Презентація на тему:
СИНТЕТИЧНИЙ КОРДІЄРИТ ТА ВИРОБИ НА ЙОГО ОСНОВІ

Національна академія наук України Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича СИНТЕТИЧНИЙ КОРДІЄРИТ ТА ВИРОБИ НА ЙОГО ОСНОВІ Виготовлення кордієритової кераміки у вигляді однофазного продукту відноситься до числа достатньо складних фізико-хімічних і технологічних процесів. Складність синтезу кордієриту (2MgO 2Al2O3 5SiO2) з високим (95-98 об.%) вмістом основної фази визначається тим, що утворюючі його оксиди магнію, алюмінію, кремнію мають високі температури плавлення – 2800, 2030 і 1700 оС відповідно, та спікання 1600 оС. В той же час низька температура інконгруентного плавлення кордієриту – 1460 оC не дозволяє підняти температуру його синтезу вище 1400 оС. Термостійкий керамічний матеріал (синтетичний кордієрит) В ІПМ НАНУ створено фундаментальні основи направленого синтезу кордієриту з низьким (2-3 об.%) вмістом домішкових фаз шляхом твердофазного спікання в інтервалі температур 1000-1360 оС та кристалізацєю загартованих стекол. Визначено область складів, близьких до стехіометричного кордієриту, з мінімально низьким тепловим розширенням. Область складів потрійної системи MgO-Al2O3-SiO2, близьких до стехіометричного кордієриту, з мінімально низьким тепловим розширенням, одержаних: а) кристалізацією загартованих стекол; б) твердофазним синтезом. а б На основі синтетичного кордієриту розроблено технологію виготовлення нових високотермостійких щільних і пористих (22-24, 45-50 %) керамічних матеріалів зі зниженим ТКЛР (0,8-1,2 оС 10-6 в межах 20-800 оС) та підвищеною механічною міцністю для носіїв каталізаторів і сажових фільтрів. Ділатограми дослідних зразків кордієриту, одержаного твердофазним синтезом (1), кристалізацією загартованих стекол (2), кварцового скла (3), та зразка, вирізаного з каталітичного блоку виробництва фірми Сorning Corporation. Властивості пористої кераміки на основі синтетичного кордієриту Автори розробки: Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича НАН України, відділ 4, пр.н.с. В.М. Павліков, пр. н.с. Є.П. Гармаш, тел. +380(44)4242001, e-mail:garmash@ipms.kiev.ua Відкрита пористість, % Щільність, г/см3 Температурний коефіцієнт розширення 20-800 оС, оС 10-6 Гранична робоча температура, оС 22-24 1,90 1,0-1,2 1200

Національна академія наук України Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича КАТАЛІТИЧНІ НЕЙТРАЛІЗАТОРИ ВІДПРАЦЬОВАНИХ ГАЗІВ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ Каталітичний конвертор призначений для комплексного очищення відпрацьованих газів автомобілів, працюючих на неетильованих різновидах бензину від CO, NOx , CxHy. Конвертор являє собою керамічний блок з синтетичного кордієриту щільникової структури циліндричної або еліптичної форми з об’ємом від 1 літра. На поверхню внутрішніх каналів нанесений тонкий шар вторинного носія з оксиду алюмінію, що підвищує в десятки разів (до 15-16 м2/г) питому поверхню і трикомпонентний платино-паладій- рутенієвий каталізатор. Зміст активних компонентів – металів платинової групи складає в середньому 3,5 грами на кілограм керамічного носія. Розроблено комплексний каталізатор з заміною частини платини оксидом рідкісноземельного металу. Walker Linda Gobex IPMS Видалення СО IPMS Walker Linda Gobex Видалення СхНу Результати випробувань ефективності роботи каталітичного допалювача при різних температурах Автори розробки: Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича НАН України, відділ 4, пр.н.с. В.М. Павліков, пр. н.с. Є.П. Гармаш, тел. +380(44)4242001, e-mail:garmash@ipms.kiev.ua Керамічний блок Каталітичний допалювач Переваги Матеріал Розміри блоку, мм Кіль-кість кана-лів на 1см2 Розміри каналу, мм Тов-щина пере-мички мм Температура початку реакції перетворення по СО, NOx, CxHy, оС Температура 100 % пере-творення по СО,NOx, CxHy, оС 1. Знижена температура початку окислення 2. Знижена температура 100 % перетворення. 3. 30 % економія платини Синтетич-ний кордієрит d=95-100 h=100-200 49 1х1 0,2 230, 50 % перетворення 400

