热气体净化用的高温陶瓷过滤材料
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.】 关于这一点， 等曾做过详细研究。 可以说， 过 2&3$4 等【 滤元件结构设计、膜层孔径的确定和膜层厚度控制对
综述与述评 综述与述评 综述与述评
件为日本旭硝子公司研制开发的堇青石质烛型过滤元 件，后来日本 84%+& 玻璃公司进一步发展了堇青石质 长管式高温陶瓷过滤元件。 此后， 随着高温陶瓷过滤技 术的发展，管式高温陶瓷过滤元件的制备工艺有了较 大的进展， 产品性能也有了较大的提高。 .9 !9 ! 碳化硅质陶瓷复合膜层高温过滤元件 碳化硅质陶瓷复合膜高温过滤元件最早是由德国 *:%;3&:%$< 公司研制开发的一种热气体过滤元件，其 制备工艺主要采用了冷等静压 （ 和涂层工艺， 其典 ,=>） 型的产品为 ?+& @ *:%;3&A+B% C @ .D。该产品主要由平 均粒径 !ED!3 碳化硅颗粒做骨料，以粘土做结合剂， 采用经过高温烧结做支撑体层，然后采用平均粒径 ..!3 碳化硅细粒做过滤膜层，采用旋转喷涂工艺成 型。这种过滤元件，其支撑体的成型压力 （ ,=>） 为 -".F=&，支撑体的空隙率达到 -GH ，抗弯强度达到 膜层孔径 !D 5 .D!3， 使用温度可以达到 -DF=& 以上， !DDDI 以上。 围饶如何进一步提高碳化硅质复合膜高温过滤元
有较好的高温性能， 但相比而言， 采用微晶碳化硅结合 ） 的反应自烧结碳化硅材料 （ #*+, 具有更好的高温强 度、 抗氧化性能和高温过滤性能。 .9 !9 . 陶瓷纤维高温过滤材料 陶瓷纤维高温过滤材料具有过滤阻力小、 高温热稳 定性好等优点， 也被广泛应用于高温热气体的净化。陶 瓷纤维过滤元件的制备方法主要有真空抽滤法和缠绕 法。一般的真空抽滤法只适合于均质 （ 单层） 滤管的成 型， 可以获得价廉和抗热冲击性好的陶瓷过滤元件。如 德国 MNC 公司的 =O<PB$Q RJE6 型滤管就是采用硅酸铝 纤维和无机粘结剂经过真空抽滤成型工艺制成， 这种滤 管空隙率可以达到 "DH 以上，使用温度可以保持在 而美国 -F 公司则是采用纤维编织技术， 通 EDDI 以上。 过在不锈钢骨架上缠绕各种纤维，如S " @ 刚玉 @ 莫来 石结晶纤维等生产出 T$QB$A 系列陶瓷纤维过滤元件， 该元件用于煤飞灰过滤， 在滤速为 D9 DU3 V 4 时， 基准压 降仅在 !9 E’=& 左右， 过滤效率可达 ""9 6H 以上。 陶瓷纤维过滤材料制备技术近些年来又有了较大 的发展， 其中最典型的是自支撑的陶瓷纤维膜过滤材料 和采用短纤维增强的陶瓷纤维过滤材料。美国 ?W, 公 !"
长管式
!!.D X !6 X !DDD 5 .DDD !7D X !D X !DDD 5 !6DD
均质复合膜层
错流片状
!6D X !6D X 6D -DD X -DD X 6D
均质
.
