高温烟气过滤陶瓷的制备与性能

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本论文以高温烟气过滤陶瓷的制备与性能研究为目的,系统研究了泡沫注凝法及造孔剂法对高温烟气过滤陶瓷性能的影响,最终确立了以β-堇青石为过滤陶瓷骨料,以高岭土、钾长石、锂辉石为主要原料的SiO2-Al2O3-K2O-Li2O低热膨胀体系为过滤陶瓷结合剂。详细研究了固含量、分散剂用量及种类、pH值、球磨时间及胶凝剂含量等因素对泡沫注凝料浆流变性能的影响。研究结果表明,三聚磷酸钠对浆料的分散效果好于聚丙烯酸铵,其最佳用量为1.2wt%。通过对配方优化,可制得固含量高达58wt%、并能满足凝胶注模成型要求的陶瓷浆料。通过研究烧成制度对泡沫注凝法所制得过滤陶瓷性能的影响,发现当烧成温度为1235℃、烧成时间为30min时,可制得综合性能较好的多孔过滤陶瓷。由于泡沫注凝法工艺复杂、生产成本高,难以实现大规模工业生产,本论文详细探讨了造孔剂法。定量研究了造孔剂、结合剂对造孔剂工艺所得陶瓷显气孔率及抗压强度的影响,研究结果表明:试样的显气孔率随着造孔剂添加量的升高而升高、随结合剂添加量的升高而减小;抗压强度随造孔剂添加量的升高而减小、随结合剂添加量的升高而升高。通过实验确立了添加造孔剂工艺制备高温烟气过滤陶瓷的基础配方为堇青石75wt%、结合剂25wt%、炭粉造孔剂外加添加量为50wt%。在此基础上,通过正交实验优化了球磨时间、成型压力、烧成温度、烧成时间四项工艺参数。最佳优化工艺条件为:成型压力6MPa、烧成温度1250℃、烧成时间30min。在最佳优化条件下制备机械强度高、显气孔率大的高温烟气过滤陶瓷,其抗压强度值15.9MPa、显气孔率57.9%、抗热震性(1000-25℃)达10次不裂。本论文对两种方法制备的过滤陶瓷过滤性能进行了测试、比较,研究结果表明:试样过滤阻力与过滤风速成正线性相关,泡沫注凝法制得的试样过滤阻力及透气度均大于造孔剂法制备的试样,但是两种试样对电厂粉尘的过滤效率均超过99%。
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