高温陶瓷纤维膜微滤管制造技术

本发明专利技术公开了高温陶瓷纤维膜滤管，它按下述方法步骤制备而成：将主料莫来石、氧化铝、钛碳化铝、氧化锆、钾长石和核桃壳粉在捏合机中混合，加入羧甲基纤维素和植物油混合，胚体挤出与干燥，经1350℃下保温烧成，冷却后得到支撑管体待用。将锆硅酸铝陶瓷纤维、钛酸铝、莫来石、氧化镁、氧化铈和长石在捏合机转给你混合均匀，得到混合料，再在混合料中再助剂得到膜料，支撑管体外表面形成滤膜，经高温烧制而成。本发明专利技术机械强度和耐热变性高，膜层微孔分布性好，比表面积大，孔洞连通性好，过滤精度达到0.1μm，使用寿命提高30%以上，除尘效率达到99.99%，过滤后的粉尘浓度小于10mg/Nm3，远优于国家标准。

【技术实现步骤摘要】
高温陶瓷纤维膜微滤管
本专利技术专利涉及一种用于各类高温烟气的除尘和净化，属于环保和新材料领域的高温陶瓷纤维膜微滤管。
技术介绍
众所周知，高温烟气处理传统方法有布袋、静电、水膜和旋风除尘方法，传统方法中水膜除尘对粉尘颗粒大于100μm除尘效果较差，且用水量较大，易造成二次污染，除尘效率低，使用寿命短；静电除尘器占地面积大，运行电耗高，配件损耗较大；布袋除尘器的布袋易板结或烧坏，须经常更换，造成运行成本较高，使用寿命短；旋风除尘器对粉尘颗粒小于50μm除尘效果不明显，除尘效率低，使用寿命短。高温陶瓷膜微滤管过滤技术是环保除尘领域的一项新技术。与常规的布袋、静电、水膜和旋风除尘技术相比，膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术交叉结合形成的一门技术，具有高效分离、设备简单、节能、无污染等优点，陶瓷纤维膜分离技术代表着未来高温烟气治理发展的方向，被称为21世纪的烟气净化新技术。该陶瓷膜微滤管过滤技术更适合去除高温（500℃以上）、小颗粒和腐蚀性工业气体中的粉尘，可广泛应用于冶炼冶金行业烟气、煤气化工艺、电力锅炉烟尘的处理、催化流化床工艺、脱氢反应、加氢反应、催化重整反应、精细化工、纳米材料等高温和腐蚀性除尘领域。高温陶瓷膜微滤管主要采用多晶莫来石、氧化铝、氧化锆、锆硅酸铝陶瓷纤维、堇青石、造孔剂、无极粘结剂等材料在高温下烧制而成。但现有高温陶瓷膜微滤管在实际使用中还存在以下不足：一是膜层结构不大稳定，耐高温裂变稳定性不高，使用寿命还不长；二是膜层微孔分散不是很均匀，比表面积还不够大，孔隙度不够高，除尘效果还不是很理想。
技术实现思路
针对上述高温陶瓷膜微滤管在处理高温烟气中所存在的问题，本专利技术提供了一种机械强度好，耐高温裂变稳定性高，使用寿命长，且比表面积大，孔隙率高，除尘效果更理想的高温陶瓷纤维膜滤管。本专利技术要解决的技术问题所采用的技术方案是：所述高温陶瓷纤维膜滤管包括支撑管体和涂覆在支撑管体表面上的纤维膜层，所述高温陶瓷纤维膜滤管按下述方法步骤制备而成：a、主料破碎：将莫来石、氧化铝、钛碳化铝、氧化锆、钾长石和核桃壳粉分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后分别用球磨机研磨，分别过40～100目筛备用，b、主料配比：将40～50wt%莫来石、20～30wt%氧化铝、5～10wt%的钛碳化铝、3～5wt%的氧化锆、10～15wt%的钾长石和5～10wt%的核桃壳粉在捏合机中混合，得到混合料，再在混合料中加入混合料质量15～20%的羧甲基纤维素和加入混合料质量2～5%的植物油，混合20～30分钟，再用钢制容器陈腐，得到制胚料；c、胚体挤出与干燥：将陈腐好的制胚料通过成型机挤出，切割得到微滤管胚体，将挤出的微滤管胚体放在管胚架上定型，然后进入温度40～70℃、湿度25～40%的恒温烘房中干燥，得到干燥管胚体待用，d、胚体烧制：将干燥好的管胚体放入梭式窑内，经1350℃下保温烧成，冷却后得到支撑管体待用，e、辅料选择：将直径3～5μm的锆硅酸铝陶瓷纤维剪切在20mm以下，用球磨机研磨，得到长度在20μm以下的锆硅酸铝陶瓷纤维备用；将莫来石、氧化镁、钛酸铝和长石用球磨机分别研磨，过200目筛备用，f、辅料