[发明专利]汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融硅微粉的制备方法，特别是一种汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉的制备方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，我国汽车保有量快速增长。据统计，截至2012年6月底，我国机动车保有量为2.33亿辆。目前几乎所有的大中城市最大的大气污染源都来自汽车尾气的排放，其中大气污染物中的73.5%的碳氢化合物、63.4%的一氧化碳、46%的氮氧化合物都来自汽车尾气。此外，对国内外大城市大气质量的测试结果表明：汽车尾气是大城市空气污染的主要污染源，对人们的健康造成极大的损害。

治理汽车尾气污染是一个系统工程，需要多种技术、多种手段来综合运用。例如，提高燃油品质、改进发动机技术、严格尾气排放、以及应用新型能源等，其中尾气的净化是减少环境污染的重要措施之一。汽车尾气催化净化器中，催化剂载体是实现高效尾气净化的一个关键因素。在所采用的载体材料中，主要分为陶瓷载体和金属载体两种，但得到广泛应用的是蜂窝陶瓷载体。蜂窝陶瓷是可由多种材质而成，主要材质有：堇青石、莫来石、钛酸铝、氧化锆、碳化硅质及堇青—莫来石、堇青石—钛酸铝等复合基质。其中堇青石（2MgO·2AL203·5Si02）蜂窝陶瓷是以堇青石晶体为主晶相，其造型像蜂窝状的一种多孔陶瓷，它具有强度大、低膨胀、耐热震性好、吸附性强、耐磨损等优点而成为最常用的整装汽车尾气催化剂载体，能够满足国III、国IV尾气排放标准要求。汽车用蜂窝陶瓷载体的使用环境特别恶劣，同时其又是后排放处理系统中的一个零部件，因此，对其系统的协调适应性也要求非常高。汽车尾气净化催化剂对其蜂窝陶瓷载体的主要要求是：与催化组份无化学反应、一定的机械强度、热稳定性和抗热震性好、热膨胀系数小以及较高的比表面积等。为满足上述性能要求，加入功能性二氧化硅填料对蜂窝陶瓷载体向着高强度、高耐热、低膨胀等方面发展有着不可替代的作用。在功能性二氧化硅填料方面，熔融硅微粉有着独特自身优势。熔融硅微粉的主要成分是sio2，属于无定形体结构，粒子超细，其表面积大、活性高，它不但是化工建材的理想的原料，而且是硅酸盐材料固相反应和烧结的矿化剂。它能够作为堇青石的固相反应和胚体的烧结的矿化剂，能提高蜂窝陶瓷载体的强度，降低堇青石的热膨胀系数，增强其使用寿命。

在蜂窝陶瓷载体制备中添加超细熔融粉填料，主要有以下二个目的：一是有效降低蜂窝陶瓷载体的热膨胀系数，满足抗热震性能；二是降低堇青石蜂窝陶瓷中的杂质含量，提高堇青石蜂窝陶瓷的纯度及性能。因此，加入功能性超细熔融硅微粉填料对蜂窝陶瓷载体向着高强度、高耐热、低膨胀等方面发展有着不可替代的作用。汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉的生产技术含量高，是硅微粉技术发展的一个方向。要做到连续性生产出汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉要攻克很多技术、工艺、设备等难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法更为合理，可操作性强，产品具有高耐热、低膨胀、低杂质等优越性能的汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种汽车蜂窝陶瓷载体用超细熔融硅微粉的制备方法，其特点是，其步骤如下：

（1）选取SiO₂含量不小于99.8%的无定型熔融石英砂原料，并按以下原料粒度分布进行配比：5-10目占15-25%，15-40目占40-60%，50-100目占25-35%； 

（2）对上述配好的原料进行磁选去杂，选用大于6000GS的磁选设备进行磁选；再用精密球磨机系统进行超细研磨，研磨使用的磨介为氧化铝球，磨介直径分别为：直径为18-20 mm的占40-48%，直径为30 -35 mm的占25-38%，直径为46-48mm的占23-27%；

（3）超细研磨后使用分级机进行精密分级，分级后得到粒径D50=2-3μm、D90≤9μm、D100≤13μm的半成品；

（4）将半成品加热到110-130℃后，向半成品中加入占半成品重量0.5-1.5%的表面改性混合液，对原料进行包覆改性，再保温60-100分钟后出料冷却，即得；所述的表面改性混合液由以下重量比的原料配成：KH-560硅烷偶联剂80-85%；有机基改性聚硅氧烷表面活性剂6-12%；聚乙烯醇高分子超分散剂5-10%；

（5）冷却后对所得硅微粉进行二次精密分级，分级后得到粒径D10≤1.5μm、D50=2-3μm、D90≤9μm、D100≤13μm的成品。