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一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法與流程

文檔序號(hào):12340723閱讀:769來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及一種硅微粉的制備方法,特別是一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法。



背景技術(shù):

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2014年底,我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量為2.64億輛。目前汽車(chē)尾氣的排放是大中城市主要的大氣污染源,其中大氣污染物中的73.5%的碳?xì)浠衔铩?3.4%的一氧化碳、46%的氮氧化合物都來(lái)自汽車(chē)尾氣。隨著歐洲各國(guó)政府幾十年來(lái)一直以柴油二氧化碳排放量低為由大力推廣柴油,歐洲銷(xiāo)售的一半以上新車(chē)使用柴油引擎,歐洲人也基于環(huán)保理念使用柴油車(chē)。2015年9月德國(guó)大眾汽車(chē)被爆在美國(guó)所售的部分柴油車(chē)上安裝特別設(shè)備,專(zhuān)門(mén)應(yīng)付尾氣排放檢測(cè)的,面臨最高180億美元的罰款,同時(shí)也再次引發(fā)了人們對(duì)汽車(chē)尾氣治理的關(guān)注。治理汽車(chē)尾氣污染是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要多種技術(shù)、多種手段來(lái)綜合運(yùn)用。例如,提高燃油品質(zhì)、改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、嚴(yán)格尾氣排放、以及應(yīng)用新型能源等,其中尾氣的凈化是減少環(huán)境污染的重要措施之一。汽車(chē)尾氣催化凈化器中,催化劑載體是實(shí)現(xiàn)高效尾氣凈化的一個(gè)關(guān)鍵因素。在所采用的載體材料中,主要分為陶瓷載體和金屬載體兩種,但得到廣泛應(yīng)用的是蜂窩陶瓷載體。蜂窩陶瓷是可由多種材質(zhì)而成,主要材質(zhì)有:堇青石、莫來(lái)石、鈦酸鋁、氧化鋯、碳化硅質(zhì)及堇青—莫來(lái)石、堇青石—鈦酸鋁等復(fù)合基質(zhì)。其中堇青石(2MgO?2AL203?5Si02)蜂窩陶瓷是以堇青石晶體為主晶相,其造型像蜂窩狀的一種多孔陶瓷,它具有強(qiáng)度大、低膨脹、耐熱震性好、吸附性強(qiáng)、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)而成為最常用的整裝汽車(chē)尾氣催化劑載體,能夠滿足國(guó)III、國(guó)IV尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求。汽車(chē)用蜂窩陶瓷載體的使用環(huán)境特別惡劣,同時(shí)其又是后排放處理系統(tǒng)中的一個(gè)零部件。因此,對(duì)其系統(tǒng)的協(xié)調(diào)適應(yīng)性也要求非常高。汽車(chē)尾氣凈化器對(duì)其蜂窩陶瓷載體的主要要求是:與催化組份無(wú)化學(xué)反應(yīng)、一定的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和抗熱震性好、熱膨脹系數(shù)小以及較高的比表面積等。為滿足上述性能要求,加入功能性二氧化硅填料對(duì)蜂窩陶瓷載體向著高強(qiáng)度、高耐熱、低膨脹等方面發(fā)展有著不可替代的作用。在功能性二氧化硅填料方面,熔融硅微粉有著獨(dú)特自身優(yōu)勢(shì)。熔融硅微粉的主要成分是Si02,屬于無(wú)定形體結(jié)構(gòu),粒子超細(xì),比表面積大,它不但是化工建材的理想的原料,而且是硅酸鹽材料固相反應(yīng)和燒結(jié)的礦化劑。它能夠作為堇青石的固相反應(yīng)和胚體的燒結(jié)的礦化劑,能提高蜂窩陶瓷載體的強(qiáng)度,降低堇青石的熱膨脹系數(shù),增強(qiáng)其使用壽命。

汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的應(yīng)用性能特性主要如下:產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中反映出優(yōu)良的低膨脹性和高強(qiáng)度、高耐熱等性能;該產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程易于調(diào)整,解決可調(diào)的窄分布粒度技術(shù),提高汽車(chē)尾氣凈化器蜂窩陶瓷載體生產(chǎn)過(guò)程成型性和燒結(jié)性;3、采用自破碎方式,降低機(jī)械鐵含量,提高產(chǎn)品純度;采用節(jié)能高效環(huán)保的干法超細(xì)研磨和分級(jí)技術(shù),實(shí)現(xiàn)粒度可調(diào)控。

