分散效果和材料成型效果的影响,研究结果表明:PAM制备的材料成型效果和分散效果都最佳。研究了PAM含量对材料性能的影响,研究结果表明:PAM外加含量3wt%为最佳配比。研究了助烧剂含量对材料性能的影响,研究结果表明:外加入助烧剂含量4wt%是最佳配比。确定了超高温气固分离陶瓷材料的最佳配方是硅酸铝陶瓷纤维含量45wt%,莫来石陶瓷纤维含量40wt%,18μm粒径的高岭土含量15wt%,外加入PAM含量3wt%,助烧剂含量4wt%,在1300℃温度下烧成此时材料的过滤阻力为120.7Pa/(m·min),抗折强度为8.4MPa,收缩率为5.0%,气孔率为84.04%,过滤效率为97.89%。  其他表征和分析的研究结论还有:材料脉冲反吹100次后阻力增幅为17.7%,具有优良的再生性能;材料孔径主要分布在10~40μm之间,占总孔体积的64.26%;材料在40-760℃的平均线热膨胀系数为6.32×10-6K-1。
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