CN111408283B - 陶瓷纤维膜增强料浆、制备方法和陶瓷纤维膜增强方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷纤维膜增强料浆、制备方法和陶瓷纤维膜增强方法，陶瓷纤维膜增强料浆，包括按照一定比例混合的水、硅溶胶、水玻璃、硼酸、铝溶胶、磷酸二氢铝溶液，其中，浆料的固含量为10～20％。通过喷涂陶瓷纤维膜增强料浆，能够提高陶瓷纤维膜的强度及冲刷性能，大幅提高产品的使用寿命。

Description

陶瓷纤维膜增强料浆、制备方法和陶瓷纤维膜增强方法

技术领域

本发明涉及高温气体净化用陶瓷膜材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维膜增强料浆、制备方法和陶瓷纤维膜增强方法。

背景技术

高温陶瓷膜过滤技术是热气体净化的一个发展方向，陶瓷膜材料是高温陶瓷膜过滤技术的核心。

目前国内外已发展的高温陶瓷膜材料主要包括颗粒堆积的高强度陶瓷膜材料、低密度陶瓷纤维膜材料，其中陶瓷纤维复合膜材料具有过滤阻力小、热稳定性优、制造成本相对较低等优点，可广泛应用在各种工业锅炉排放的高温烟尘净化、煤化工领域高温煤气净化、冶炼、电石炉、垃圾焚烧炉等产生高温气体（烟尘）净化等领域，具有较大的应用市场。

采用抽滤成型工艺制备的高温陶瓷纤维过滤材料，由于内外壁抽吸压力不均匀，陶瓷纤维膜材料内、外侧结合剂量不同，导致内外强度差别较大，内壁的强度较差，在冲刷、反吹过程中容易脱落，近几年开始出现浸渍或喷淋工艺，如中国专利CN 107398133A 陶瓷纤维管强化方法及强化陶瓷纤维管，主要介绍了选用硅溶胶和树脂，通过浸渍或喷淋工艺将硬化剂吸附陶瓷纤维管的开口段和封闭段，但是该工艺只增强了开口段和封闭段，整体强度并未有增强，专利CN 109650842 A（一种无机结合陶瓷纤维材料的制备方法），通过依次向湿坯中浸渍无机结合剂和pH调节剂，此工艺湿坯浸渍结合剂，无机结合剂主要分布在材料表面，无法进入孔道内，导致材料组织结构不均匀，并且通过调节PH是无机结合剂凝胶，此过程周期较长，产品变形，并且会放出污染性气体，不经济环保。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维膜增强料浆、制备方法和陶瓷纤维膜增强方法，通过喷涂陶瓷纤维膜增强料浆，提高陶瓷纤维膜的强度及冲刷性能。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷纤维膜增强料浆，包括按照一定比例混合的水、硅溶胶、水玻璃、硼酸、铝溶胶、磷酸二氢铝溶液，其中，料浆的固含量为10~20%。

进一步的，按重量份计，包括水50~70份、硅溶胶10~15份、硼酸3~5份、水玻璃10~15份、铝溶胶10~15份、磷酸二氢铝溶液5~10份。

进一步的，所述硅溶胶为酸性且硅溶胶的固含量为20%~30%；

和/或

所述铝溶胶为酸性且铝溶胶的固含量为25%~30%；

和/或

水玻璃的固含量为30%~50%。

与现有技术相比，本发明陶瓷纤维膜增强料浆具有以下有益效果：通过喷涂陶瓷纤维膜增强料浆，能够提高陶瓷纤维膜的强度及冲刷性能，大幅提高产品的使用寿命。

根据本发明的另一个方面，提供一种陶瓷纤维膜增强料浆的制备方法，包括以下步骤：

按重量份计，将水50~70份、硅溶胶10~15份、硼酸3~5份、水玻璃10~15份、铝溶胶10~15份、磷酸二氢铝溶液5~10份；

混合搅拌0.5-3h，使得料浆的固含量为10~20%，制得料浆。

与现有技术相比，本发明陶瓷纤维膜增强料浆制备方法具有以下有益效果：操作简单高效，适于大规模工业化生产。

根据本发明的另一个方面，提供一种陶瓷纤维膜增强方法，包括以下步骤：

喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂上述任意一项所述的料浆；

干燥：经微波烘干1~2h；

烧成：在600~1200℃下保温4~6h。

进一步的，喷涂时，所述喷涂设备以240~300g/min的喷涂量，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面。