Національна академія наук України Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича КЕРАМІЧНИЙ САЖОВИЙ ФІЛЬТР З КАТАЛІТИЧНИМ ПОКРИТТЯМ Фільтр являє собою керамічний блок щільникової структури циліндричної форми з об’ємом до 3 літрів. Матеріал блоку – синтетичний кордієрит. На поверхню внутрішніх каналів і пор нанесений тонкий шар вторинного носія і каталізатор на основі оксидів перехідних металів. 0 20 40 60 100 % 74 94 98 90 76 60 t=250 o DCO t=300 o C t=385 o C t=250 o C t=300 o C t=385 o C 80 65 DD DNOx Автори розробки: Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича НАН України, відділ 4, пр.н.с. В.М. Павліков, пр. н.с. Є.П. Гармаш, тел. +380(44)4242001, e-mail:garmash@ipms.kiev.ua Результати випробувань ефективності роботи сажового фільтра з каталітичним покриттям при різних температурах Керамічний матеріал – синтетичний кордієрит Відкрита пористість, % 55-60 Середній розмір пор, мкм 10-15 Щільність, г/см3 1,5 Коефіцієнт термічного розширення в межах температур 20-800 оС, оС-1 10-6 0,6-0,9 Гранична робоча температура, оС 1200 Питома поверхня, м2/м3 700-1000 Загальна поверхня, м2 5 Керамічний сажовий фільтр з каталітичним покриттям Комерційні переваги 1. Розміри циліндричного блоку, мм d=120 мм; h=150 мм 2. Розміри каналу, мм 4 4 3. Товщина стінки каналу, мм 1 4. Каталітичне покриття на основі оксидів перехідних металів Окислення сажі при 380-400 оС Температура окислення співставна температурі відпрацьованих газів ДВЗ - автоматична регенерація фільтра 5. Уловлювання часток в залежності від їхнього розміру, % 95, починаючи з 10 Нм Вловлювання наночасток сажі 6. Гідравлічний опір при витраті повітря 300 кг/год., см. вод.ст. 40-60 7. Температура досягнення 100 % перетворення по CO, CxHy, NOx, оС 420 Розроблені сажові фільтри можуть бути використані для створення двоступеневої системи каталітичної нейтралізації відпрацьованих газів, починаючи від невисоких температур (запуск та прогрівання двигуна), коли традиційні каталітичні нейтралізатори недостатньо ефективні (т.з. проблема “холодного старту”).

Національна академія наук України Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича КЕРАМІЧНІ ФІЛЬТРИ ДЛЯ РОЗПЛАВІВ МЕТАЛІВ Фільтри стільникової та ячеїстої структури для рафінування (фільтрації) металевих розплавів з температурою експлуатації до 1650 оС розроблені на основі синтетичного муліту й мулітоциркону з використанням вітчизняних сировинних матеріалів (каоліни, циркон, глинозем). У поєднанні зі зниженою температурою синтезу муліту (1500-1550 оС) керамічні фільтри на основі муліту й мулітоциркону можуть бути конкурентноздатні на ринках країн СНД. Автори розробки: Інститут проблем матеріалознавства ім.І.М.Францевича НАН України, відділ 4, пр.н.с. В.М. Павліков, пр. н.с. Є.П. Гармаш, тел. +380(44)4242001, e-mail:garmash@ipms.kiev.ua Головні експлуатаційні характеристики керамічних фільтрів Матеріал муліт, мулітоциркон Розміри каналу, мм 0,5-4 Кількість каналів на 1 см2 8-47 Товщина стінки каналу, мм 1 Гранична робоча температура, оС 1650 Пористість, % 50-70 Питома поверхня, см2/г >4х104 Міцність на стиск, МПа >10 Коефіцієнт термічного розширення в межах температур 20-800 оС, оС-1 10-6 5,8 Кількість циклів (початкова-максимальна робоча температура) 5