一種高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法
2023-05-29 12:29:46 4
專利名稱:一種高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法
本發明涉及一種高溫工業耐火材料的製做方法，特別是一種高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法。
溶化金屬的過濾以前多用芯型、網型、過濾床等過濾器進行，八十年代以來發展到具有孔隙度高、內表面積大、孔數多的立方體泡沫陶瓷型。
目前已有的泡沫陶瓷過濾片存在著高溫強度低、熱化學穩定性差、耐急熱、急冷衝擊及熱熔體衝刷能力不夠;使用過程中泡沫結構體脫渣、軟化、熱化學分解;能過濾鋁、銅等中低溫溶化金屬，但熱化學穩定性差，不能過濾鎂合金熔體材料;且軟化點溫度低，不能過濾熔融鋼水等問題。
例如，目前泡沫陶瓷過濾片製做過程是把做為泡沫結構材料粘結劑的硫酸鋁或磷酸鋁，起降低陶瓷軟化點和起玻化作用的膨潤土、高嶺土和起骨料作用的氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化矽等耐火材料分別球磨成微粉滑泥，加膠水調合製成陶瓷泥漿，然後再通過長時間的緩慢乾燥、烘乾和極為緩慢的升溫、燒結和緩慢的降溫才能燒制而成，整個工藝過程長達幾十小時，而且溫度控制極為嚴格，例如燒制時從125℃升到500℃規定每分鐘升溫0.5℃，從500℃到1350℃規定每分鐘升溫1℃，在500℃時要保溫1～2小時，在1350℃時保溫5小時。
此外，由於現有泡沫陶瓷材料中含有磷酸、高嶺土、膨潤土等材料，其泥漿含有酸性，對手工接觸或操作有腐蝕性。
而且由於其泡沫結構體軟化溫度較低，不能滿足過濾高溫金屬熔體的要求，更不可能滿足熔融鋼水過濾的應用。
本發明的任務就是要通過採用一種新的配方和製做方法，製成一種能承受大流量熔融鐵水衝刷和急熱衝擊，熱化學穩定性好，能過濾熔融鎂金屬和軟化點溫度高能突破至鋼水淨化應用的泡沫陶瓷過濾片。
本發明的製備機理泡沫陶瓷是由氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化矽等為骨料，用石英玻璃為高溫粘結劑，加膠水調合成泥漿狀，將該泥漿灌注在排出空氣的開孔聚氨脂泡沫塑料中，擠出多餘泥漿，餘下的粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀陶瓷過濾片坯體，把該坯體烘乾後，短時間高溫燒結，聚氨脂泡沫被燒掉，由於陶瓷泡沫體在高溫燒結作用下已玻化成瓷，故留下的泡沫塑料形狀體復型，就製成為強度很好的通孔海綿狀結構的泡沫陶瓷。
本生產方法如下一、原材料的製備1、開口細胞狀泡沫海綿軟塑料的選取。
該材料應具有彈性、有能在擠壓後能重新恢復原狀的能力，有親水性利於粘附泥漿，軟化溫度應大於120℃，快速烘乾時不變形，500℃以下溫度時能夠揮發燃燒，不剩雜質，每寸長度有5～50孔眼，孔徑均勻，不應該粗細混雜;泡沫絲狀體應粗細均勻，以粗狀些為好。
選好的材料切割成需要的尺寸。
2、膠水的製備。以聚乙稀醇或甲乙基纖維素類有機物按1∶13～25配比加水，加熱後溶化成稀膠水狀，放置冷卻至室溫後進行紗布過濾，去除膠水中固體雜物。
3、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化矽微粉的製備。
氧化鋁送經高溫燒結，轉化為相的剛玉或氧化鋯、氧化鉻、碳化矽經球磨成微粉。
4、石英玻璃微粉的製備。
石英玻璃經球磨加工成石英玻璃微粉。
二、陶瓷泥漿的調製將上述三種原料按下述配方配製後，攪拌均勻形成既便於灌注泡沫塑料體，又能在擠出泥漿後能夠在泡沫絲狀體上形成需要附著層的陶瓷泥漿、碳化矽、氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯微粉的25～60%、石英玻璃微粉的20～40%、聚乙稀醇膠水的15～45%陶瓷泥漿應隨用隨配，不應存放過久。
三、陶瓷泥漿的灌注將選好的泡沫塑料浸入配製好的陶瓷泥漿裡，注滿揉勻後擠出多餘的陶瓷泥漿，餘下的陶瓷泥漿粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀塗層，製成泡沫陶瓷過濾片坯體。
四、燒制把坯體送進乾燥箱中，在80℃～125℃溫度條件下乾燥二小時以上轉入燒結工序，在溫度為500℃～1200℃的燒結爐內幾分鐘，氧化分解完成後進入1520℃～1600℃的高溫燒結，5～50分鐘後就可出爐，冷卻後產品製成。
該製造方法的工藝流程如下石英玻璃微粉配製陶瓷泥漿剛玉氧化鋁微粉 灌注陶瓷泥漿準備聚氨脂泡沫聚乙稀醇膠水擠壓泥漿→低溫烘乾→中溫揮發燃燒→高溫燒結→出爐空冷→檢查包裝。
由於本發明採用的粘結劑-石英玻璃具備耐高溫、耐急冷等特性，故用石英微粉做高溫粘結劑製做的陶瓷泥漿泡沫體毛坯可以直接進入500℃～1200℃高溫;泡沫體毛坯的燒結可迅速轉入高溫，升溫時間短、高溫燒結保溫時間短，節省能源，降低成本;泡沫陶瓷過濾片可以在高溫狀態下出爐，在室溫空氣中自然冷卻。
由於石英玻璃其熱化學穩定性高，在高溫狀態下和鎂融體不發生熱化學反應，故可以過濾鎂合金。