高温陶瓷过滤材料的制备工艺
高温陶瓷过滤材料的制备主要包括支撑体的制备
工艺和膜层的制备工艺，这在文献 ( - 5 6 ) 中都提到 过。 这些制备工艺主要包括： 支撑体的挤出和冷等静压 工艺，凝浇注工艺
表&
材料名称 刚玉质 莫来石 硅酸铝纤维 碳化硅
高温陶瓷过滤材料的基本性能
线胀系数 抗热震 适宜操 抗氧化 机械 7 > !% ?*/ 能力 作温度 7 / 能力 强度 低 ’ $%% 低 较高 ", " &, $ 较好 较好 好 1, @ 较好 ’!!%% ’!%%% ’!%%% ’ )$% 较好 较高 较好 一般 较好 差 差 高
图#
$%& ’ (( 陶瓷纤维过滤元件成型示意图
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错流式片状高温陶瓷过滤元件
另外，还可以通过切削短纤维增强连续陶瓷纤维 的方法来制得性能更为优良的陶瓷纤维热气体过滤元 件， 1-22 等曾做过该方面的研究工作。其制备工艺原理 （ 如图 !） 是： 连续的陶瓷纤维 （ 高纯氧化铝纤维或硅酸 铝纤维等） 以与真空旋转母模的轴成 *34的方向连续缠 绕在母模上面， 同时切削的短纤维料浆 （ 由剪切高铝纤 维或硅酸铝纤维 （ 纤维长度 "5 "3 6 )77） 和水组成， 料 浆质量分数通常控制在 )5 "8 以下。） 在真空作用下连 续涂敷在由长纤维组成的坯体表面， 达到需要的厚度， 将其浸入勃姆石溶胶或硅溶胶中， 并除去多余的纤维， 坯体干燥，经过 39:+ 低温培烧，除去母模，然后在 ))3"+ 烧结即可得到增强的陶瓷纤维过滤元件。这种 采用短纤维增强连续纤维过滤元件的置备方法，主要 是通过控制或改变长纤维和短纤维的比例，短纤维的 长径比、纤维料浆的性能及浸入结合剂的数量来改变 或调整产品的性能。
综述与述评 综述与述评 综述与述评
!""# 年第 $ 期 % 总第 &"# 期 ’
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
热气体净化用的高温陶瓷过滤材料
薛友祥 孟宪谦 李宪景 李杰 吴庆祝
#$$%&! ） （ 中材高新材料股份有限公司， 淄博 摘
重点论述了高温陶瓷过滤材料的材料体系及结 要 ’ 从分析热气体净化用高温陶瓷过滤材料的性能特点着手，
【 7】
，膜层的喷涂和化学气相沉积工
艺， 陶瓷纤维过滤元件的纤维编织和缠绕工艺， 陶瓷纤 维膜的真空抽滤成型工艺等。 $" ! 管式高温陶瓷过滤元件的制备 管式高温陶瓷过滤元件分烛式和长管式 . 种结构 形式。最早用于高温气体净化的管式高温陶瓷过滤元
综述与述评 综述与述评 综述与述评
司发展了一种型号为 #$% & ’’ 的烛型陶瓷纤维过滤元 件( 它是由一种玻化的陶瓷纤维 （ 美国康宁公司生产） 、 煅烧氧化铝和发烟氧化铝粉等原料制成。其过滤元件 的法兰部分、坯体及膜层均是由预涂有氧化铝料浆的 纤维在预先制成的具有弹性的坯体模型上缠绕编织而 成（ 如图 )） 。 坯体形成一定的厚度时， 将其自然干燥， 取 出母模， 在 )*""+ 左右烧成， 在烧成过程中， 纤维表面 的氧化铝等会和纤维组分中 ,-.!，/0. 等反应形成主 晶相为莫来石、 堇青石和刚玉的陶瓷纤维过滤材料。通 过调整纤维的直径、 料浆浓度及粘度、 坯体缠绕速度及 膜层厚度可以获得不同性能的陶瓷纤维过滤元件。
构设计、 制备工艺以及应用。 关键词 ’ 陶瓷 ( 净化；热气体；制备
高温陶瓷过滤技术是 #% 世纪 "% 年代发展起来的 一种先进的热气体净化技术，在许多行业都具有很大 的应用前景， 如冶金工业、 化学及陶瓷工业中高温烟尘 净化、 化学工业高温气体的净化及高温催化剂的回收、 热电行业中热气体净化等。高温陶瓷过滤材料是整个 高温陶瓷过滤技术的关键， 陶瓷过滤材料的耐高温、 高 压性能、 抗酸碱腐蚀、 热稳定性性能、 过滤性能、 清洗再 生性能以及使用寿命和制造成本等对高温热气体净化 用高温陶瓷过滤器的推广应用有很大的影响。本文结 合国内外高温陶瓷过滤材料的研制及开发应用情况， 综述了目前高温陶瓷过滤材料的主要制备工艺、产品 性能及应用。
G】 件的性能问题， 很多人都进行过大量的研究工作 【 ， 其
侧重点主要集中在材料的高温结合剂方面。 JKK$<4B$LB 等
【 E】
通过实验认为， 尽管传统粘土结合碳化硅材料具
材料的粒子捕捉和过滤性能有重要影响。
表#
形状 烛状
高温陶瓷过滤元件的形状、 规格及结构
规格 V 33 !7D X !D X !DDD 5 !6DD !!GD X !6 X !Dwk.baidu.comD 5 .DDD 结构 均质、 复合膜层
!, !
