[发明专利]一种高温气体净化用多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高温气体净化用多孔材料及其制备方法。

背景技术

现代工业生产过程中，涉及含尘气体在高温下直接净化除尘加以高效利用的领域十分广泛，如洁净煤联合循环发电系统的高温煤气净化、石油催化裂解装置中高温气体的过滤以及催化剂的回收、汽车尾气净化、垃圾焚烧炉的高温烟气净化、水泥工业窑头/窑尾烟气净化以及钢铁工业中的高炉/转炉煤气净化等等。如何实现上述高温高压气体的高效除尘，对节能减排、减少环境污染和可持续发展具有重要的意义。

在诸多高温气体净化除尘工艺技术中，介质过滤净化技术因其最大程度的利用了气体的物理潜热，同时简化了工艺流程，节省了设备投资，以及避免了湿法除尘所带来的二次水污染等而具有明显的优势。介质过滤净化技术的核心是高温过滤材料。由于长期在高温、高压腐蚀性气体环境下工作，过滤材料首先必须具有优异的高温腐蚀抗力。另外，高温过滤器一般采用脉冲反吹清灰的方式实现过滤元件的再生，由于反吹气体的温度低于过滤气体的温度，过滤材料须承受因极热极冷而产生的应力，对过滤材料的机械强度和抗热震性能提出了更为苛刻的要求。

目前高温高压气体净化材料主要有多孔陶瓷和多孔金属两类。中国发明专利CN 101920142A公开了一种碳化硅高温陶瓷过滤管及其制备方法，其特征在于过滤管长度为1500mm～3000mm，平均孔径40μm～120μm，气孔率30％～60％，抗压强度50MPa～80MPa，抗热震性1000℃～20℃冷空气10次不裂。然而由于陶瓷材料固有的本征脆性，陶瓷过滤管强度和抗热震性难以满足使用要求，并且陶瓷材料焊接性能较差，给陶瓷过滤管的焊接密封带来一定的难度。金属多孔材料由于焊接性能良好，抗热震性能优异等特点，是目前高温气体净化用多孔材料的发展趋势，特别是高温耐蚀性能优异的多孔材料是目前国内外研究的热点。中国发明专利CN100425320C公开了一种铁铝基金属间化合物微孔过滤元件的制备方法及用途，该发明的特征是以高压水雾化Fe₃Al合金粉末为原料，采用粉末冶金方法获得抗高温氧化和抗硫腐蚀性能优异的微孔过滤元件，并应用于含有氧和/或二氧化硫和和/或硫化氢腐蚀性组分的高温气体净化过滤和除尘工艺或系统中。然而，Fe₃Al金属间化合物多孔材料焊接困难，对水汽等含有氢的介质易产生焊接冷裂纹，并且较高的热膨胀系数和较低的热导率容易产生焊接热裂纹；另外，Fe₃Al金属间化合物温度超过600℃强度会急剧下降，难以满足气体净化向更高温度和压力发展的趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种强度高、抗高温腐蚀性能优异、抗热震性能和焊接性能良好的高温气体净化用多孔材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高温气体净化用多孔材料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Cr 10％～20％，Al 5％～12％，Fe 1％～3％，Y 0～0.1％，余量为Ni和不可避免的杂质；其中，所述高温是指所述多孔材料的使用温度高达800℃。

上述的一种高温气体净化用多孔材料，由以下质量百分比的成分组成：Cr 12％～18％，Al 7％～10％，Fe 1.5％～2.5％，Y 0.02～0.08％，余量为Ni和不可避免的杂质。

上述的一种高温气体净化用多孔材料，由以下质量百分比的成分组成：Cr 15％，Al 8％，Fe 2％，Y 0.05％，余量为Ni和不可避免的杂质。

本发明还提供了该多孔材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将真空熔炼-高压水雾化制备的NiCrAl合金粉末筛分为以下级别：-60目～+100目、-100目～+150目、-150目～+200目、-200目～+300目和-300目；

步骤二、根据所要制备的多孔材料的孔隙度选择步骤一中筛分后的粉末，将粉末装入管状模具中，采用模压或冷等静压成型的方法将粉末在压力为100MPa～350MPa的条件下压制成型，得到多孔管坯；

步骤三、将步骤二中所述多孔管坯置于真空烧结炉中，在真空度不大于1.33×10^-2pa，升温速率为5℃/min～15℃/min的条件下升温至1000℃～1300℃后保温1h～3h，随炉冷却得到高温气体净化用多孔材料。

上述步骤一中所述NiCrAl合金粉末中氧的质量含量不大于0.1％。