中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利文獻(xiàn)201210549948.3公開(kāi)的是選取SiO2含量不小于99.8%的無(wú)定型熔融石英砂原料,并按一定粒度分布進(jìn)行配比后磁選去雜,再用精密球磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行超細(xì)研磨,對(duì)研磨使用的磨介氧化鋁球的直徑進(jìn)行配比;超細(xì)研磨后使用分級(jí)機(jī)進(jìn)行精密分級(jí),分級(jí)后得到半成品;對(duì)半成品進(jìn)行改性后二次精密分級(jí),分級(jí)后得到粒徑D10≤1.5μm、D50=2-3μm、D90≤9μm、D100≤13μm的成品。該發(fā)明方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜,需要對(duì)半成品表面處理以解決顆粒間團(tuán)聚問(wèn)題,以及二次分級(jí)才能得到適合的粒度分布,生產(chǎn)效率低,成本高。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種新的用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,該方法節(jié)能高效環(huán)保的干法超細(xì)研磨和分級(jí)技術(shù),制備的硅微粉純度高、低鐵、粒度可調(diào)控。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其特點(diǎn)是,其步驟如下:

(1)以二氧化硅含量達(dá)99.7%以上的熔融石英塊為原料,將粒徑為5-10cm的熔融石英塊和粒徑為5cm以下的熔融石英塊為按重量比7-5:3加入間歇式球磨機(jī)中,經(jīng)研磨30-60min后,以20-40HZ出料頻率出料,通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì),制得組份A備用;

(2)將組份A以5-10HZ給料頻率,加入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)球磨機(jī),球磨機(jī)中研磨介質(zhì)為氧化鋁球,其配比為:¢11/2 :¢11/4:¢13/4=1:1:1,調(diào)節(jié)球磨機(jī)秤重傳感器在22500±200kg之間進(jìn)行研磨,以13000±300m3/h引風(fēng)量通過(guò)旋風(fēng)分離器去除大顆粒,再通過(guò)氣流輸送至高速分級(jí)機(jī)在3900±100rpm轉(zhuǎn)速下分級(jí)制得組份B;

(3)組份B出料,再通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì)后,過(guò)180μm保障篩,制得D10=2±0.3μm、D50=3.6±0.3μm、D90=6.5±1μm、D100≤14μm的功能性硅微粉。

本發(fā)明所述的用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是:步驟(1)中所述的原料總量為7-9噸;步驟(2)中所述的氧化鋁球總重量為30±1.5噸。

本發(fā)明所述的用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是:步驟(1)中,加入間歇式球磨機(jī)中的粒徑為5-10cm的熔融石英塊和粒徑為5cm以下的熔融石英塊的重量比為6:3。

本發(fā)明所述的用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是:步驟(2)中,以13000m3/h引風(fēng)量通過(guò)旋風(fēng)分離器去除大顆粒,再通過(guò)氣流輸送至高速分級(jí)機(jī)在3900rpm轉(zhuǎn)速下分級(jí)制得組份B。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明方法采用了節(jié)能高效環(huán)保的干法超細(xì)研磨和分級(jí)技術(shù)制備得于用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉,其制備工藝簡(jiǎn)單,制得的硅微粉、純度高、低鐵、粒度可調(diào)控。該產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)及試驗(yàn),在汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體的應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出良好的低膨脹性和高強(qiáng)度、高耐熱等性能,提高汽車(chē)尾氣凈化器蜂窩陶瓷載體生產(chǎn)過(guò)程成型性和燒結(jié)性。

具體實(shí)施方式

以下進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案,以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明,而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。

實(shí)施例1,一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其步驟如下:

(1)以二氧化硅含量達(dá)99.7%以上的熔融石英塊為原料,將粒徑為5-10cm的熔融石英塊和粒徑為5cm以下的熔融石英塊為按重量比7:3加入間歇式球磨機(jī)中,總量為7噸;經(jīng)研磨30min后,以20HZ出料頻率出料,通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì),制得組份A備用;

(2)將組份A以5HZ給料頻率,加入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)球磨機(jī),球磨機(jī)中研磨介質(zhì)為氧化鋁球,其配比為:¢11/2 :¢11/4:¢13/4=1:1:1,總重量28.5噸;調(diào)節(jié)球磨機(jī)秤重傳感器在22300kg之間進(jìn)行研磨,以12700m3/h引風(fēng)量通過(guò)旋風(fēng)分離器去除大顆粒,再通過(guò)氣流輸送至高速分級(jí)機(jī)在3800rpm轉(zhuǎn)速下分級(jí)制得組份B;