莫来石 7 氧化铝 堇青石 硅酸铝纤维 碳化硅
条件下工作，作为热气体净化用高温陶瓷过滤材料通 常要求具有 ’ - ! . 高的机械强度、 耐高温 （ &%% + )%%/ . - # . 高的过滤精度（ 和 和优良的耐介质腐蚀性能； !!0） 过滤气速以及低的压力降； - & . 易于反吹、操作稳定、 （ 过滤效率高； 具有良好的热稳定性能， 能够承受频 1） 繁的高压脉冲冷气体的反吹造成的热冲击。 总之， 高的 过滤效率、良好的耐热性和热稳定性能以及过滤材料 的长期安定性和稳定性是对高温热气体净化用陶瓷过 滤材料的一个基本性能要求。 !, # 材料体系 在各种高压、 高温含尘 （ 烟尘） 气体中， 通常含有大 量的氧化性和还原性组分 （ 如： 23， 43# ， 53# ， 53， 6# ，
9】 械强度、 高的透气性和再生性能。薛友祥等 【 研究开发
了一种堇青石质陶瓷纤维复合膜高温热气体过滤元 件， 其支撑体是采用堇青石原料做骨料， 采用震动热浇 注成型工艺成型， 膜层是以剪切、 球磨的含锆硅酸铝短 纤维 （ 长径比 3" 6 3""） 和高温陶瓷结合剂， 经过配制合 适料浆， 采用真空抽滤工艺成型而成。这种高温陶瓷过 滤元件烧成温度达到 )!""+ 以上 ( 支撑体孔径 ))" 6 ):"!7，气孔率 *"8 以上，而膜层气孔率达到 ’"8 以 上， 具有非常高的耐稳性和热稳定性能。通过改变陶瓷 纤维长径比、 膜组分配比、 料浆浓度和粘度、 真空抽滤 参数， 采用这种制备工艺可以获得膜孔径 3 6 :"!7、 厚 度 "5 ) 6 "5 377 的系列陶瓷纤维复合膜过滤材料。
!))* 年第 + 期 , 总第 #)* 期 -
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
另外， 采用化学气相沉积法 （ 和溶胶 & 凝胶 ;<%） 法制备连续纤维陶瓷过滤元件技术也有进展，但由于 制造成本及效率方面的原因， 并没有商业化推广。 !5 )5 : 陶瓷纤维复合膜高温气体过滤材料 陶瓷纤维复合膜过滤材料是基于陶瓷支撑体技术 和纤维膜技术的基础上发展起来的，其特点是高的机
作者简介： 薛友祥 （ ， 男， 本科， 高级工程师 , 主要从事陶瓷过滤材料及分离膜材料的研究开发工作 , !)*$ + ）
!"
