本發(fā)明涉及汽車尾氣凈化的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于柴油機(jī)碳煙顆粒捕集技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著全球石油資源短缺的加劇和CO2減排壓力的增加，國外出現(xiàn)車用動(dòng)力柴油機(jī)化的態(tài)勢(shì)。目前，歐洲轎車年產(chǎn)量中40％以上已采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在法國、西班牙等國家高達(dá)50％以上。雖然和汽油機(jī)相比，柴油機(jī)是一種環(huán)境友好型的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是和裝配三效催化劑的汽油車相比，以氮氧化物NOx和碳煙顆粒物PM為特征的柴油車的尾氣排放污染成為制約其推廣應(yīng)用的重要因素。因此，開發(fā)性能優(yōu)異的柴油機(jī)碳煙顆粒過濾體成為亟待解決的難題。碳化硅DPF因其強(qiáng)度和軟化溫度高而得到廣泛應(yīng)用。目前，為了使碳化硅過濾體能夠有效過濾顆粒，通常是加入造孔劑來造孔，存在工藝調(diào)節(jié)難，產(chǎn)品一致性差，燒成焦煙污染等問題。
中國發(fā)明專利CN104667824A報(bào)道了采用碳化硅作為主材料進(jìn)行噴霧造粒的技術(shù)，但該技術(shù)是采用的D50小粒徑碳化硅微粉，應(yīng)用于制備高致密度碳化硅陶瓷。
中國發(fā)明專利CN103044032A報(bào)道了采用碳化硅作為主要原材料制備陶瓷微粒捕集裝置的技術(shù)，但該技術(shù)是采用的石墨或馬鈴薯粉造孔。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用于柴油機(jī)碳煙顆粒捕集的過濾體及其制備方法，以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的量產(chǎn)一致性，適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：
一種用于柴油機(jī)碳煙顆粒捕集的過濾體的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟一，稱取以下重量份的原料：碳化硅微粉65～85份，金屬硅微粉10～20份，燒結(jié)助劑5～20份，三者重量份數(shù)和為100份；再加入粘結(jié)劑0.5～5份，分散劑A 0.5～1份，分散劑B 0.5～3.0份，加入去離子水配成固含量50～70％的懸浮液；
步驟二，將步驟一中的懸浮液，放入聚氨酯球磨罐罐磨，以得到穩(wěn)定分散的漿料；其中球磨球采用碳化硅材質(zhì)，球料比即介質(zhì)球與粉體的重量比為(1～4)：1，球磨混料時(shí)間為1～10h，球磨轉(zhuǎn)速為120～480r/min；
步驟三，將步驟二所得的漿料直接噴入噴霧造粒塔中，通過控制噴霧造粒工藝參數(shù)得到造粒粉料；其中，噴霧造粒工藝參數(shù)為：入口溫度220～270℃，出口溫度90～130℃，離心霧化器轉(zhuǎn)速8000～24000r/min，漿料進(jìn)料速率為5kg/h；
步驟四，向步驟三所制得的造粒粉料中加入重量份為10份的粘結(jié)劑、2份的增塑劑和23份的去離子水進(jìn)行濕法混合，然后放入真空練泥機(jī)混煉2h，形成塑性泥坯；
步驟五，將所述塑性泥坯放入擠壓機(jī)，在模具的引導(dǎo)下形成31孔格/cm2的蜂窩狀泥坯；
步驟六，將所述蜂窩狀泥坯放入微波干燥箱內(nèi)烘干定型，再進(jìn)行交叉封孔得過濾體泥坯；
步驟七，將所述過濾體泥坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，Ar氣氛保護(hù)下以5℃/min的升溫速率加熱到1450℃，并保溫8h，然后自然冷卻至100℃即制備得過濾體。
所述的碳化硅微粉D50為50～80μm。
所述的金屬硅微粉D50為5～10μm。
所述的燒結(jié)助劑以氧化鋁2、碳酸鍶1、氧化鐵1、氧化硅2的重量比混合。
所述的粘結(jié)劑為甲基纖維素，分散劑A為聚乙烯醇，分散劑B為聚乙二醇，增塑劑為甘油。
所述漿料粘度值為1500～2000mPa·s。
所述的過濾體是以碳化硅微粉為主原料的多孔蜂窩載體；過濾體的中值孔徑>10μm，孔隙率>40％，本說明書中中值孔徑、孔隙率是指壓汞法測(cè)定的值。
本發(fā)明具有有益效果，本發(fā)明將噴霧造粒工藝應(yīng)用于多孔蜂窩載體，制備出80～120μm的大粒徑造粒粉料，該方法極大的改善了粉體粒徑的分布，明顯提升了顆粒堆積孔隙率，使蜂窩載體具有理想的孔徑大小和較高的孔隙率。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1：