进一步的，所述喷涂设备，包括：

喷涂装置；

用于向喷涂装置供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统；

用于放置陶瓷纤维膜的托架；

驱动机构，所述驱动机构能够带动所述托架按照预设轨迹相对喷涂装置的出料口移动，以供喷涂装置在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂所述陶瓷纤维膜增强料浆。

进一步的，所述喷涂设备还包括喷涂控制系统，所述驱动机构、喷涂装置与喷涂控制系统信号连接。

进一步的，所述供料系统包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置连通。

进一步的，所述驱动机构包括传送带，驱动传送带旋转的电机，所述传送带上设置滑块，所述滑块与托架连接。

与现有技术相比，本发明陶瓷纤维膜增强方法，具有以下有益效果：

1、喷涂陶瓷纤维膜增强料浆后的坯体采用微波快速烘干，可保证结合剂不逃逸，组织结构均匀，提高生产效率，一次烧成即可，无需二次烧成，可大幅提高生产周期，降低生产成本，节能减排。

2、喷涂设备操作简单，制作成本低，喷涂量和喷涂速度可调，操作简单高效，适于大规模工业化生产。

附图说明

图1为本发明喷涂设备的结构示意图；

图2为喷涂设备的一种具体实施方式；

图3为实例2增强前陶瓷纤维膜的SEM图；

图4为实例2增强后陶瓷纤维膜的SEM图；

图5为为实例3增强前陶瓷纤维膜的SEM图

图6为实例3增强后陶瓷纤维膜的SEM图。

附图中所示标号：1-喷涂装置；2-供料系统；3-托架；4-驱动机构；41-传送带；42-电机；43-滑块；44-支撑架；45-卡扣；46-管式纤维膜材料；5-喷涂控制系统。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种陶瓷纤维膜增强料浆，包括按照一定比例混合的水、硅溶胶、水玻璃、硼酸、铝溶胶、磷酸二氢铝溶液，作为可选方案，按重量份计，包括水50~70份、硅溶胶10~15份、硼酸3~5份、水玻璃10~15份、铝溶胶10~15份、磷酸二氢铝溶液5~10份，其中，料浆的固含量为10~20%，作为可选方案，所述硅溶胶为酸性且硅溶胶的固含量为20%~40%；所述铝溶胶为酸性且铝溶胶的固含量为15%~40%；磷酸二氢铝溶液的固含量为15%~30%。

本实施例提供一种上述陶瓷纤维膜增强料浆的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，将水50~70份、硅溶胶10~15份、硼酸3~5份、水玻璃10~15份、铝溶胶10~15份、磷酸二氢铝溶液5~10份；混合搅拌0.5-3h，使得料浆的固含量为10~20%，制得料浆。

本实施例应用上述陶瓷纤维膜增强料浆的陶瓷纤维膜增强方法，包括以下步骤：

步骤1，喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂上述任意一项所述的料浆，喷涂时，所述喷涂设备以240~300g/min的喷涂量，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面。

步骤2，干燥：经微波烘干1~2h；

步骤3，烧成：在600~1200℃下保温4~6h。

所述喷涂设备，包括：

喷涂装置1；

用于向喷涂装置1供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统2，所述供料系统2包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置1连通；

用于放置陶瓷纤维膜的托架3；

驱动机构4，所述驱动机构4能够带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，以供喷涂装置1在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂所述陶瓷纤维膜增强料浆；