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷 $%%& 年第 # 期 ’ 总第 !%& 期 (
使用寿命。另外，#$%&’ 等 ( ! ) 还对尖晶石、氧化铝及 #*+, 等材质的高温陶瓷过滤材料进行了实验研究。但 从目前国外高温陶瓷过滤材料开发应用范围来看，目 前的高温陶瓷过滤材料的开发主要还是集中在碳化 硅、 堇青石和陶瓷纤维材料方面。 !" # 产品结构 根据高温陶瓷过滤器的组装结构和过滤方式不同 以及过滤性能不同，高温陶瓷过滤元件从形状上来讲 主要有长管状、 烛状和错流片状 - 种结构形式， 而从微 孔结构上来讲， 又可分为均质和复合膜层 . 种结构 / 见 表 -0。 相比之下1 双层或多层结构的烛状和长管式高温 陶瓷过滤元件 1 也就是孔梯度陶瓷膜过滤元件 1 由于 其显微结构是由微孔孔径较大的支撑体层和孔径相对 较小的膜过滤层双层结构构成 1 使之克服了传统陶瓷 过滤元件压力损失高和过滤效率低的问题 1 实现了流 体的表面过滤；是近些年来开发应用最为典型的一种 结构形式。 膜层的厚度主要取决膜层孔径大小， 而膜层 的孔径又主要与需捕捉的杂质粒子的粒径大小有关。
从表 !8 表 # 所述的各种高温陶瓷过滤元件的综合 性能来看 8 刚玉质过滤材料虽然机械强度和抗介质性 能较好， 但热稳定性能较差， 仅适用于低温操作。碳化 硅质过滤材料虽然强度和热稳定性较好，同样存在着 高温介质氧化和腐蚀问题。堇青石质高温陶瓷过滤材 料 8 具有耐高温氧化性能尤其是高温热稳定性能较好， 被最早应用于高温热气体净化。但堇青石陶瓷材料在 高温下， 尤其在含碱金属及硫组分较高的情况下， 有可 能会因为组成晶体结构中晶粒的增长导致各晶相结构 线胀系数不同而造成产品微裂纹的产生，影响材料的
化学组成 9:# 3& &9:# 3& ・#4;3# &9:# 3& ・#4;3# 4;5
堇青石 #9:# 3& ・ $4;3# ・#<=3 !, "
!
高温陶瓷过滤材料性能要求及材质 选择及结构设计
性能要求 高温陶瓷热气体过滤器一般都在各种苛刻的环境
表!
材料名称
高温陶瓷过滤材料抗介质腐蚀性能
高温气体介质特性 碱金属 高 中 低 低 蒸气 高 高 高 中7低 煤气 高 高 高 中
、 酸性和碱性组分、 低熔点金属化合物等， 这些 56# 等） 介质对高温过滤材料都具有一定的腐蚀能力， 因此， 良 好的耐高温、高压和化学稳定性能是高温陶瓷过滤元 件的基本条件。目前已研制开发的高温陶瓷过滤材料 （ 主要包括： 堇青 氧化物陶瓷材料 （ 氧化铝 7 莫来石、 !） （ 石等） ； 非氧化物陶瓷材料（ 反应结合碳化硅、 粘土结 #） ） 合碳化硅、 热压烧结氮化硅等 。 表 ! 和表 # 是目前已研 究或正在研究的各种高温陶瓷过滤材料的基本性能。
综述与述评 综述与述评 综述与述评
件为日本旭硝子公司研制开发的堇青石质烛型过滤元 件，后来日本 84%+& 玻璃公司进一步发展了堇青石质 长管式高温陶瓷过滤元件。 此后， 随着高温陶瓷过滤技 术的发展，管式高温陶瓷过滤元件的制备工艺有了较 大的进展， 产品性能也有了较大的提高。 .9 !9 ! 碳化硅质陶瓷复合膜层高温过滤元件 碳化硅质陶瓷复合膜高温过滤元件最早是由德国 *:%;3&:%$< 公司研制开发的一种热气体过滤元件，其 制备工艺主要采用了冷等静压 （ 和涂层工艺， 其典 ,=>） 型的产品为 ?+& @ *:%;3&A+B% C @ .D。该产品主要由平 均粒径 !ED!3 碳化硅颗粒做骨料，以粘土做结合剂， 采用经过高温烧结做支撑体层，然后采用平均粒径 ..!3 碳化硅细粒做过滤膜层，采用旋转喷涂工艺成 型。这种过滤元件，其支撑体的成型压力 （ ,=>） 为 -".F=&，支撑体的空隙率达到 -GH ，抗弯强度达到 膜层孔径 !D 5 .D!3， 使用温度可以达到 -DF=& 以上， !DDDI 以上。 围饶如何进一步提高碳化硅质复合膜高温过滤元
有较好的高温性能， 但相比而言， 采用微晶碳化硅结合 ） 的反应自烧结碳化硅材料 （ #*+, 具有更好的高温强 度、 抗氧化性能和高温过滤性能。 .9 !9 . 陶瓷纤维高温过滤材料 陶瓷纤维高温过滤材料具有过滤阻力小、 高温热稳 定性好等优点， 也被广泛应用于高温热气体的净化。陶 瓷纤维过滤元件的制备方法主要有真空抽滤法和缠绕 法。一般的真空抽滤法只适合于均质 （ 单层） 滤管的成 型， 可以获得价廉和抗热冲击性好的陶瓷过滤元件。如 德国 MNC 公司的 =O<PB$Q RJE6 型滤管就是采用硅酸铝 纤维和无机粘结剂经过真空抽滤成型工艺制成， 这种滤 管空隙率可以达到 "DH 以上，使用温度可以保持在 而美国 -F 公司则是采用纤维编织技术， 通 EDDI 以上。 过在不锈钢骨架上缠绕各种纤维，如S " @ 刚玉 @ 莫来 石结晶纤维等生产出 T$QB$A 系列陶瓷纤维过滤元件， 该元件用于煤飞灰过滤， 在滤速为 D9 DU3 V 4 时， 基准压 降仅在 !9 E’=& 左右， 过滤效率可达 ""9 6H 以上。 陶瓷纤维过滤材料制备技术近些年来又有了较大 的发展， 其中最典型的是自支撑的陶瓷纤维膜过滤材料 和采用短纤维增强的陶瓷纤维过滤材料。美国 ?W, 公 !"