稱取以下重量份的原料：D50為50μm的碳化硅微粉85份，D50為5μm的金屬硅微粉10份，燒結(jié)助劑5份，粘結(jié)劑0.5份，分散劑A 0.5份，分散劑B0.5份，加入去離子水配成固含量50％的懸浮液；將懸浮液放入聚氨酯球磨罐罐磨。采用碳化硅材質(zhì)球磨球，球料比為1：1，球磨混料時(shí)間為1h，球磨轉(zhuǎn)速為120r/min。球磨得到粘度值為1500mPa·s的漿料。將漿料直接噴入噴霧造粒塔中，入口溫度220℃，出口溫度90℃，離心霧化器轉(zhuǎn)速8000r/min，漿料進(jìn)料速率為5kg/h，得到造粒粉料。向造粒粉料中加入10％重量百分比的粘結(jié)劑、2％重量百分比的增塑劑和23％重量百分比的去離子水進(jìn)行濕法混合，然后放入真空練泥機(jī)混煉2h，形成塑性泥坯；將泥坯放入擠壓機(jī)，在模具的引導(dǎo)下形成31孔格/cm2的蜂窩狀泥坯；將所述蜂窩狀泥坯放入微波干燥箱內(nèi)烘干定型，再進(jìn)行交叉封孔得過濾體泥坯；將泥坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，Ar氣氛保護(hù)下以5℃/min的升溫速率加熱到1450℃，并保溫8h，然后自然冷卻至100℃即制備得過濾體。
實(shí)施例2：
稱取以下重量份的原料：D50為60μm的碳化硅微粉80份，D50為6μm的金屬硅微粉10份，燒結(jié)助劑10份，粘結(jié)劑2份，分散劑A 1份，分散劑B 1份，加入去離子水配成固含量70％的懸浮液；將懸浮液放入聚氨酯球磨罐罐磨。采用碳化硅材質(zhì)球磨球，球料比為2：1，球磨混料時(shí)間為5h，球磨轉(zhuǎn)速為240r/min。球磨得到粘度值為1600mPa·s的漿料。將漿料直接噴入噴霧造粒塔中，入口溫度270℃，出口溫度110℃，離心霧化器轉(zhuǎn)速10000r/min，漿料進(jìn)料速率為5kg/h，得到造粒粉料。向造粒粉料中加入10％重量百分比的粘結(jié)劑、2％重量百分比的增塑劑和23％重量百分比的去離子水進(jìn)行濕法混合，然后放入真空練泥機(jī)混煉2h，形成塑性泥坯；將泥坯放入擠壓機(jī)，在模具的引導(dǎo)下形成31孔格/cm2的蜂窩狀泥坯；將所述蜂窩狀泥坯放入微波干燥箱內(nèi)烘干定型，再進(jìn)行交叉封孔得過濾體泥坯；將泥坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，Ar氣氛保護(hù)下以5℃/min的升溫速率加熱到1450℃，并保溫8h，然后自然冷卻至100℃即制備得過濾體。
實(shí)施例3：
稱取以下重量份的原料：D50為70μm的碳化硅微粉65份，D50為8μm的金屬硅微粉20份，燒結(jié)助劑15份，粘結(jié)劑4份，分散劑A 0.5份，分散劑B 2份，加入去離子水配成固含量50％的懸浮液；將懸浮液放入聚氨酯球磨罐罐磨。采用碳化硅材質(zhì)球磨球，球料比為3：1，球磨混料時(shí)間為10h，球磨轉(zhuǎn)速為360r/min。球磨得到粘度值為1800mPa·s的漿料。將漿料直接噴入噴霧造粒塔中，入口溫度220℃，出口溫度130℃，離心霧化器轉(zhuǎn)速20000r/min，漿料進(jìn)料速率為5kg/h，得到造粒粉料。向造粒粉料中加入10％重量百分比的粘結(jié)劑、2％重量百分比的增塑劑和23％重量百分比的去離子水進(jìn)行濕法混合，然后放入真空練泥機(jī)混煉2h，形成塑性泥坯；將泥坯放入擠壓機(jī)，在模具的引導(dǎo)下形成31孔格/cm2的蜂窩狀泥坯；將所述蜂窩狀泥坯放入微波干燥箱內(nèi)烘干定型，再進(jìn)行交叉封孔得過濾體泥坯；將泥坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，Ar氣氛保護(hù)下以5℃/min的升溫速率加熱到1450℃，并保溫8h，然后自然冷卻至100℃即制備得過濾體。
實(shí)施例4：
稱取以下重量份的原料：D50為80μm的碳化硅微粉65份，D50為10μm的金屬硅微粉15份，燒結(jié)助劑20份，粘結(jié)劑5份，分散劑A 1份，分散劑B 3份，加入去離子水配成固含量70％的懸浮液；將懸浮液放入聚氨酯球磨罐罐磨。采用碳化硅材質(zhì)球磨球，球料比為4：1，球磨混料時(shí)間為5h，球磨轉(zhuǎn)速為480r/min。球磨得到粘度值為2000mPa·s的漿料。將漿料直接噴入噴霧造粒塔中，入口溫度270℃，出口溫度100℃，離心霧化器轉(zhuǎn)速24000r/min，漿料進(jìn)料速率為5kg/h，得到造粒粉料。向造粒粉料中加入10％重量百分比的粘結(jié)劑、2％重量百分比的增塑劑和23％重量百分比的去離子水進(jìn)行濕法混合，然后放入真空練泥機(jī)混煉2h，形成塑性泥坯；將泥坯放入擠壓機(jī)，在模具的引導(dǎo)下形成31孔格/cm2的蜂窩狀泥坯；將所述蜂窩狀泥坯放入微波干燥箱內(nèi)烘干定型，再進(jìn)行交叉封孔得過濾體泥坯；將泥坯放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，Ar氣氛保護(hù)下以5℃/min的升溫速率加熱到1450℃，并保溫8h，然后自然冷卻至100℃即制備得過濾體。
將實(shí)施例1-4所得到的過濾體與市場(chǎng)上常規(guī)過濾體作為對(duì)比例進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1過濾體的軟化溫度和抗熱震性試驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過試驗(yàn)論證，噴霧造粒工藝使得不加入造孔劑就可以實(shí)現(xiàn)孔隙率和孔徑的調(diào)變，過濾體的中值孔徑>10μm，孔隙率>40％，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣碳煙顆粒的有效捕集。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。