高温金属熔体精密过滤器
[原创 2009-12-28 11:45:04]
| 高温金属熔体精密过滤器 目前国际上工业较发达国家的铸造行业，已普遍采用金属熔体过滤工艺。比如在生产生铁铸件时，采用泡沫陶瓷，可使合格铸件的产量提高到８ ０ ％ 。在连续铸钢中，采用泡沫陶瓷过滤时，不锈钢中非金属夹杂物的含量可大约减少２０％ 。 泡沫陶瓷作为一种特殊多孔陶瓷材料在金属熔体过滤中起着重要作用。金属中杂质的种类、形状、大小及分布对材料的强度、硬度、断裂韧性等有着很大的影响，由于金属熔体的熔融温度非常高，其它过滤介质无法满足要求，而泡沫陶瓷材料不仅具有非常高的熔体透过能力和夹杂质去除能力，还具有非常高的抗高温能力。如采用堇青石－莫来石系列的泡沫陶瓷材料，可以满足熔融铝合金、金属铜液的过滤，而采用氧化铝、碳化硅质高温泡沫陶瓷材料则可以满足更高温度下（１４００～１６００℃）铁水和钢水过滤的需要。 汽车尾气净化 采用蜂窝陶瓷催化器，一方面通过过滤作用，可将尾气中的烟尘颗粒有效出除，并在高温下燃尽；另一方面，通过催化氧化和还原，可将排气中的有毒 的一氧化碳和一氧化氮转换成二氧化碳和二氧化氮。因此，蜂窝陶瓷目前在国外已被广泛应用于汽车尾气处理装置。 发展方向 （１） 通过优化工艺配方和工艺过程，制备高孔隙率高强多孔陶瓷材料，提高材料气孔均匀性：气孔率和孔径是多孔陶瓷材料的主要微孔性能指标，在满足其它强度的情况下，适当提高材料的气孔率，可以大幅度提高材料的透气性能，降低单位面积材料的流体透过阻力，提高过滤效率。为此，可以通过在多孔陶瓷基体中引入陶瓷纤维，或通过采用编制陶瓷纤维利用化学气相沉积技术来制备高强、高空隙率的陶瓷纤维复合多孔陶瓷材料。 （２）降低材料成本，制备大尺寸多孔陶瓷制品：目前，多孔陶瓷用做过滤材料，其综合成本虽然要比粉末冶金过滤材料要低的多，但同其它过滤材料相比，价格仍显偏高，这也是影响多孔陶瓷材料大面积推广应用的一个主要原因。另外，随着将来大端面陶瓷的工业化推广应用，基于材料密封等原因的陶瓷过滤元件规格尺寸也要求增大，探索新的制备工艺，制备低成本、大尺寸的多孔陶瓷制品，是发展多孔陶瓷材料产业的必然选择。 （３）采用陶瓷膜材料的表面修饰技术，制备大尺寸无缺陷的陶瓷膜材 料：陶瓷膜材料作为一种精密过滤与分离材料，其膜层孔径大小、孔径均匀性、膜层厚度及表面缺陷等对其分离性能有很大的影响。现有的制备技术，包括支撑体技术、膜层的工艺控制技术完整膜的无损在线检测技术等很难达到制备xx无缺陷的膜的技术要求。以上问题也是制约陶瓷膜材料在国内大量推广的一个主要原因。为此，在今后的工作中，应就陶瓷膜材料的表面修饰技术及在线检测技术方面做更深入的研究工作。 （４）研究开发多功能性多孔陶瓷复合材料：现有的多孔陶瓷材料功能单一，尤其用做过滤材料的多孔陶瓷材料，其过滤机理基本以物理过滤为主，今后若能采用陶瓷材料复合技术或嫁接技术制备一些多功能性陶瓷材料，如采用纳米xx功能材料与微孔制备技术结合，研制开发具xx和净化功能的微孔陶瓷材料；采用陶瓷一金属复合技术，制备具有选择吸收、催化功能的多孔陶瓷材料；采用无机和有机材料复合技术制备其他一些电传导膜、生物反应膜等，这对扩大多孔陶瓷材料的应用范围有重要意义。 （５）加强多孔陶瓷材料的应用技术研究，提高产业化水平：目前国内从事多孔陶瓷材料研究工作者大多数只注重于材料本身性能的研究，而缺乏对材料应用性能的研究。事实上，多孔陶瓷的应用技术，包括过滤技术、材料的清洗再生技术、过滤系统的优化等是一门很深的学问，多孔陶瓷材料推广应用一方面取决于材料本身优良的性能，而另一方面更大程度取决于材料应用技术水平的提高。因此，要提高我国的多孔陶瓷材料的产业化水平，就必须加强材料应用性能的研究，建立相应的应用研究平台，并加强企业之间的技术交流与自律。 （６）发挥优势、突出重点：结合目前国内多孔陶瓷材料发展实际状况和需求，重点开发陶瓷微过滤材料、陶瓷膜过滤材料、高温气体过滤材料及高温气体催化分离材料及装备技术，以满足目前国内能源、化工、环保和水处理行业的需要，提高国内的过滤与分离技术水平。 蜂窝陶瓷作为多孔陶瓷材料中又一特殊材料，目前在催化剂载体、汽车尾气净化器和换热储能器方面有很好的推广应用前景。由堇青石等低热膨胀陶瓷材料制成的蜂窝状多孔陶瓷材料，通过被敷催化剂后，可以作为催化转换器，用来净化内燃机尾气，以防止空气污染。与其它形式的尾气净化器相比，采用蜂窝陶瓷的汽车尾气具有耐热震稳定性好、催化层阻力小、预热能力好、抗磨性高等优点。 |
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