长管式
!!.D X !6 X !DDD 5 .DDD !7D X !D X !DDD 5 !6DD
均质复合膜层
错流片状
!6D X !6D X 6D -DD X -DD X 6D
均质
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高温陶瓷过滤材料的制备工艺
高温陶瓷过滤材料的制备主要包括支撑体的制备
工艺和膜层的制备工艺，这在文献 ( - 5 6 ) 中都提到 过。 这些制备工艺主要包括： 支撑体的挤出和冷等静压 工艺，凝浇注工艺
表&
材料名称 刚玉质 莫来石 硅酸铝纤维 碳化硅
高温陶瓷过滤材料的基本性能
线胀系数 抗热震 适宜操 抗氧化 机械 7 > !% ?*/ 能力 作温度 7 / 能力 强度 低 ’ $%% 低 较高 ", " &, $ 较好 较好 好 1, @ 较好 ’!!%% ’!%%% ’!%%% ’ )$% 较好 较高 较好 一般 较好 差 差 高
图#
$%& ’ (( 陶瓷纤维过滤元件成型示意图
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错流式片状高温陶瓷过滤元件
另外，还可以通过切削短纤维增强连续陶瓷纤维 的方法来制得性能更为优良的陶瓷纤维热气体过滤元 件， 1-22 等曾做过该方面的研究工作。其制备工艺原理 （ 如图 !） 是： 连续的陶瓷纤维 （ 高纯氧化铝纤维或硅酸 铝纤维等） 以与真空旋转母模的轴成 *34的方向连续缠 绕在母模上面， 同时切削的短纤维料浆 （ 由剪切高铝纤 维或硅酸铝纤维 （ 纤维长度 "5 "3 6 )77） 和水组成， 料 浆质量分数通常控制在 )5 "8 以下。） 在真空作用下连 续涂敷在由长纤维组成的坯体表面， 达到需要的厚度， 将其浸入勃姆石溶胶或硅溶胶中， 并除去多余的纤维， 坯体干燥，经过 39:+ 低温培烧，除去母模，然后在 ))3"+ 烧结即可得到增强的陶瓷纤维过滤元件。这种 采用短纤维增强连续纤维过滤元件的置备方法，主要 是通过控制或改变长纤维和短纤维的比例，短纤维的 长径比、纤维料浆的性能及浸入结合剂的数量来改变 或调整产品的性能。
综述与述评 综述与述评 综述与述评
!""# 年第 $ 期 % 总第 &"# 期 ’
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
热气体净化用的高温陶瓷过滤材料
薛友祥 孟宪谦 李宪景 李杰 吴庆祝
#$$%&! ） （ 中材高新材料股份有限公司， 淄博 摘
重点论述了高温陶瓷过滤材料的材料体系及结 要 ’ 从分析热气体净化用高温陶瓷过滤材料的性能特点着手，
【 7】
，膜层的喷涂和化学气相沉积工
艺， 陶瓷纤维过滤元件的纤维编织和缠绕工艺， 陶瓷纤 维膜的真空抽滤成型工艺等。 $" ! 管式高温陶瓷过滤元件的制备 管式高温陶瓷过滤元件分烛式和长管式 . 种结构 形式。最早用于高温气体净化的管式高温陶瓷过滤元
综述与述评 综述与述评 综述与述评
司发展了一种型号为 #$% & ’’ 的烛型陶瓷纤维过滤元 件( 它是由一种玻化的陶瓷纤维 （ 美国康宁公司生产） 、 煅烧氧化铝和发烟氧化铝粉等原料制成。其过滤元件 的法兰部分、坯体及膜层均是由预涂有氧化铝料浆的 纤维在预先制成的具有弹性的坯体模型上缠绕编织而 成（ 如图 )） 。 坯体形成一定的厚度时， 将其自然干燥， 取 出母模， 在 )*""+ 左右烧成， 在烧成过程中， 纤维表面 的氧化铝等会和纤维组分中 ,-.!，/0. 等反应形成主 晶相为莫来石、 堇青石和刚玉的陶瓷纤维过滤材料。通 过调整纤维的直径、 料浆浓度及粘度、 坯体缠绕速度及 膜层厚度可以获得不同性能的陶瓷纤维过滤元件。