混合：将40～50wt%的锆硅酸铝陶瓷纤维、20～30wt%的钛酸铝、10～20wt%莫来石、3～5wt%的氧化镁、2～5wt%的氧化铈和7～10wt%的长石在捏合机混合均匀，得到混合料，再在混合料中加入水溶性粘结剂、水和流便剂，水溶性粘结剂的加入量为混合料质量的15～20%，水的加入量为混合料质量的20～30%，流便剂加入量为混合料质量的3～5%，进入球磨机研磨，得到陶瓷纤维膜的膜料，所述水溶性粘结剂为羧甲基纤维素；所述流便剂为锂云母，g、镀膜：将制备好的膜料放入成型槽中，把表面处理好的支撑管体浸入膜料浆槽，介入真空系统，利用真空泵形成的负压使膜浆料吸附在支撑管体外表面，形成厚薄均匀的陶瓷纤维滤膜，h、干燥与烧制：将浸镀好膜料的支撑管体送入恒温、恒湿的无尘车间自然干燥，将干燥后的支撑管体放入梭式窑内，经1380℃保温烧成，冷却后得到陶瓷纤维膜微滤管。本专利技术的工作原理：高温陶瓷纤维膜微滤管除尘原理是利用微滤管的微孔，阻挡工业气体中的粉尘，使之聚集在微滤管外壁，而洁净的工业气体顺利穿过微滤管过滤直接外排或送去在利用；聚集在微滤管外壁的粉尘达到一定程度要通过高压气体脉冲反吹，使粉尘脱离微滤管外壁，从而使微滤管又具备过滤粉尘的功能。具有膜体强度高、耐腐蚀性强、过滤精度高、抗粘结能力强、再生能力强、使用寿命长等优点。本专利技术所述高温陶瓷纤维膜微滤管机械强度和耐热变性高，膜层微孔分布性好，比表面积大，孔洞连通性好，过滤精度达到0.1μm，使用寿命提高30%以上，除尘效率达到99.99%，过滤后的粉尘浓度小于10mg/Nm3，远优于40mg/Nm3的国家标准，同时也可解决了PM2.5中脱砷、脱汞、脱镉等技术难题。本专利技术一是以莫来石、氧化铝、钛碳化铝、氧化锆为主原料作为复合骨料来制取支撑管体，其中氧化锆熔点高、耐蚀性强；钛碳化铝粉末强度和弹性模量高，导热性好；莫来石是一种优质的耐火材料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点；这种复合骨料可降低烧制温度，拓宽相变温度区域，避免晶粒析出，有利于晶须生成和生长，不仅可提高支撑管体耐温、耐腐蚀性、降低膨胀蠕变性，而且具有强度高、刚性好等综合性能的特点。二是以锆硅酸铝陶瓷纤维、钛酸铝、莫来石和氧化镁作为制取膜液的主要原料，其中锆硅酸铝陶瓷纤维具有优良的化学稳定性、热稳定性、吸音降噪性能以及高的抗拉强度，低热导率，低热容量特点；加入钛酸铝并加入氧化铈和氧化镁对钛酸铝进行改性，使钛酸铝在具有更高机械强度的同时、具有低的膨胀和高的热稳定性，三者有机的统一，且还有利于氧化镁与氧化铝的固溶体的形成，使氧化镁与氧化钛形成大量的微晶固溶体，同时加入莫来石能使钛酸铝晶粒畸形变小，有利于膜层烧制后一方面能与支撑管体有机牢固地结合成整体，另一方面可使膜层内部形成大量的、连通性好的网状微小孔洞，从而提高膜层的比表面积和吸附能力，使高温烟气通过膜层时，将烟气中颗粒径在50μm以下的粉尘吸附，从而可提高高温烟气除尘效果并有利于反冲洗，延长微滤管的使用寿命。具体实施方式实施例1，所述高温陶瓷纤维膜滤管包括支撑管体和涂覆在支撑管体表面上的纤维膜层，所述高温陶瓷纤维膜滤管按下述方法步骤制备而成：a、主料破碎：将多晶莫来石（优选）、α氧化铝（优选）、钛碳化铝、γ氧化锆（优选）、钾长石和核桃壳粉分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后分别用球磨机研磨4h，分别过40～100目筛备用，b、主料配比：将45wt%多晶莫来石、25wt%α氧化铝、7wt%的钛碳化铝、4wt%的γ氧化锆、13wt%的钾长石和6wt%的核桃壳粉在捏合机中混合，得到混合料，再在混合料中加入混合料质量18%的羧甲基纤维素和加入混合料质量3%的植物油，混合30分钟，再用钢制容器陈腐24h，得到陈腐好的制胚料；c、胚体挤出与干燥：将陈腐好的制胚料通过成型机挤出，切割得到长度为2000mm，外径为60mm,内径为40mm的微滤管胚体，将挤出的微滤管胚体放在管胚架本文档来自技高网...

