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高温烟气过滤陶瓷的制备与性能

作　者: 田维
导　师: 税安泽；刘杰
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 高温烟气过滤陶瓷粉尘泡沫注凝法造孔剂法
分类号: TQ174.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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%。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-29
  1.1 引言  11
  1.2 高温烟气除尘方法  11-17
    1.2.1 金属微孔过滤除尘技术  12-13
    1.2.2 颗粒层过滤除尘技术  13-14
    1.2.3 旋风除尘技术  14
    1.2.4 静电除尘技术  14-15
    1.2.5 陶瓷过滤除尘技术  15-17
  1.3 烟气过滤陶瓷的特点及其制备方法  17-22
    1.3.1 烟气过滤陶瓷的特点  17-18
    1.3.2 高温烟气过滤陶瓷的制备方法  18-22
  1.4 高温烟气过滤陶瓷的研究及应用现状  22-27
    1.4.1 国外研究及开发现状  22-25
    1.4.2 国内研究及开发现状  25-26
    1.4.3 高温烟气过滤陶瓷的应用现状  26-27
    1.4.4 高温烟气过滤陶瓷面临的问题  27
  1.5 本论文的研究目的及意义  27-29
第二章实验原料、仪器及测试表征  29-37
  2.1 实验原料和试剂  29-30
    2.1.1 堇青石（2MgO 2·Al_2O_3 ·5SiO_2）骨料  29
    2.1.2 结合剂  29
    2.1.3 造孔剂  29
    2.1.4 发泡剂  29
    2.1.5 胶凝剂  29-30
    2.1.6 添加剂  30
  2.2 实验仪器和设备  30-31
  2.3 实验工艺流程  31-33
    2.3.1 结合剂的制备  31
    2.3.2 泡沫注凝法制备高温烟气过滤陶瓷  31-32
    2.3.3 造孔剂法制备高温烟气过滤陶瓷  32-33
  2.4 堇青石高温烟气过滤陶瓷性能的测试与表征  33-37
    2.4.1 抗压强度的测定  33-34
    2.4.2 耐酸、耐碱性能的测试  34
    2.4.3 显气孔率、吸水率及体积密度的测定  34-35
    2.4.4 pH 值的测定  35
    2.4.5 浆料的稳定性表征  35
    2.4.6 浆料粘度的测定  35
    2.4.7 抗热震性能测试  35
    2.4.8 差热热重分析  35-36
    2.4.9 堇青石多孔陶瓷的物相分析以及形貌分析测试  36-37
第三章泡沫注凝法制备高温烟气过滤陶瓷的研究  37-59
  3.1 制备高温烟气过滤材料原料的选择  37-40
    3.1.1 多孔陶瓷材料的选择  37-39
    3.1.2 结合剂的选择  39-40
    3.1.3 泡沫注凝法制备过滤陶瓷的基础配方  40
  3.2 高固含量稳定陶瓷料浆的制备  40-52
    3.2.1 探讨固含量对陶瓷料浆流变性能的影响  40-42
    3.2.2 探讨分散剂对陶瓷料浆流变性能的影响  42-49
    3.2.3 探讨PH 对料浆的影响  49-50
    3.2.4 探讨胶凝剂对料浆的影响  50-51
    3.2.5 90℃下固含量对料浆的影响  51-52
  3.3 烧成制度对陶瓷性能的影响  52-58
    3.3.1 烧成温度对陶瓷性能的影响  53-55
    3.3.2 烧成时间对样品性能的影响  55-57
    3.3.3 烧成前后试样的微观结构分析  57-58
  3.4 本章小结  58-59
第四章造孔剂法制备高温烟气过滤陶瓷的研究  59-84
  4.1 结合剂添加量对试样性能的影响  59-61
  4.2 造孔剂添加量对试样性能的影响  61-63
  4.3 升温制度的选择  63-66
  4.4 工艺参数对过滤陶瓷试样的影响  66-74
    4.4.1 球磨时间对高温烟气过滤陶瓷性能的影响  66-68
    4.4.2 成型压力对高温烟气过滤陶瓷性能的影响  68-70
    4.4.3 烧成温度对高温烟气过滤陶瓷性能的影响  70-72
    4.4.4 烧成时间对高温烟气过滤陶瓷性能的影响  72-74
  4.5 高温烟气过滤陶瓷的耐腐蚀性研究  74-75
  4.6 两种制备方法所得过滤陶瓷试样性能测试与表征  75-76
  4.7 正交试验工艺优化  76-82
    4.7.1 正交试验工艺优化实验  76-81
    4.7.2 优化条件下堇青石多孔陶瓷的性能测试与表征  81-82
  4.8 本章小结  82-84
第五章过滤陶瓷过滤性能的表征  84-92
  5.1 过滤陶瓷过滤性能测试的主要参数  84-85
  5.2 过滤特性中各个参数的测试方法  85-88
  5.3 过滤阻力与过滤风速之间的关系  88-89
  5.4 两种不同制备方法所得多孔陶瓷透气度及其对灰尘过滤效率  89-91
  5.5 本章小结  91-92
结论  92-94
参考文献  94-101
攻读学位期间申请的专利  101-102
致谢  102-103
附件  103

高温烟气过滤陶瓷的制备与性能

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