一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法

技术领域

本发明属于烟尘过滤技术领域，涉及一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法。

背景技术

在我国的化工、石油、冶金、电力、水泥及其他行业中，各种工业炉窑所产生的高温含尘气体不但温度高，而且含有大量的粉尘和有害气体，是造成环境污染的主要因素之一，因此必须对这些高温含尘气体进行除尘。

目前，高温除尘技术如袋式除尘、湿法除尘、静电除尘、旋风除尘等技术已在市场上获很多成功案例，但以上除尘技术在废气净化的应用过程中大都存在一些问题。在电炉冶炼、煤化工等行业烟气出口温度甚至可达到900℃以上，目前使用最广泛的袋式收尘器受布袋耐温性限制，不能在250℃以上温度使用，通常必须先采用循环水激冷或空冷模式，将高温烟气降至250℃以下后再进行除尘；

湿法除尘，即将工厂排出的高温含尘废气进行水洗喷淋冷却，降低废气的温度，水洗进行除尘，颗粒物与水一同排出，这样既浪费了大量水资源，造成二次污染，又不能使热能得到综合利用；静电除尘器占地多，投资成本高，还有对粉尘的比电阻和气体成分等性质的敏感性及电级的腐蚀等问题，同时，在高温、高压条件下，电除尘器、筛网和挡板过滤器等都不能满足加压硫化床燃烧(PFBC)和煤气化联合循环发电(IGCC)的要求。

为实现对高温含尘废气的综合利用及颗粒过滤净化，必须采用使用过滤介质直接除尘过滤的方式进行气固分离。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，解决现有技术中存在的气体透过性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，得到混合溶液；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，以500～800rpm/h的速度机械搅拌，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，脱脂，然后高温烧结，得到陶瓷纤维滤管。

步骤1中，分散剂和水的质量比为0.3:57.1～71.4，分散剂和有机粘结剂的质量比为0.3:2.6～3.3，分散剂和无机粘结剂的质量比为0.3:25～40。

步骤1中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯亚胺、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种，所述有机粘结剂为聚乙烯醇、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种，所述无机粘结剂为磷酸二氢铝。

步骤2中，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为50～500μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的10～20％，搅拌时间为1～2h。

步骤3中，抽滤压力0.06～0.08MPa，抽滤时间30～45min。

步骤4中，干燥固化时，干燥温度为70～120℃，干燥时间为12～24h。

步骤4中，高温烧结时，烧结温度为1100～1300℃，烧结时间4～5h。

本发明的有益效果是，将一定长度的陶瓷纤维交错搭接成三维网络，经高温烧结得到陶瓷纤维滤管，通过浇注与真空抽滤相结合的工艺，可以精确控制滤管尺寸；无机粘结剂在纤维交叉点处堆积，使得陶瓷纤维滤管具有更高的孔隙率及气体透过性；通过纤维长度的改变可以有效控制陶瓷纤维滤管的孔径，达到不同过滤精度的要求，制备的陶瓷纤维滤管过滤阻力低、耐高温、过滤精度高、使用寿命长、过滤效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，得到混合溶液；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，以500～800rpm/h的速度机械搅拌，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，脱脂，然后高温烧结，得到陶瓷纤维滤管。

步骤1中，分散剂和水的质量比为0.3:57.1～71.4，分散剂和有机粘结剂的质量比为0.3:2.6～3.3，分散剂和无机粘结剂的质量比为0.3:25～40。

步骤1中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯亚胺、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种，所述有机粘结剂为聚乙烯醇、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种，所述无机粘结剂为磷酸二氢铝。

步骤2中，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为50～500μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的10～20％，搅拌时间为1～2h。

