[發明專利]一種窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111106151.1
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113786689A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 潘吉慶;程國園;黃妃慧;劉洪月;張兆合;郝立苗;邢延嶺
• 申請（專利權）人: 重慶奧福精細陶瓷有限公司
• 主分類號: B01D46/54
• 分類號: B01D46/54;B01D46/00;B01D39/20;B01J20/10
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 賴定珍

本發明屬于蜂窩陶瓷過濾器技術領域，具體涉及一種窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器及其制備方法和應用。該方法包括步驟：1)采用干法將制備堇青石用的含類球形二氧化硅的原料混合；2)將混合均勻的粉料濕混捏合；3)將捏合的泥料練制成具有塑性的泥段；4)將泥段擠出成蜂窩狀結構，并微波干燥，得到生坯體；5)對生坯體進行燒成，得到堇青石蜂窩陶瓷體；6)將得到的堇青石蜂窩陶瓷體進行打孔、堵孔、回燒，得到成品。本發明采用類球形二氧化硅，不僅能夠滿足使用需求，同時降低了生產成本，提高了生產效率。

技術領域

本發明屬于蜂窩陶瓷過濾器技術領域，具體涉及一種窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器及其制備方法和應用。

背景技術

世界性的大規模城市化進程使得越來越多城市嚴重依賴機動車交通，機動車排放氣體成為大氣污染的主要來源之一，造成了嚴重的城市污染和噪聲危害。機動車排氣中的有害物質是燃燒過程中產生的，主要有CO、NOx和HC，以及顆粒物，嚴重影響著空氣質量和人類健康，給社會經濟的可持續發展造成極為不利的影響，因此，汽車排放控制已成為世界范圍內環保的重要課題。隨著環保法規的日益嚴格化，加嚴了排氣中顆粒物的排放標準，顆粒過濾器被認為是解決這一問題的最有效、最可靠的技術手段。

過濾器一般設計成壁流式結構，孔道的進氣端為開口模式，出氣端堵塞，使端面形成棋盤模式的堵塞格局，在廢氣通過過濾器進氣道與相鄰的出氣道的多孔陶瓷壁時，將煙灰捕集在蜂窩狀過濾體的多孔通道壁上，從而將碳煙從廢氣流中分離，達到凈化排氣的目的。這類過濾器對壓降和過濾效率要求較高，而較窄的微孔分布是實現低壓降、高過濾效率的前提。過濾器中的主要壓力損失來源于流過壁的壓力損失，降低流過壁的壓力損失就要求材料不僅具有多孔性，而且微孔連通性較好，更為重要的一點是微孔分布較窄。通過研究發現，中值孔徑(D50)相同的過濾器，微孔分布越窄壓降越低，過濾效率越高，這是因為微孔分布越窄，造成壓降增加的小孔數量越少，對顆粒物捕集效果差的大孔數量亦越少，從而降低了壓降，提高了過濾效率。因此，窄微孔分布是過濾器的一個非常關鍵的技術指標，也是過濾器的開發生產中一個非常重要的技術難點。

類球形二氧化硅形狀類似于卵石、橢球，與規則的球形二氧化硅相比具有較大的比表面積，類球形的形貌不僅能夠和球形形貌一樣形成堆積孔洞，減少造孔劑添加量，提高燒成合格率，同時較大的比表面積能夠增加原材料之間的接觸面積，有利于加速燒成過程中堇青石相的形成。類球形二氧化硅具有非常窄的粒度分布，原材料能通過180目篩，且D10≥15μm，優選D10≥20μm，原材料粒度分布越窄合成的堇青石材料微孔分布越窄，這些對于合成的堇青石材料的微孔分布都是極為有利的，這是因為，較窄的粒度分布有利于形成較為均勻的堆積孔洞。同時，類球形二氧化硅的主要成份為二氧化硅，是一種純度較高的無機材料，是合成堇青石材料的主要原材料之一。因此，類球形二氧化硅的使用有諸多有利因素，既作為合成堇青石的主要原材料之一，又能形成堆積孔減少有機造孔劑添加量，提高了燒成合格率，降低生產成本。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器及其制備方法和應用。

本發明所提供的技術方案如下：

一種窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器的制備方法，包括以下步驟：

1)采用干法將制備堇青石用的各無機組分和有機造孔劑、潤滑劑、粘結劑混合均勻，其中，所述無機組分中的二氧化硅包括類球形二氧化硅；

2)將混合均勻的粉料濕混捏合；

3)將捏合的泥料練制成具有塑性的泥段；

4)將泥段擠出成蜂窩狀結構，并微波干燥，得到生坯體；

5)對生坯體進行燒成，得到堇青石蜂窩陶瓷體；

6)將得到的堇青石蜂窩陶瓷體進行打孔、堵孔、回燒，得到成品窄微孔分布堇青石蜂窩陶瓷過濾器。