还包括喷涂控制系统5，所述驱动机构4、喷涂装置1与喷涂控制系统5信号连接，通过控制系统，驱动机构4能够带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，进而带动陶瓷纤维膜，开启喷涂系统，通过控制托架3移动速度和喷涂流速调整喷涂量，本实施例，喷涂设备以240~300g/min的喷涂量将增强液均匀喷涂在纤维膜材料的全部或部分表面，再经微波烘干及烧成，喷涂陶瓷纤维膜增强料浆后的坯体采用微波快速烘干，可保证结合剂不逃逸，组织结构均匀，提高生产效率，一次烧成即可，无需二次烧成，可大幅提高生产周期，降低生产成本，节能减排。

实施例2：

本实施例以管式纤维膜材料46为例，管式纤维膜材料46的底端封口，首先制备陶瓷纤维膜增强料浆称量水65份、硅溶胶10份、硼酸5份、铝溶胶12份、水玻璃10~15份、磷酸二氢铝溶液8份，混合后，置于搅拌机中搅拌1h，使得料浆的固含量为10~20%，然后倒入储浆罐中，备用。

如图2所示，本实施例用于管式纤维膜材料46的喷涂，所述喷涂设备，包括：

喷涂装置1，喷涂装置1选用喷枪，；

用于向喷涂装置1供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统2，具体的所述供料系统2包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置1连通；

用于放置陶瓷纤维膜的托架3，托架3上设有用于固定管式纤维膜材料46的卡扣45；

驱动机构4，包括支撑架44，设于支撑架44上的传送带41以及驱动传送带41旋转的电机42，所述传送带41上设置滑块43，所述滑块43与托架3连接；

喷涂控制系统5，所述驱动机构4、喷涂装置1与喷涂控制系统5信号连接。

本实施例应用上述陶瓷纤维膜增强料浆的陶瓷纤维膜增强方法，包括以下步骤：

步骤1，喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂上述任意一项所述的料浆，具体的喷涂时，将要增强的管式纤维膜材料46（本实施例选用的管式纤维膜材料46长度为3m，直径为150mm）放置在托架3上，用固定卡扣45卡死，启动控制系统，通过驱动机构4传动管式纤维膜材料46，直至喷枪位置到达纤维膜底端，之后再开启喷涂系统，喷涂时调整喷涂量，管式纤维膜材料46速度控制在0.3m/min，喷涂量为240g/min，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面；

步骤2，干燥：经微波烘干1h；

步骤3，烧成：在600℃下保温6h，产品气孔率下降3%，抗压提高4MPa。

实施例3：

本实施例以管式纤维膜材料46为例，首先制备陶瓷纤维膜增强料浆称量水50份、硅溶胶10份、铝溶胶10份、硼酸5份、水玻璃13份、磷酸二氢铝溶液10份，混合后，置于搅拌机中搅拌1h，使得料浆的固含量为10~20%，然后倒入储浆罐中，备用。

喷涂设备，包括：喷涂装置1；

用于向喷涂装置1供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统2，所述供料系统2包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置1连通；

用于放置陶瓷纤维膜的托架3；

驱动机构4，所述驱动机构4包括同步带轮、减速电机42、供托架3移动的导轨，用于带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，以供喷涂装置1在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂所述陶瓷纤维膜增强料浆；

还包括喷涂控制系统5，所述驱动机构4、喷涂装置1与喷涂控制系统5信号连接，通过控制系统，驱动机构4能够带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，进而带动陶瓷纤维膜，开启喷涂系统，通过控制托架3移动速度和喷涂流速调整喷涂量，

本实施例应用上述陶瓷纤维膜增强料浆的陶瓷纤维膜增强方法，包括以下步骤：

步骤1，喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂上述任意一项所述的料浆，喷涂时调整喷涂量，纤维膜材料速度控制在0.3m/min，所述喷涂设备以300g/min的喷涂量，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面。