(3)組份B出料,再通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì)后,過(guò)180μm保障篩,制得D10=2±0.3μm、D50=3.6±0.3μm、D90=6.5±1μm、D100≤14μm的功能性硅微粉。

實(shí)施例2,一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其步驟如下:

(1)以二氧化硅含量達(dá)99.7%以上的熔融石英塊為原料,將粒徑為5-10cm的熔融石英塊和粒徑為5cm以下的熔融石英塊為按重量比5:3加入間歇式球磨機(jī)中,總量為9噸;經(jīng)研磨60min后,以40HZ出料頻率出料,通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì),制得組份A備用;

(2)將組份A以5-10HZ給料頻率,加入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)球磨機(jī),球磨機(jī)中研磨介質(zhì)為氧化鋁球,其配比為:¢11/2 :¢11/4:¢13/4=1:1:1,總重量31.5噸;調(diào)節(jié)球磨機(jī)秤重傳感器在22700kg之間進(jìn)行研磨,以13300m3/h引風(fēng)量通過(guò)旋風(fēng)分離器去除大顆粒,再通過(guò)氣流輸送至高速分級(jí)機(jī)在4000rpm轉(zhuǎn)速下分級(jí)制得組份B;

(3)組份B出料,再通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì)后,過(guò)180μm保障篩,制得D10=2±0.3μm、D50=3.6±0.3μm、D90=6.5±1μm、D100≤14μm的功能性硅微粉。

實(shí)施例3,一種用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法,其步驟如下:

(1)以二氧化硅含量達(dá)99.7%以上的熔融石英塊為原料,將粒徑為5-10cm的熔融石英塊和粒徑為5cm以下的熔融石英塊為按重量比6:3加入間歇式球磨機(jī)中,總量為8噸;經(jīng)研磨45min后,以30HZ出料頻率出料,通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì),制得組份A備用;

(2)將組份A以5HZ給料頻率,加入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)球磨機(jī),球磨機(jī)中研磨介質(zhì)為氧化鋁球,其配比為:¢11/2 :¢11/4:¢13/4=1:1:1,總重量30噸;調(diào)節(jié)球磨機(jī)秤重傳感器在22500kg之間進(jìn)行研磨,以13000m3/h引風(fēng)量通過(guò)旋風(fēng)分離器去除大顆粒,再通過(guò)氣流輸送至高速分級(jí)機(jī)在3900rpm轉(zhuǎn)速下分級(jí)制得組份B;

(3)組份B出料,再通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì)后,過(guò)180μm保障篩,制得D10=2±0.3μm、D50=3.6±0.3μm、D90=6.5±1μm、D100≤14μm的功能性硅微粉。

實(shí)施例4,用于汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體用功能性硅微粉的制備方法性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn):

對(duì)比例1:將二氧化硅含量達(dá)99.7%以上的熔融石英塊5-10cm/0-5cm,按6:3比例(總量為8噸)加入間歇式球磨機(jī)中,經(jīng)研磨30-60min后,以20-40HZ出料頻率出料,通過(guò)10000Gs磁選機(jī),去除金屬雜質(zhì),制得對(duì)比例1產(chǎn)品。

實(shí)驗(yàn)例1:按實(shí)施例1方法制得實(shí)驗(yàn)例1產(chǎn)品。

實(shí)驗(yàn)例2:按實(shí)施例3方法制得實(shí)驗(yàn)例2產(chǎn)品。

(1)檢測(cè)結(jié)果

(2)應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看,實(shí)驗(yàn)例1和實(shí)驗(yàn)例2的產(chǎn)品在應(yīng)用性能測(cè)試上表現(xiàn)得更優(yōu)秀,主要體現(xiàn)在吸油值,其中實(shí)驗(yàn)例2表現(xiàn)最好,不僅吸油值好,流動(dòng)性也好,有利于制品成型和燒結(jié)。

(3)結(jié)論

該產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)及試驗(yàn),在汽車(chē)尾氣凈化器的蜂窩陶瓷載體的應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出良好的低膨脹性和高強(qiáng)度、高耐熱等性能,提高汽車(chē)尾氣凈化器蜂窩陶瓷載體生產(chǎn)過(guò)程成型性和燒結(jié)性。

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