构设计、 制备工艺以及应用。 关键词 ’ 陶瓷 ( 净化；热气体；制备
高温陶瓷过滤技术是 #% 世纪 "% 年代发展起来的 一种先进的热气体净化技术，在许多行业都具有很大 的应用前景， 如冶金工业、 化学及陶瓷工业中高温烟尘 净化、 化学工业高温气体的净化及高温催化剂的回收、 热电行业中热气体净化等。高温陶瓷过滤材料是整个 高温陶瓷过滤技术的关键， 陶瓷过滤材料的耐高温、 高 压性能、 抗酸碱腐蚀、 热稳定性性能、 过滤性能、 清洗再 生性能以及使用寿命和制造成本等对高温热气体净化 用高温陶瓷过滤器的推广应用有很大的影响。本文结 合国内外高温陶瓷过滤材料的研制及开发应用情况， 综述了目前高温陶瓷过滤材料的主要制备工艺、产品 性能及应用。
G】 件的性能问题， 很多人都进行过大量的研究工作 【 ， 其
侧重点主要集中在材料的高温结合剂方面。 JKK$<4B$LB 等
【 E】
通过实验认为， 尽管传统粘土结合碳化硅材料具
材料的粒子捕捉和过滤性能有重要影响。
表#
形状 烛状
高温陶瓷过滤元件的形状、 规格及结构
规格 V 33 !7D X !D X !DDD 5 !6DD !!GD X !6 X !Dwk.baidu.comD 5 .DDD 结构 均质、 复合膜层
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莫来石 7 氧化铝 堇青石 硅酸铝纤维 碳化硅
条件下工作，作为热气体净化用高温陶瓷过滤材料通 常要求具有 ’ - ! . 高的机械强度、 耐高温 （ &%% + )%%/ . - # . 高的过滤精度（ 和 和优良的耐介质腐蚀性能； !!0） 过滤气速以及低的压力降； - & . 易于反吹、操作稳定、 （ 过滤效率高； 具有良好的热稳定性能， 能够承受频 1） 繁的高压脉冲冷气体的反吹造成的热冲击。 总之， 高的 过滤效率、良好的耐热性和热稳定性能以及过滤材料 的长期安定性和稳定性是对高温热气体净化用陶瓷过 滤材料的一个基本性能要求。 !, # 材料体系 在各种高压、 高温含尘 （ 烟尘） 气体中， 通常含有大 量的氧化性和还原性组分 （ 如： 23， 43# ， 53# ， 53， 6# ，
9】 械强度、 高的透气性和再生性能。薛友祥等 【 研究开发
了一种堇青石质陶瓷纤维复合膜高温热气体过滤元 件， 其支撑体是采用堇青石原料做骨料， 采用震动热浇 注成型工艺成型， 膜层是以剪切、 球磨的含锆硅酸铝短 纤维 （ 长径比 3" 6 3""） 和高温陶瓷结合剂， 经过配制合 适料浆， 采用真空抽滤工艺成型而成。这种高温陶瓷过 滤元件烧成温度达到 )!""+ 以上 ( 支撑体孔径 ))" 6 ):"!7，气孔率 *"8 以上，而膜层气孔率达到 ’"8 以 上， 具有非常高的耐稳性和热稳定性能。通过改变陶瓷 纤维长径比、 膜组分配比、 料浆浓度和粘度、 真空抽滤 参数， 采用这种制备工艺可以获得膜孔径 3 6 :"!7、 厚 度 "5 ) 6 "5 377 的系列陶瓷纤维复合膜过滤材料。
!))* 年第 + 期 , 总第 #)* 期 -
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
