專利名稱：改良的微孔陶瓷過濾板及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于對(duì)微孔陶瓷過濾板的改進(jìn)，尤其涉及一種耐微氟和耐PH＞8.5-12介質(zhì)用微孔陶瓷過濾板。
背景技術(shù)：
以微孔陶瓷過濾板為過濾元件的陶瓷過濾機(jī)，具有高效、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于礦山礦漿脫水工藝、化工生產(chǎn)脫水過濾等領(lǐng)域中。目前國(guó)內(nèi)外微孔陶瓷過濾板，均采用粘土和/或高嶺土作為骨架顆粒的結(jié)合料，在燒成后，賦予陶瓷過濾板以機(jī)械強(qiáng)度，它們已成為組成微孔陶瓷過濾板不可缺少的重要組分原料。如美國(guó)專利US4981589公開的過濾板，第一層中采用23-30％粘土，第二層采用10-15％粘土和18-25％高嶺土。中國(guó)專利98111184公開的陶瓷過濾板，基料采用15-30％的粘土和/或長(zhǎng)石。中國(guó)專利01114048公開的微孔陶瓷過濾板，仍然同樣采用4-30％以粘土和/或膨潤(rùn)土和/或長(zhǎng)石和/或介牌土和/或古冶土作輔料。然而粘土、高嶺土中主要化學(xué)成分之一的SiO2不耐微氟(例如10-20mg/L)腐蝕，對(duì)PH＞8.5-12的堿性介質(zhì)耐蝕性較差。例如在含氟≥10mg/L或PH＞8.5-12，溫度t＞30℃條件下使用，陶瓷過濾板首先出現(xiàn)疏松，進(jìn)而呈糊狀，使得過濾板機(jī)械強(qiáng)度在數(shù)月、數(shù)周、甚至數(shù)天內(nèi)發(fā)生急劇下降，這樣在運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械力作用下，會(huì)使過濾板發(fā)生災(zāi)變性損壞。而陶瓷過濾機(jī)上通常有數(shù)十片甚至幾百片微孔陶瓷過濾板，一旦一塊損壞，就會(huì)殃及其他，造成設(shè)備不能正常工作，后果相當(dāng)嚴(yán)重。因此目前凡是含有氟離子及PH＞8.5-12的過濾介質(zhì)，均不能使用陶瓷過濾機(jī)作為固液分離設(shè)備，因而其優(yōu)越性在此應(yīng)用環(huán)境中也就得不到充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種能同時(shí)耐微氟及PH＞8.5-12過濾介質(zhì)，價(jià)格適宜，理化性能優(yōu)良，機(jī)械加工工藝性能良好的微孔陶瓷過濾板。
本發(fā)明的另一目的在于提一種上述微孔陶瓷過濾板的制備方法。
本發(fā)明第一目的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)大量試驗(yàn)篩選，選擇采用二氧化鈦(Titanium dioxige)作為主要原料，從而使得燒成過濾板，不僅具有優(yōu)良的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)，適合作真空過濾分離使用，而且具有良好的耐微氟侵蝕及耐PH＞8.5-12介質(zhì)，并且原料價(jià)格適宜，理化性能優(yōu)良，便于機(jī)械加工制成過濾板。具體說，本發(fā)明微孔陶瓷過濾板，由骨料顆粒和基質(zhì)結(jié)合料組成，其特征在于所說骨料顆粒全部由二氧化鈦顆粒組成，所說基質(zhì)結(jié)合料基本上由5～40份(以骨料計(jì))二氧化鈦微粉組成。
本發(fā)明中二氧化鈦，經(jīng)試驗(yàn)認(rèn)為較好是采用金紅石型二氧化鈦，所得產(chǎn)品的各項(xiàng)性能更優(yōu)越，它可以是市售商品金紅石型二氧化鈦(相對(duì)密度4.26，折射率2.62)，也可以是將商品二氧化鈦經(jīng)1100℃～1300℃煅燒轉(zhuǎn)變而得。
此外經(jīng)試驗(yàn)，在本發(fā)明基質(zhì)料中還可以加入(以骨料計(jì))3～8份白云石(Dolomite)微粉作為燒成結(jié)合料，以促進(jìn)燒結(jié)，同時(shí)對(duì)提高過濾板強(qiáng)度也是有利的；此外白云石中主要成份碳酸鈣和碳酸鎂與二氧化鈦反應(yīng)會(huì)生成鈦酸鈣和鈦酸鎂為主的鈦酸鹽，此鈦酸鹽不僅在燒成過程中是很好的結(jié)合劑，同時(shí)也是一種微孔成孔劑，因此可以通過控制其加入量獲得所需孔隙率。本發(fā)明中自云石粉，加入量過高，雖然對(duì)提高燒成過濾板強(qiáng)度有積極作用，并會(huì)使孔隙率增加，但因鈦酸鹽的增多會(huì)造成耐腐性降低；反之加入量過低，則不利于方便得到所期望的孔隙率，對(duì)提高燒成過濾板強(qiáng)度也無積極作用，因此實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，白云石粉加入以3～8份較為合適，但并非極限值。此外，本發(fā)明物料組成中，還可以與制備微孔陶瓷過濾板一樣，加入一些其他公知高溫?zé)Я铣煽讋詭椭奖惬@得所期望的孔隙率，如加入木屑、石墨、有機(jī)物等，或用其他碳酸鹽替代白云石作成孔劑。
本發(fā)明骨料顆粒大小及級(jí)配確定，與制備通常微孔陶瓷過濾板相仿，如中國(guó)專利98111184所述，無特別要求。
本發(fā)明微孔陶瓷過濾板制備，其特征是先將二氧化鈦經(jīng)1100℃～1300℃煅燒轉(zhuǎn)換成金紅石型，破碎、粉碎成細(xì)顆粒作骨料，加5～10份(以骨料計(jì))未段燒的二氧化鈦微粉基質(zhì)結(jié)合料，或加5～10份未段燒的二氧化鈦微粉和3～8份(以骨料計(jì))白云石微粉基質(zhì)結(jié)合料，加粘結(jié)劑充分混合，成型，干燥后經(jīng)1250～1350℃氧化氣氛中燒成。
本發(fā)明過濾板成型，可以采用陶瓷工藝注漿成型，也可以采用半干壓成型。注漿成型，將處理合格骨料二氧化鈦與基質(zhì)結(jié)合料加水、加粘結(jié)劑(阿拉伯樹膠)球磨，注漿成型；半干壓成形，將處理合格骨料與基質(zhì)結(jié)合料混合，加入加結(jié)合劑(糊精、聚乙烯醇)混料，放入壓機(jī)中壓制成過濾單片，再經(jīng)粘結(jié)劑粘結(jié)成中空結(jié)構(gòu)。
二氧化鈦在燒成過程中具有較大的燒成收縮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)摸索，本發(fā)明為避免成型坯體燒成時(shí)因相變?cè)斐审w積收縮過大而造成開裂變形的缺陷，及得到金紅石型穩(wěn)定晶型的二氧化鈦，有利于期望微孔的控制。一種較好是先將作骨料的二氧化鈦煅燒，使其收縮基本定型全部轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型穩(wěn)定晶形結(jié)構(gòu)，并形成顆粒強(qiáng)度。所說煅燒溫度較好為1100℃～1300℃，更為適宜的煅燒溫度為1240℃～1260℃。二氧化鈦經(jīng)高溫煅燒后成塊，不利于配料混料，因此可以先將其破碎成小顆粒，例如破碎成V＜1～3cm3的小顆粒，再粉碎成所需粒徑。而作為基質(zhì)結(jié)合料使用的二氧化鈦，則宜采用市售未煅燒商品二氧化鈦，這樣可保持基質(zhì)結(jié)合料的高活性，從而更有利于骨料微粒相互粘結(jié)，形成燒成強(qiáng)度，同時(shí)未煅燒基質(zhì)燒成溫度低，有利于節(jié)約燒成能源。
本發(fā)明所說燒成溫度為經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)，也是一個(gè)適宜的區(qū)間范圍，而非極限值。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果燒成溫度過高，會(huì)使二氧化鈦嚴(yán)重再結(jié)晶，會(huì)影響理化性能，同時(shí)增加了燒成成本；燒成溫度過低，則不利于強(qiáng)度提高，和獲得所期望的強(qiáng)度。
本發(fā)明微孔陶瓷過濾板，由于采用二氧化鈦骨料和基本上以二氧化鈦?zhàn)骰|(zhì)結(jié)合料組成，使所得過濾板不僅具有氣孔率適中，氣孔率30～50％，氣孔孔徑0.9～3μ，而且能耐微氟和PH＞8.5-12介質(zhì)，使之可以用于含微氟和PH＞8.5-12介質(zhì)使用，有效避免了在這些介質(zhì)中使用發(fā)生災(zāi)變。二氧化鈦預(yù)煅燒，不僅使其收縮轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的金紅石型晶相，而且可使骨料獲得強(qiáng)度，有利于堆積成孔和提高過濾板強(qiáng)度，所得過濾板，具有較好的抗沖擊性能，大大減少了運(yùn)輸途中及安裝破損。并且以二氧化鈦為主要原料，具有成型工藝性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，機(jī)加工性能優(yōu)良，且價(jià)格適宜，燒成溫度低，是其他耐氟陶瓷原料所不能達(dá)到的。
以下結(jié)合幾個(gè)具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將市售商品二氧化鈦100份，經(jīng)1240℃～1260℃煅燒2小時(shí)，經(jīng)破碎后粉碎成d50＝7-10μ，加市售未煅燒的二氧化鈦微粉6份，加阿拉伯樹膠1份，水40份，混合球磨，注漿成型，干燥后經(jīng)1320℃氧化氣氛燒成，經(jīng)機(jī)械加工至所需尺寸。
實(shí)施例2如實(shí)施例1，再加入3份白云石微粉，加入4份糊精，8份聚乙烯醇膠液，充分混合，將濕粉放入鋼模中模壓成過濾單片，如實(shí)施例1燒成，用環(huán)氧樹脂將兩片對(duì)合粘結(jié)成中空結(jié)構(gòu)，固化后機(jī)加工成所需尺寸。
權(quán)利要求
1.一種微孔陶瓷過濾板，由骨料顆粒和基質(zhì)結(jié)合料組成，其特征在于所說骨料顆粒全部由二氧化鈦顆粒組成，所說基質(zhì)結(jié)合料基本上由5～10份(以骨料計(jì))二氧化鈦微粉組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述微孔陶瓷過濾板，其特征在于所說二氧化鈦為金紅石型二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微孔陶瓷過濾板，其特征在于所說基質(zhì)結(jié)合料還包括3～8份(以骨料計(jì))白云石微粉。
4.一種上述權(quán)利要求所述微孔陶瓷過濾板的制備方法，其特征是先將二氧化鈦經(jīng)1100℃～1300℃煅燒轉(zhuǎn)換成金紅石型，破碎、粉碎成細(xì)顆粒作骨料，加5～10份(以骨料計(jì))未段燒的二氧化鈦微粉基質(zhì)結(jié)合料，或加5～10份未段燒的二氧化鈦微粉和3～8份(以骨料計(jì))白云石微粉基質(zhì)結(jié)合料，加粘結(jié)劑充分混合，成型，干燥后經(jīng)1250～1350℃氧化氣氛中燒成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述微孔陶瓷過濾板的制備方法，其特征在于所說金紅石二氧化鈦煅燒溫度為1240℃～1260℃。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于對(duì)微孔陶瓷過濾板的改進(jìn)，尤其涉及一種耐微氟和耐pH＞8.5－12介質(zhì)用微孔陶瓷過濾板，其特征是組成骨料顆粒全部由二氧化鈦顆粒組成，基質(zhì)結(jié)合料基本上由5～10份(以骨料計(jì))二氧化鈦微粉組成。所得過濾板不僅具有氣孔率適中，氣孔率30～50％，氣孔孔徑0.9～3μ，而且能耐微氟和pH＞8.5－12介質(zhì)，使之可以用于含氟和pH＞8.5－12介質(zhì)使用，有效避免了在這些介質(zhì)中使用發(fā)生災(zāi)變。以二氧化鈦為主要原料，具有工藝性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，機(jī)加工性能優(yōu)良，且價(jià)格適宜，是其他耐氟原料所不能達(dá)到的。
文檔編號(hào)C04B38/00GK1806890SQ200510038128
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者汪伯川, 何衛(wèi)平, 馮家迪 申請(qǐng)人:江蘇省宜興非金屬化工機(jī)械廠