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提高蜂窝陶瓷抗污性能的一种方法

提高蜂窝陶瓷抗污性能的一种方法

浏览: 发布日期:2018-08-10 09:30

一、前言

蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料,由于其是有较大的比表面积和良好的物理化学稳定性能,广泛地应用于工业的烟气处理、过滤材料、催化剂载体、蓄热体等领域,随着制备技术的发展,其应用范围也不断扩大。

蜂窝陶瓷由于是多孔结构,吸水率较高,在工业烟气处理中很容易吸附废气中的粉尘,造成气孔堵塞,而且也不易于清洁,影响其使用寿命。我公司给出一种解决方法,即在蜂窝陶瓷上被覆一层微晶玻璃质的耐热涂层,所采用的被覆方法是浸渍法,但是考虑到蜂窝陶瓷存在许多小孔径的孔道,这样的被覆方法可能使得孔壁涂覆层不均匀,严重时会堵塞大部分孔道。

通常带釉陶瓷产品都是由坯体和釉层两部分组成,这里的釉层类似于前面提到的蜂窝陶瓷上被覆一层微晶玻璃质的耐热涂层,将调制好的釉浆施于坯体表面,经高温熔融形成均匀的玻璃质层与坯体结合在一起,但是蜂窝陶瓷由于其特殊的结构无法将耐热涂层覆盖于整个蜂窝陶瓷体内部,有没有一种方法既能不上釉又能达到上釉产品同样效果,同时又不会堵塞蜂窝陶瓷内部微细的孔道,我公司在此基础上,通过在原料中引入若干添加剂,改善蜂窝陶瓷的结构,提高其抗污性能。

提高蜂窝陶瓷抗污性能的一种方法

二、实验过程

蜂窝陶瓷的制备工艺可以分为下面几种:挤压成形、热压铸成形、注浆成形及注凝成形。其中生产产量比较大、使用比较广泛的是挤压成形和热压铸成形两种方法,

本实验使用的是设备简单的挤压成形。其制备工艺流程如下:

原料与一定量的添加剂混合→混合练泥→陈腐→挤压成形→干燥→烧成。

原料采用合成堇青石,由于蜂窝陶瓷采用挤压成形,为了提高泥坯的可塑性和流动性,加入粘结剂(羧甲基纤维素钠)、增塑剂(甘油)等。除了普通蜂窝陶瓷生产所需原料外,还需添加1%-8%无机可溶性盐K2CO3、KC1、Na2CO3、NaC1、Na3PO4、CaF2、Ca3(PO4)2等中的一种或多种,经过充分的真空练泥、成形后,在100℃干燥1-2h,150℃干燥1-2h,在1100-1180℃烧成。

为了对比添加K2CO3等可溶性盐的效果,普通蜂窝陶瓷与添加K2CO3等可溶性盐样品于相同条件下干燥、烧成,样品的制备参照表1。

表1 添加不同的可溶性盐的样品对照
样品编号 添加剂 外加比例,% 抗高温软化
1# K2CO3 1.5 900℃未软化
2# Na2CO3 2.0 800
3# Na2CO3/K2CO3 1.0/2.0 850
4# Na2CO3/CaF2/Ca3(PO4)2 1.0/0.5/0.8 850
5# NaC1/KC1 2.0/1.0 850

实验中需要测试烧成后样品的抗软化性能,以及其在恶劣环境中的表现来评价蜂窝陶瓷的抗污染性能。所采用的抗软化性能测试方法是:在成品试样施加一个由耐火材料制成的重物并使其在釉层表面产生3kPa的压力,将试样连同重物一起置于高温炉中,升温至所要求测定的温度,并保温10min,随后自然冷却,取出试样,观察被压试样表面有无压痕。如果没有压痕,则表明釉层在所测定的温度下不软化。

三、结果与讨论

烧成后未加入可溶性盐的样品表面粗糙,而加入可溶性盐的样品表面以及孔道内壁均匀分布一层薄的釉层,经抗软化性能测试表明,原料加入可溶性盐后的样品在800-900℃高温下不软化(见表1),加之其表面光滑,因此不易吸附污染物,更具抗污性能。

本试验所采用的添加剂为工业用K2CO3、KC1、Na2CO3、NaC1、Na3PO4、CaF2、Ca3(PO4)2,由于其可溶性使其在生坯中均匀分布,在干燥阶段随着水分的蒸发可溶性盐会迁移到与空气接触的表面,也会均匀分布在孔道内壁表面。在高温下K2CO3、KC1、Na2CO3、NaC1、Na3PO4、CaF2、Ca3(PO4)2作为助熔剂和坯体中的成分发生反应生成一层光滑的薄釉层,均匀分布于孔道内壁。釉层的软化温度受K2CO3、KC1、Na2CO3、NaC1、Na3PO4、CaF2、Ca3(PO4)2的熔点影响,一般能够承受800-900℃的烟气流,孔道内壁的釉层不易受到烟气粉尘的污染,其吸附的粉尘也易于清洗掉,极大地提高了蜂窝陶瓷的抗污性能。

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