摘要：以碳化硅骨料、章村土系结合剂和核桃壳粉为原料，通过等静压成型和低温烧结制备碳化硅质高温陶瓷膜。分析了成型压力和烧成温度对膜材料强度、孔径、气孔率和透气阻力的影响。结果表明：当成型压力为70 MPa、烧成温度为1250~1270°C时，制品综合性能较好。

　　第一章技术背景

　　1.1 应用领域

　　高温陶瓷膜过滤技术广泛应用于煤化工、燃煤发电、垃圾焚烧、有色冶炼、石油化工及建材行业等高温含尘气体净化领域。

　　1.2 技术优势

　　性能指标技术参数

　　耐温范围可达800°C以上

　　除尘效率出口含尘浓度≤1 mg/m³

　　适用粒径亚微米级（PM2.5、PM1.0）

　　表1 高温陶瓷膜过滤技术性能指标

　　1.3 技术难点

　　传统碳化硅质陶瓷膜需在1400°C以上高温烧结，存在碳化硅骨料高温氧化、熔融导致透气性能下降、烧成变形量大、能耗高等问题。

　　第二章实验方法

　　2.1 原料组成

　　序号原料功能

　　1碳化硅骨料，提供骨架

　　2核桃壳粉造孔剂

　　3章村土结合剂

　　4玻纤废料增强相

　　表2 实验原料及功能

　　2.2 章村土特性

　　章村土主要化学成分为Al₂O₃和SiO₂，烧结温度较同品级黏土低约150°C，熔融范围宽，1000°C时即可生成较多莫来石，成瓷强度高。

　　2.3 制备工艺

　　配料：SiC骨料、酚醛树脂、核桃壳粉高速混合

　　混料：加入章村土等结合剂，混合30 min

　　成型：冷等静压成型，压力50~90 MPa

　　烧成：箱式电炉烧成，温度1200~1300°C

　　2.4 测试方法

　　样品尺寸Φ70 mm×80 mm×15 mm。孔径采用气泡实验法；气孔率采用吸水法；抗外压强度采用电子万能试验机；透气阻力为标准工况（1 m/min风速）下的压降。

　　第三章结果分析

　　3.1 成型压力影响

　　性能指标压力增加趋势70 MPa后

　　抗外压强度逐渐增大基本稳定

　　孔径逐渐减小基本稳定

　　气孔率逐渐下降基本稳定

　　表3 成型压力对性能的影响

　　机理：压力增加使颗粒堆积更紧密，骨料间结合更密实，制品强度增大。70 MPa时堆积密度达最大值，性能趋于稳定。

　　3.2 烧成温度影响

　　温度区间抗压强度孔径气孔率透气阻力

　　1200~1270°C上升减小小幅增大增大

　　1270°C后平缓平缓变化小平缓

　　表4 烧成温度对性能的影响

　　机理：温度升高使结合剂熔融液相量增加，骨料与结合剂浸润增强；骨料表面氧化形成SiO₂与结合剂发生原位反应；颗粒重排使孔径变小，液相填充部分孔道。

　　3.3 配方优化对比

　　对比项目原配方优化配方

　　烧成温度较高降低约150°C

　　能耗降低—10%~13%

　　烧成合格率—≥95%

　　成本降低—≥10%

　　表5 原配方与优化配方对比

　　第四章结论

　　4.1 主要结论

　　（一）成型压力影响：成型压力增加使坯体和制品强度增大，气孔率、孔径减小，透气阻力增大。

　　最优成型压力：70 MPa

　　（二）烧成温度影响：烧成温度提高使制品强度提高，气孔率小幅增大，孔径减小，透气阻力增加。

　　最优烧成温度：1250°C~1270°C

　　4.2 技术意义

　　本技术通过结合剂配方体系设计实现低温烧结：降低烧结温度约150°C，缩短烧成周期，降低能耗10%~13%，烧成合格率提高至95%以上，降低生产成本10%以上。（更多资讯请关注先进材料应用哦！）