1. معرفی لوله فیلتر کاربید سیلیسیوم:
لولههای فیلتر کاربید سیلیسیوم (SiC) از اجزای سرامیکی پیشرفته در فیلتراسیون هستند که برای شرایط سخت کاری طراحی شدهاند. این لولهها به دلیل پایداری حرارتی استثنایی، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی معروف هستند. این ویژگیها آنها را به انتخاب ارجح برای فیلتراسیون گاز داغ، فیلتراسیون فلز مذاب و کاربردهای صنعتی دیگری که در آن فیلترهای متداول فلزی یا پلیمری عملکرد نمیدهند، تبدیل کرده است.
2. خواص مواد تشکیلدهنده لوله فیلتر کاربید سیلیسیوم:
عملکرد برجسته لولههای فیلتر SiC ناشی از خواص ذاتی ماده کاربید سیلیسیوم است:
- پایداری حرارتی استثنایی و مقاومت در برابر دمای بالا: فیلترهای SiC میتوانند بهطور مداوم تا دمای 1,600°C در محیطهای اکسیدکننده و حتی دماهای بالاتر در محیطهای بیاثر یا کاهننده کار کنند. این فیلترها در برابر شوک حرارتی مقاوم هستند، بدین معنا که میتوانند تغییرات سریع دما را بدون ترک خوردن تحمل کنند.
- استحکام مکانیکی عالی: این فیلترها دارای استحکام فشاری بسیار بالا و استحکام خمشی سهنقطهای مناسبی هستند که امکان تحمل اختلاف فشار قابل توجه و بارهای مکانیکی را در حین کارکرد و همچنین در فرآیند پالس معکوس (back-pulse cleaning) فراهم میکنند.
- بیاثری شیمیایی عالی و مقاومت در برابر خوردگی: کاربید سیلیسیوم در برابر حمله اسیدها، بازها و فلزات مذاب بسیار مقاوم است و بنابراین برای استفاده در محیطهای بسیار خورنده مناسب میباشد.
- سختی بالا و مقاومت در برابر سایش: SiC یکی از سختترین مواد موجود است و مقاومت عالی در برابر ذرات ساینده در جریان گاز یا مایع فراهم میکند.
- قابلیت کنترل تخلخل و بازدهی بالای فیلتراسیون: لولهها با توزیع اندازه منافذ بهینهشده، معمولاً در محدوده میکرومتر، ساخته میشوند که امکان جداسازی کارآمد ذرات ریز را فراهم میآورند.
- طول عمر: ترکیب این ویژگیها منجر به ایجاد عنصر فیلتر میشود که عمر بسیار طولانیتری نسبت به گزینههای دیگر دارد و زمان توقف و هزینههای نگهداری را کاهش میدهد.
3. اصل کارکرد
لولههای فیلتر SiC بر اساس اصل فیلتراسیون سطحی کار میکنند.
- چرخه فیلتراسیون: سیال آلوده (گاز یا مایع) از خارج لوله به داخل آن جریان مییابد. ذرات معلق بر روی سطح خارجی لوله به دام افتاده و لایه «کیک فیلتر» تشکیل میدهند، در حالی که سیال تمیز از دیواره متخلخل SiC عبور کرده و از مجرای داخلی خارج میشود.
- چرخه تمیزکاری (برای فیلترهای گازی): با گذشت زمان، کیک فیلتر تجمعیافته باعث افزایش افت فشار در سراسر فیلتر میشود. برای بازیابی فیلتر، پالس کوتاهی از هوای یا گاز فشرده با فشار بالا در جهت معکوس (از داخل به بیرون) تزریق میشود. این پالس کیک فیلتر را جدا کرده و به سمت هاپر زیرین سقوط میدهد تا دور ریخته شود. ساختار متخلخل لوله SiC خود همچنان تمیز میماند و آماده چرخه فیلتراسیون بعدی است.
انواع اصلی لوله فیلتر SiC:
- کاربید سیلیسیم بازبلورشده (RSiC): این ماده با سینتر کردن دانههای SiC در دماهای بسیار بالا و بدون افزودن مواد کمکسینتر تولید میشود. این روش منجر به تولید مادهای خالص و با درجه خلوص بالا میشود که مقاومت عالی در برابر دمای بالا و خلوص شیمیایی دارد و برای کاربردهای پیچیده مناسب است.