步骤3中，抽滤压力0.06～0.08MPa，抽滤时间30～45min。

步骤4中，干燥固化时，干燥温度为70～120℃，干燥时间为12～24h。

步骤4中，高温烧结时，烧结温度为1100～1300℃，烧结时间4～5h。

实施例1

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，水、分散剂、有机粘结剂、无机粘结剂的质量比为71.4:0.3:3.3:25，得到混合溶液，其中，分散剂为羟乙基甲基纤维素，有机粘结剂为聚乙烯醇，无机粘结剂为磷酸二氢铝；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为500μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的10％，以500rpm/h的速度机械搅拌1h，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，抽滤压力0.06MPa，抽滤时间30min，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，干燥温度为120℃，干燥时间为12h，脱脂，然后高温烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间4h，得到陶瓷纤维滤管。

实施例2

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，水、分散剂、有机粘结剂、无机粘结剂的质量比为57.1:0.3:2.6:40，得到混合溶液，其中，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，有机粘结剂为羟乙基甲基纤维素，无机粘结剂为磷酸二氢铝；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为50μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的20％，以800rpm/h的速度机械搅拌1.5h，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，抽滤压力0.08MPa，抽滤时间30min，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，干燥温度为70℃，干燥时间为24h，脱脂，然后高温烧结，烧结温度为1100℃，烧结时间5h，得到陶瓷纤维滤管。

实施例3

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，水、分散剂、有机粘结剂、无机粘结剂的质量比为62:0.3:2.7:35，得到混合溶液，其中，分散剂为聚乙烯亚胺，有机粘结剂为羟乙基甲基纤维素，无机粘结剂为磷酸二氢铝；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为100μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的15％，以800rpm/h的速度机械搅拌2h，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，抽滤压力0.08MPa，抽滤时间45min，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，干燥温度为100℃，干燥时间为18h，脱脂，然后高温烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间5h，得到陶瓷纤维滤管。

实施例4

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，水、分散剂、有机粘结剂、无机粘结剂的质量比为57.1:0.3:2.6:40，得到混合溶液，其中，分散剂为甲基纤维素，有机粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮，无机粘结剂为磷酸二氢铝；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为50μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的18％，以600rpm/h的速度机械搅拌1.5h，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，抽滤压力0.07MPa，抽滤时间35min，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，干燥温度为70℃，干燥时间为24h，脱脂，然后高温烧结，烧结温度为1100℃，烧结时间4.5h，得到陶瓷纤维滤管。

实施例5

一种高温烟气净化用陶瓷纤维滤管的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，将水、分散剂、有机粘结剂和无机粘结剂按照比例混合均匀，水、分散剂、有机粘结剂、无机粘结剂的质量比为66.7:0.3:3:30，得到混合溶液，其中，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，有机粘结剂为甲基纤维素，无机粘结剂为磷酸二氢铝；

步骤2，向步骤1中得到的混合溶液中加入陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为3～5μm，陶瓷纤维的长度为200μm，陶瓷纤维的加入量为混合溶液含量的10％，以500-800rpm/h的速度机械搅拌2h，得到浆料；

步骤3，将步骤2中得到的浆料注入抽滤模具中进行真空抽滤，抽滤压力0.08MPa，抽滤时间30min，预成型后湿脱模，得到陶瓷纤维坯体；

步骤4，将陶瓷纤维坯体干燥固化，干燥温度为120℃，干燥时间为24h，脱脂，然后高温烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间4.5h，得到陶瓷纤维滤管。

本发明将一定长度的陶瓷纤维交错搭接成三维网络，经高温烧结得到陶瓷纤维滤管，制备的陶瓷纤维滤管中氧化铝的含量≧72％，氧化铝及氧化硅的总量≧98％，本发明制备的陶瓷纤维滤管性能如下表所示：

表格1陶瓷纤维滤管性能表

从表中可以看出，随着纤维长度的增加，陶瓷纤维滤管的透气性能及孔径也随之增加，但烧结温度的变化及无机添加剂加入量的变化对性能基本无影响，故可以看出，陶瓷纤维的长度直接决定了陶瓷纤维滤管的透气性能及孔径大小。