另外， 采用化学气相沉积法 （ 和溶胶 & 凝胶 ;<%） 法制备连续纤维陶瓷过滤元件技术也有进展，但由于 制造成本及效率方面的原因， 并没有商业化推广。 !5 )5 : 陶瓷纤维复合膜高温气体过滤材料 陶瓷纤维复合膜过滤材料是基于陶瓷支撑体技术 和纤维膜技术的基础上发展起来的，其特点是高的机
作者简介： 薛友祥 （ ， 男， 本科， 高级工程师 , 主要从事陶瓷过滤材料及分离膜材料的研究开发工作 , !)*$ + ）
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现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷 $%%& 年第 # 期 ’ 总第 !%& 期 (
使用寿命。另外，#$%&’ 等 ( ! ) 还对尖晶石、氧化铝及 #*+, 等材质的高温陶瓷过滤材料进行了实验研究。但 从目前国外高温陶瓷过滤材料开发应用范围来看，目 前的高温陶瓷过滤材料的开发主要还是集中在碳化 硅、 堇青石和陶瓷纤维材料方面。 !" # 产品结构 根据高温陶瓷过滤器的组装结构和过滤方式不同 以及过滤性能不同，高温陶瓷过滤元件从形状上来讲 主要有长管状、 烛状和错流片状 - 种结构形式， 而从微 孔结构上来讲， 又可分为均质和复合膜层 . 种结构 / 见 表 -0。 相比之下1 双层或多层结构的烛状和长管式高温 陶瓷过滤元件 1 也就是孔梯度陶瓷膜过滤元件 1 由于 其显微结构是由微孔孔径较大的支撑体层和孔径相对 较小的膜过滤层双层结构构成 1 使之克服了传统陶瓷 过滤元件压力损失高和过滤效率低的问题 1 实现了流 体的表面过滤；是近些年来开发应用最为典型的一种 结构形式。 膜层的厚度主要取决膜层孔径大小， 而膜层 的孔径又主要与需捕捉的杂质粒子的粒径大小有关。
从表 !8 表 # 所述的各种高温陶瓷过滤元件的综合 性能来看 8 刚玉质过滤材料虽然机械强度和抗介质性 能较好， 但热稳定性能较差， 仅适用于低温操作。碳化 硅质过滤材料虽然强度和热稳定性较好，同样存在着 高温介质氧化和腐蚀问题。堇青石质高温陶瓷过滤材 料 8 具有耐高温氧化性能尤其是高温热稳定性能较好， 被最早应用于高温热气体净化。但堇青石陶瓷材料在 高温下， 尤其在含碱金属及硫组分较高的情况下， 有可 能会因为组成晶体结构中晶粒的增长导致各晶相结构 线胀系数不同而造成产品微裂纹的产生，影响材料的
化学组成 9:# 3& &9:# 3& ・#4;3# &9:# 3& ・#4;3# 4;5
堇青石 #9:# 3& ・ $4;3# ・#<=3 !, "
!
高温陶瓷过滤材料性能要求及材质 选择及结构设计
性能要求 高温陶瓷热气体过滤器一般都在各种苛刻的环境
表!
材料名称
高温陶瓷过滤材料抗介质腐蚀性能
高温气体介质特性 碱金属 高 中 低 低 蒸气 高 高 高 中7低 煤气 高 高 高 中
、 酸性和碱性组分、 低熔点金属化合物等， 这些 56# 等） 介质对高温过滤材料都具有一定的腐蚀能力， 因此， 良 好的耐高温、高压和化学稳定性能是高温陶瓷过滤元 件的基本条件。目前已研制开发的高温陶瓷过滤材料 （ 主要包括： 堇青 氧化物陶瓷材料 （ 氧化铝 7 莫来石、 !） （ 石等） ； 非氧化物陶瓷材料（ 反应结合碳化硅、 粘土结 #） ） 合碳化硅、 热压烧结氮化硅等 。 表 ! 和表 # 是目前已研 究或正在研究的各种高温陶瓷过滤材料的基本性能。