步骤2，干燥：经微波烘干2h；

步骤3，烧成：在1200℃下保温4h，产品气孔率下降3%，抗压提高2MPa。

实施案例4：

本实施例以管式纤维膜材料46为例，首先制备陶瓷纤维膜增强料浆称量水70份、水玻璃10份、硅溶胶15份、铝溶胶12份、硼酸3份、磷酸二氢铝溶液7份，混合后，置于搅拌机中搅拌2h，使得料浆的固含量为10~20%，然后倒入储浆罐中，备用。

喷涂设备，包括：喷涂装置1；

用于向喷涂装置1供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统2，所述供料系统2包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置1连通；

用于放置陶瓷纤维膜的托架3；

驱动机构4，所述驱动机构4包括同步带轮、减速电机42、供托架3移动的导轨，用于带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，以供喷涂装置1在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂所述陶瓷纤维膜增强料浆；

还包括喷涂控制系统5，所述驱动机构4、喷涂装置1与喷涂控制系统5信号连接，通过控制系统，驱动机构4能够带动所述托架3按照预设轨迹相对喷涂装置1的出料口移动，进而带动陶瓷纤维膜，开启喷涂系统，通过控制托架3移动速度和喷涂流速调整喷涂量，

本实施例应用上述陶瓷纤维膜增强料浆的陶瓷纤维膜增强方法，包括以下步骤：

步骤1，喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂上述任意一项所述的料浆，喷涂时调整喷涂量，纤维膜材料速度控制在0.25m/min，所述喷涂设备以250g/min的喷涂量，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面。

步骤2，干燥：经微波烘干1.5h；

步骤3，烧成：在1000℃下保温5.5h，产品气孔率下降2%，抗压提高5MPa。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

喷涂：使用喷涂设备在陶瓷纤维膜的全部或部分内表面喷涂料浆，所述料浆包括按照一定比例混合的水、硅溶胶、水玻璃、硼酸、铝溶胶、磷酸二氢铝溶液，其中，料浆的固含量为10~20%；按重量份计，包括水50~70份、硅溶胶10~15份、硼酸3~5份、水玻璃10~15份、铝溶胶10~15份、磷酸二氢铝溶液5~10份；

干燥：经微波烘干1~2h；

烧成：在600~1200℃下保温4~6h；

喷涂陶瓷纤维膜增强料浆后的坯体采用微波烘干，可保证结合剂不逃逸，一次烧成即可，无需二次烧成。

2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，

所述硅溶胶为酸性且硅溶胶的固含量为20%~30%；

和/或

所述铝溶胶为酸性且铝溶胶的固含量为20%~30%；

和/或

磷酸二氢铝溶液的固含量为30%~50%。

3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，陶瓷纤维膜增强料浆的制备方法包括以下步骤：按重量份计，将水50～70份、硅溶胶10～15份、硼酸3～5份、水玻璃10～15份、铝溶胶10～15份、磷酸二氢铝溶液5～10份；

混合搅拌0.5-3h，使得料浆的固含量为10～20％，制得料浆。

4.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，喷涂时，所述喷涂设备以240~300g/min的喷涂量，将增强液均匀喷涂在陶瓷纤维膜表面。

5.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，喷涂设备，包括：

喷涂装置；

用于向喷涂装置供应陶瓷纤维膜增强料浆的供料系统；

用于放置陶瓷纤维膜的托架；

驱动机构，所述驱动机构能够带动所述托架按照预设轨迹相对喷涂装置的出料口移动，以供喷涂装置在陶瓷纤维膜的全部或部分表面喷涂所述陶瓷纤维膜增强料浆。

6.根据权利要求5所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，喷涂设备还包括喷涂控制系统，所述驱动机构、喷涂装置与喷涂控制系统信号连接。

7.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，供料系统包括储浆罐、输送泵，所述储浆罐通过输料管与喷涂装置连通。

8.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜增强方法，其特征在于，驱动机构包括传送带，驱动传送带旋转的电机，所述传送带上设置滑块，所述滑块与托架连接。

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