【技术保护点】
高温陶瓷纤维膜滤管，它包括支撑管体和涂覆在支撑管体表面上的纤维膜层，其特征是：所述高温陶瓷纤维膜滤管按下述方法步骤制备而成：a、主料破碎：将莫来石、氧化铝、钛碳化铝、氧化锆、钾长石和核桃壳粉分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后分别用球磨机研磨，分别过40～100目筛备用，b、主料配比：将40～50wt%莫来石、20～30 wt %氧化铝、5～10 wt%的钛碳化铝、3～5 wt %的氧化锆、10～15 wt%的钾长石和5～10 wt%的核桃壳粉在捏合机中混合，得到混合料，再在混合料中加入混合料质量15～20%的羧甲基纤维素和加入混合料质量2～5%的植物油，混合20～30分钟，再用钢制容器陈腐，得到制胚料；c、胚体挤出与干燥：将陈腐好的制胚料通过成型机挤出，切割得到微滤管胚体， 将挤出的微滤管胚体放在管胚架上定型，然后进入温度30～70℃、湿度25～40%的恒温烘房中干燥，得到干燥管胚体待用，d、胚体烧制：将干燥好的管胚体放入梭式窑内，经1350℃下保温烧成，冷却后得到支撑管体待用，e、辅料选择：将直径3～5μm的锆硅酸铝陶瓷纤维剪切在20mm以下，用球磨机研磨，得到长度在20μm以内的锆硅酸铝陶瓷纤维备用；将莫来石、氧化镁、钛酸铝和长石用球磨机分别研磨，过200目筛备用，f、辅料混合：将40～50wt%的锆硅酸铝陶瓷纤维、20～30 wt%的钛酸铝、10～20 wt%莫来石、3～5 wt%的氧化镁、2～5 wt %的氧化铈和7～10 wt %的长石在捏合机转给你混合均匀，得到混合料，再在混合料中加入水溶性粘结剂、水和流便剂，水溶性粘结剂的加入量为混合料质量的15～20%，水的加入量为混合料质量的20～30%，流便剂加入量为混合料质量的3～5%，进入球磨机研磨，得到陶瓷纤维膜的膜料，所述水溶性粘结剂为羧甲基纤维素；所述流便剂为锂云母，g、镀膜：将制备好的膜料放入成型槽中，把表面处理好的支撑管体浸入膜料浆槽，介入真空系统，利用真空泵形成的负压使膜浆料吸附在支撑管体外表面，形成厚薄均匀的陶瓷纤维滤膜，h、干燥与烧制：将浸镀好膜料的支撑管体送入恒温、恒湿的无尘车间自然干燥，将干燥后的支撑管体放入梭式窑内，经1380℃保温烧成，冷却后得到陶瓷纤维膜微滤管。...

【技术特征摘要】
1.高温陶瓷纤维膜滤管，它包括支撑管体和涂覆在支撑管体表面上的纤维膜层，其特征是：所述高温陶瓷纤维膜滤管按下述方法步骤制备而成：a、主料破碎：将莫来石、氧化铝、钛碳化铝、氧化锆、钾长石和核桃壳粉分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后分别用球磨机研磨，分别过40～100目筛备用，b、主料配比：将40～50wt%莫来石、20～30wt%氧化铝、5～10wt%的钛碳化铝、3～5wt%的氧化锆、10～15wt%的钾长石和5～10wt%的核桃壳粉在捏合机中混合，得到混合料，再在混合料中加入混合料质量15～20%的羧甲基纤维素和加入混合料质量2～5%的植物油，混合20～30分钟，再用钢制容器陈腐，得到制胚料；c、胚体挤出与干燥：将陈腐好的制胚料通过成型机挤出，切割得到微滤管胚体，将挤出的微滤管胚体放在管胚架上定型，然后进入温度30～70℃、湿度25～40%的恒温烘房中干燥，得到干燥管胚体待用，d、胚体烧制：将干燥好的管胚体放入梭式窑内，经1350℃下保温烧成，冷却后得到支撑管体待用，e、辅料选择：将直径3～5μm的锆硅酸铝陶瓷纤维剪切在20mm以下，用球磨机研磨，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建波，
申请(专利权)人：萍乡市三盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36