- کاربید سیلیسیوم متراکمشده (SSiC): با کمک افزودنیها متراکم میشود که امکان متراکمسازی در دماهای پایینتر را فراهم میآورد. لولههای SSiC اغلب استحکام مکانیکی بالاتری دارند و میتوانند با اندازه حفرههای بسیار دقیق و یکنواخت تولید شوند.
- کاربید سیلیسیوم با چسبنده رسی: شامل یک چسبنده رسی است که باعث کاهش هزینه میشود، اما مقاومت دمایی و پایداری شیمیایی آن نسبت به RSiC و SSiC کمی پایینتر است. اغلب برای فیلتراسیون فلز مذاب استفاده میشود.
مزایای لوله فیلتر کاربید سیلیسیم:
- قابلیت اطمینان در شرایط سخت: عملکرد بینظیر در محیطهای با دمای بالا، فشار بالا و خورنده.
- راندمان بالای فیلتراسیون: قادر به حذف ذرات زیر میکرونی است و خلوص بالای محصول را تضمین میکند و استانداردهای سختگیرانه انتشار محیط زیستی را برآورده میسازد.
- دوام و عمر طولانی: مقاوم در برابر ضربه حرارتی، حمله شیمیایی و سایش مکانیکی، که منجر به عمر طولانی در عملیات و کاهش هزینه کل مالکیت میشود.
- بازیابی آسان: ساختار صلب اجازه میدهد که تمیزکردن به روش ضربان معکوس بسیار مؤثر باشد و افت فشار پایین و پایداری را در هزاران چرخه حفظ کند.
- افزایش بازدهی فرآیند: در کاربردهایی مانند گازسوزی زغالسنگ یا احتراق پسماند، این فیلترها امکان دمای عملیاتی بالاتر را فراهم میکنند که منجر به بهبود بازیابی انرژی و افزایش بازدهی فرآیند میشود.
6. کاربردهای اصلی
فیلتراسیون گاز داغ:
- گازسوزی زغالسنگ و تولید گاز سنتزی: پاکسازی گاز سنتزی خام برای استفاده در توربینها یا سنتز شیمیایی.
- احتراق پسماند: حذف خاکستر پروازی و ذرات مضر (مانند دیوکسینها و فلزات سنگین) از گازهای دودکش.
-
کورههای سیمان و آهک: فیلتر کردن گازهای خروجی کوره.
گازسوزی و پیرولیز بیومس.
فیلتراسیون فلز مذاب:
صنايع ریختهگری: در فیلترهای سرامیکی برای ریختهگری آلومینیوم، آهن و فولاد استفاده میشود تا ناخالصیهای غیرفلزی (سرباره، اکسیدها) را حذف کند و کیفیت و خواص مکانیکی محصول نهایی را بهطور چشمگیری بهبود بخشد
محصول
صنایع شیمیایی و پتروشیمی:
فیلتراسیون مواد شیمیایی خورنده، کاتالیزورها و پلیمرها.
حفاظت از محیط زیست:
فیلتراسیون پیشرفته برای جمعآوری گرد و غبار در شرایط سخت.
دادههای فنی
مورد |
لیوان نفوذی |
فتیله جذبکننده آب گیاهی |
فتیله الکترودی |
فتیله سرامیکی |
سرامیک معطر |
آلومینیوم سفید |
کربن سیلیکون |
（g/cm³）چگالی |
1.6-2.0 |
0.8-1.2 |
1.8-2.2 |
0.8-1.2 |
1.6-2.0 |
1.7-2.0 |
(%)
درصد تخلخل باز |
30-40 |
50-60 |
20-30 |
40-60 |
30-45 |
35-40 |
(%)
درصد تخلخل |
40-50 |
60-75
|
25-40 |
60-75 |
40-50 |
40-45 |
(%)
جذب آب |
25-40 |
40-70 |
10-28 |
40-70 |
25-40 |
25-35 |
（μm）
اندازه شunas |
1-5 |
1-3 |
1-3 |
1-3 |
1-5 |
1-10 |
EN
