2. 多孔陶瓷的分类、性能及其处理高温转炉烟气的可行性分析
多孔陶瓷称为气孔功能陶瓷，它是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型固体陶瓷材料，又称为绿色材料[4]。
2.1 多孔陶瓷的分类
多孔陶瓷按孔形态结构可分为2大类[5]：即泡沫型和网眼型。泡沫型多孔陶瓷的气孔是孤立的，其渗透率很低；网眼型多孔陶瓷为开孔三维网状骨架结构，气孔是相互贯通的，这种多孔陶瓷作为过滤材料具有的显著特点为：流体通过时压降小，比表面积大，与流体接触效率高。
多孔陶瓷根据其材质不同又可分为[6]：①高硅质硅酸盐材料：主要以硬质瓷渣，耐酸陶瓷渣及其它耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料，具有耐水性和耐酸性，使用温度达700℃；②铝硅酸盐材料：以耐火粘土熟料，烧矾土，硅线石和合成莫来石质颗粒为骨料，具有耐酸性和耐弱酸性，使用温度达1000℃；③硅藻土质材料：主要以精选硅藻土为原料，加黏土烧结而成，用于精滤水和酸性介质；④纯碳质材料：以低灰分煤或石油沥青焦颗粒，或者加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成，用于耐冷热强酸，冷热强碱介质以及空气消毒，过滤等；⑤刚玉和金刚砂材料：以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料，具有耐强酸，耐高温特性，耐温可达1600℃；⑥氮化硅材料：性能优异的新型材料，具有高比强、耐高温、抗氧化和耐磨损等特性；⑦碳化硅材料：以SiC作为骨料，加造孔剂常压烧结而成，耐高温、抗磨损、抗腐蚀，可用于过滤、分离、吸音等；⑧堇青石，钛酸铝材料：因其热膨胀系数小，广泛用于热冲击的环境；⑨其它材料。
2.2 多孔陶瓷的性能
多孔陶瓷具有如下性能[7]，可适宜高温过滤：
① 耐高温性
多孔陶瓷经高温烧制而成，由于其自身的共价键和复杂离子键的键合以及复杂的晶体结构，而具有较高的耐高温性能。转炉烟气到达净化装置时，温度大约1000℃左右，多孔陶瓷的耐高温性是进行高温过滤的基础。
②孔径分布
多孔陶瓷材料的性能主要是由微孔的表面化学特性和微孔的尺寸特性决定的，当流体流经孔隙时，内外表面会产生各种各样的物理效应（如毛细虹吸效应等），因而，多孔陶瓷材料具有较好的过滤性能，较小的透气阻力，使流体能顺利通过多孔陶瓷，不会产生滞留现象[8]。
图1 SiC多孔陶瓷断面显微结构SEM图
所以，多孔陶瓷的孔径分布满足高温转炉烟尘颗粒物粒径较小，粒径有一定范围分布的
要求。
③耐磨性
多孔陶瓷由于其共价键和复杂离子键的键合以及复杂的晶体结构，而具有耐磨蚀性能。
④抗热震性
当陶瓷材料经受快速的温度变化（热震）时，就会形成巨大的应力，在这种情况下，抵抗材料变弱和断裂的性能成为抗热震性。多孔陶瓷可用下式来预测材料的热震性能：
▽Tc=0.2▽Tcs/(ρ/ρS)1/2
式中 ▽TCS = σfs/(ESαS)——致密材料的热震阻力；
σfs，ES，αS——致密材料的强度，弹性模量和热膨胀系数，并且假设孔径强度等于致密材料的强度。
此式表明，多孔陶瓷具有比致密材料更好的热震性能，并随相对密度的降低，以▽Tcs为指标的材料热震阻力增大。多孔陶瓷良好的抗热震性，可以克服传统陶瓷的脆性断裂问题，很适用于高温烟气的过滤除尘，最高工作温度超过1000℃。
⑤生产工艺成熟，成本低廉
⑥其它优点
(1)可持续运行，不易堵塞，反吹间隙周期长，反吹时间短，易于清堵再生，再生后可以恢复到初始状态的水平。
(2)抗氧化，耐化学腐蚀，根据不同的过滤介质，使用寿命一般为6个月～3年。
(3)过滤过程压力损失较小。
通过对多孔陶瓷性能等分析，认为多孔陶瓷过滤处理高温转炉烟气是可行的。
点击排行