由於石英玻璃熱穩定性高，高溫強度好，軟化點溫度高，可以承受大流量鐵水的衝刷，滿足過濾鋼水的溫度要求。
由於本發明採用的石英玻璃球磨成微粉配漿，故工藝簡單，容易掌握，且燒結升溫快，時間短，可節省能源，降低成本，過濾高溫熔融金屬時，不軟化，不掉渣，不與熔融金屬發生反應。
由於本發明不採用磷酸鋁或硫酸鋁等酸性物質做粘結劑，故泡沫陶瓷泥漿無毒無腐蝕性，便於手工操作。無味，耐酸鹼，適合醫藥、食品、化工等行業中做過濾淨化用，還可以在化工行業中做觸媒用。
實例按需要挑選軟化溫度大於120℃，孔徑均勻，泡沫絲狀體粗細均勻，粗孔20/寸聚氨甲基酸脂泡沫一塊，切割成大於產品的尺寸。如泡沫陶瓷產品厚度20mm，泡沫塑料應厚25mm，長與寬的收縮比，比厚度小些，故尺寸略大即可。
用聚乙稀醇按1∶20比例加水後加熱溶化成稀膠水狀，放置冷卻到室內溫度後進行紗布過濾，去除膠水中固體殘渣等雜物，製成備用膠水。
把氧化鋁經高溫燒結，使其成為α相的剛玉，再經球磨工序，磨製成20微米左右的微粉備用。
把氧化矽經高溫熔融生成石英玻璃，再經球磨加工成10微米左右的微粉備用。
配方如下剛玉微粉42% 石英玻璃微粉28%聚乙稀醇膠水30%按配方配製成陶瓷泥漿後攪拌均勻，以小棍粘泥漿能粘起細條狀為最佳。
把準備好的泡沫塑料浸在配製好的陶瓷泥漿裡，灌滿揉勻後，擠出多餘的陶瓷泥漿，約需擠出20～70%，餘下的陶瓷泥漿粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀塗層。
把制好的坯體送進乾燥箱中在110℃左右的溫度下乾燥二小時以上，轉入燒結工序。在燒結爐內經1000℃溫度3分鐘氧化分解後進入1520℃～1600℃燒結工序，最好是1580℃溫度燒10分鐘後出爐，在室溫中自然冷卻，整個工藝過程完成。
如果球磨加工骨料(氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化矽等)和石英玻璃(粘結劑)成微粉狀時，採用黑金屬球磨罐和黑金屬磨球，保留其鐵質成分配製陶瓷泥漿製成的產品，過濾熔融金屬時具有親鐵性，可降低過濾壓力，方便澆注。
保留鐵質成分配製陶瓷泥漿製成的產品，低溫強度高，可以滿足某些行業低溫高強度過濾的使用要求。
如果該工序用陶瓷罐做磨罐，被磨料中大塊料做磨球，自身球磨磨製出不含有鐵質成分的微粉，用這樣的微粉配製陶瓷泥漿，潔白、無毒、無味，具有更好的化學穩定性，耐酸鹼，可製成高化學穩定性的泡沫陶瓷體，適於食品、醫藥、化學等方面使用。
權利要求
1.一種高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法，是把硫酸鋁或磷酸鋁、膨潤土、高嶺土和氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻和碳化矽等耐火材料分別球磨成微粉，加聚乙稀醇膠水調合製成陶瓷泥漿，然後再通過長時間的緩慢乾燥、烘乾和緩慢的升溫、燒結和緩慢的降溫燒制而成，本發明的特徵是在配方中加入石英玻璃微粉的原料燒結而成；其配比如下氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻或碳化矽微粉25～60%，石英玻璃20～40%，聚乙稀醇膠水15～45%。
2.按照權利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過濾片生產方法，其特徵在於所說的聚乙稀醇膠水按1∶13～25配比加水製成。
3.按照權利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過濾片生產方法，其特徵在於所說的氧化鋁經高溫轉為α相剛玉經球磨工序磨製成10～40微米的微粉;石英玻璃經球磨工序磨製成3～30微米的微粉。
4.按照權利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過濾片生產方法，其特徵在於制好的坯體可以立即轉入80℃～125℃溫度的乾燥箱中乾燥。
5.按照權利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過濾片生產方法，其特徵在於泡沫坯體可以從室溫直接進入500℃～1200℃進行氧化分解，全部分解過程只需2～30分鐘。不需要緩慢升溫。
6.按照權利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法，其特徵在於泡沫坯體可以在1520℃～1600℃進行4～30分鐘短時間高溫燒結，高溫直接出爐既為成品，不需要長時間燒結和緩慢降溫過程。
專利摘要
本發明是一種高溫泡沫陶瓷過濾片的生產方法，用本發明制出的高溫泡沫陶瓷過濾片能承受大流量熔融鐵水急熱衝擊和衝刷，能過濾熔融鎂金屬和突破至鋼水淨化用，而且耐酸鹼，無毒無味，能在食品、醫藥、化工等行業中做過濾淨化用，還可以在化工行業中作觸媒用。
文檔編號C04B35/00GK87101551SQ87101551
公開日1988年11月30日 申請日期1987年5月9日
發明者王洪日 申請人:王洪日導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan