高温除尘用复合碳化硅多孔陶瓷制备及性能研究

发布时间：2017-04-21 08:18

  本文关键词：高温除尘用复合碳化硅多孔陶瓷制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高温过滤除尘系统是低碳环保的整体煤气化联合循环、壳牌煤气化技术等洁净煤技术的关键子系统。多孔陶瓷管是该除尘系统的核心除尘部件,常见的有简单均质结构和非对称结构。多孔陶瓷管的机械性能和孔隙结构直接决定着除尘系统的使用寿命、过滤效率和过滤精度。 本文利用原位反应结合技术分别制备并研究了二氧化硅、莫来石、堇青石结合碳化硅多孔复合陶瓷。以制备高强度和高气孔率的碳化硅多孔陶瓷支撑体和可应用于对过滤管的过滤膜涂覆技术为研究目标。系统探究了碳化硅颗粒大小、烧成温度、干压成型压力和造孔剂(石墨)含量对复合碳化硅陶瓷的氧化结合性能、物相组成(XRD)、微观结构(FESEM)和孔径分布(压汞仪)的影响。并对抗弯强度(三点弯曲法)与气孔率(阿基米德排水法)的关系进行了深入探讨。得到了可同时提高坯体孔隙率和机械性能的工艺方案。研究表明：以平均粒径为23μm碳化硅粉料,亚微米级氧化镁、氢氧化铝和石墨为原料,成功制备出了堇青石-莫来石结合碳化硅复合多孔陶瓷。当加入30wt%石墨时,在1400℃烧结并保温3h后,堇青石-莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的气孔率为42.11%相应的抗弯强度为41.29MPa。 本文设计了在过滤膜与支撑体之间含有纤维过渡层非对称结构过滤管。通过对纤维浆料的处理和选择合适的涂膜液,利用空气喷涂技术实现了对过滤管的纤维过渡层和陶瓷分离膜的完整均匀涂覆。支撑体干压成型后,在1000-1200℃预烧结。在支撑体上利用空气喷涂技术均匀涂覆一层或几层莫来石纤维、硅酸铝纤维和陶瓷粘结剂的混合料,干燥后在其表面上连续喷涂几层过滤膜,最后将制得的碳化硅膜材料在干燥后在空气气氛中进行烧结,即可得高温过滤用复合碳化硅多孔过滤膜材料。本方法可以制备完整均匀,厚度可控纤维过渡层和过滤膜,采用空气喷涂技术,即降低了成本又提高了效率,同时采用预烧结,可以降低能耗,而在纤维浆料中加入了合适的粘结剂,提高了支撑体、纤维层、过滤膜三者结合强度。
【关键词】：碳化硅多孔陶瓷 气孔率 原位反应结合 过滤膜 高温除尘 过滤管
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 导论9-21
• 1.1 高温除尘用净化装置的主要应用领域9-14
• 1.1.1 洁净煤技术9-14
• 1.1.2 其它粉体工业中的颗粒回收和气体净化14
• 1.2 多孔陶瓷膜材料的研究现状及趋势14-16
• 1.3 复合碳化硅多孔陶瓷材料概述16-21
• 2 研究内容和实验方法21-27
• 2.1 课题研究背景及意义21-22
• 2.2 课题主要研究内容及创新点22-23
• 2.3 材料及仪器设备23-27
• 2.3.1 实验材料23-24
• 2.3.2 仪器设备及其用途24-25
• 2.3.3 性能表征25-27
• 3 均质结构的过滤材料27-43
• 3.1 SiO_2结合碳化硅多孔陶瓷27-31
• 3.1.1 原理27
• 3.1.2 制备方法27-28
• 3.1.3 微观结构表征28-29
• 3.1.4 物相组成分析29
• 3.1.5 显气孔率的影响因素29-30
• 3.1.6 高温氧化行为30-31
• 3.2 莫来石结合碳化硅多孔陶瓷31-36
• 3.2.1 原理31
• 3.2.2 制备方法31-32
• 3.2.3 物相组成与微观结构表征32-34
• 3.2.4 造孔剂含量对气孔率和强度影响34
• 3.2.5 粒径对微观结构影响34-35
• 3.2.6 粒径对高温氧化行为与孔径分布的影响35-36
• 3.3 堇青石结合碳化硅多孔陶瓷36-39
• 3.3.1 原理36
• 3.3.2 合成方法36-37
• 3.3.3 微观结构表征37
• 3.3.4 物相组成分析37-38
• 3.3.5 造孔剂含量对气孔率和抗弯强度的影响38-39
• 3.4 堇青石-莫来石结合碳化硅多孔陶瓷39-43
• 3.4.1 制备方法39
• 3.4.2 微观结构与孔径分布的表征39-40
• 3.4.3 物相组成分析40-42
• 3.4.4 造孔剂含量对显气孔率与抗弯强度的影响42-43
• 4 非对称结构的过滤膜材料43-54
• 4.1 非对称结构过滤膜材料的设计43
• 4.2 支撑体的制备43-46
• 4.2.1 粘结剂的配制43-44
• 4.2.2 三层包覆技术在批量制备支撑体的应用44-46
• 4.3 空气喷涂技术涂覆纤维过渡层46-48
• 4.4 空气喷涂技术涂覆陶瓷过滤膜48-51
• 4.4.1 过滤膜的涂覆工艺48
• 4.4.2 过滤膜的物相分析48-49
• 4.4.3 过滤膜的微观形貌分析49-51
• 4.5 过滤管的制备与性能研究51-54
• 4.5.1 1500mm陶瓷过滤管制备工艺简介51
• 4.5.2 高温除尘用复合碳化硅质过滤管工程应用51-54
• 5 讨论与结论54-57
• 5.1 讨论54-55
• 5.1.1 碳化硅多孔陶瓷气孔率与强度的关系54-55
• 5.2 结论55-56
• 5.3 展望56-57
• 参考文献57-62
• 附录62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王建永;汤慧萍;谈萍;葛渊;康新婷;董领峰;;煤气化合成气除尘用过滤器研究进展[J];材料导报;2007年12期

2 段力群;马青松;;碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展[J];材料导报;2010年S2期

3 田岳林;;无机膜与有机膜分离技术应用特性比较研究[J];过滤与分离;2011年01期

4 毛玉如,张永刚,张国胜;中国洁净煤发电技术进展[J];锅炉制造;2005年01期

5 王耀明;薛友祥;朱姝;张联盟;;高温烟尘净化用孔梯度陶瓷膜材料的设计与制备[J];硅酸盐通报;2006年06期

6 冯胜山;许顺红;刘庆丰;曹金宏;鲁晓勇;李金山;王存贵;;高温废气过滤除尘技术研究进展[J];工业安全与环保;2009年01期

7 宫经德;;壳牌煤气化技术及其工程应用[J];化肥设计;2007年06期

8 汪家铭;莫洪彪;;壳牌煤气化技术在国内的应用与技术创新[J];化肥设计;2011年04期

9 王辅臣;于广锁;龚欣;刘海峰;王亦飞;梁钦峰;;大型煤气化技术的研究与发展[J];化工进展;2009年02期

10 王琬;朱烨;刘悦;陈林;林敏;李自立;;除尘设备研究进展[J];洁净煤技术;2009年06期

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1 焦梦瑶;中国碳化硅行业国际竞争力状况研究[D];河南大学;2013年

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本文编号：319939