CN101448558A - 用于更好地过滤熔融铁的经改进的多孔陶瓷过滤材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷先驱体以及由该陶瓷先驱体制得的陶瓷过滤材料，其中所述先驱体含有：35重量％－70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％－30重量％的胶态氧化硅；0重量％－2重量％的改性膨润土；0重量％－35重量％的气相法白炭黑；0重量％－10重量％的造孔剂；以及液体。
Description
对相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2005年8月9日提交的待决美国临时专利申请No.60/706,577的优先权，该专利申请以引用的方式被并入本文。本专利申请是2006年3月27日提交的待决美国专利申请No.11/389,841的部分继续专利申请，其中该美国专利申请No.11/389,841要求2005年3月28日提交的现已过期的美国临时专利申请No.60/665,760的优先权，并且这两件专利申请均以引用的方式被并入本文。
背景技术
本发明涉及一种经改进的多孔陶瓷过滤材料。更具体来说，本发明涉及一种用于过滤熔融铁的多孔陶瓷过滤材料，该过滤材料具有足够的机械性能以用来捕获和截留液态高FeO渣、其它金属氧化物熔渣以及其它夹带的颗粒。
大部分铸铁厂使用压制的或挤压成型的莫来石滤网。由于多孔陶瓷过滤材料具有曲折的流体流路，因此人们认为多孔陶瓷过滤材料的性能会优于滤网，但是考虑到莫来石滤网具有直流式结构，其在球墨铸铁的应用中的性能要高于预期。人们猜测，相比于熔融球墨铸铁中的液态渣对SiC的润湿情况而言，该液态渣更容易润湿莫来石的表面。莫来石过滤材料在过滤时可能会更好地截留液态渣，但是尚不能得到可用于铸造应用中的多孔莫来石过滤材料。
滤网式过滤器难以截留熔渣。尽管液态夹杂物可以容易地润湿莫来石滤网材料，但是流动的熔融铁很容易使这些液态夹杂物变形并且使其径直顺着过滤器的器壁流到出口。有时候滤网会将许多小的夹渣(非临界尺寸)聚结在一起，并将所得的较大的夹杂物回排到流动的熔融铁中。
在美国专利No.6,663,776中描述了可用于过滤熔融铁的经二氧化硅粘结的多孔SiC过滤材料的相关技术。该专利中所描述的过滤材料达到了在商业上已知的这种特定类型的过滤材料中为最高的高温强度。有很多公司生产这种用于钢铁工业的经二氧化硅粘结的SiC过滤材料，这是因为可以相当容易地制成相对较为结实的这种类型的过滤材料。人们认为，在焙烧过程中，本体中的SiC颗粒被部分氧化成石英玻璃。这种石英玻璃可以使SiC颗粒很好地与二氧化硅粘结剂基质结合，从而形成相对来说比较结实的多孔结构。在铸铁(特别是球墨铸铁)的浇注过程中，会形成液态高FeO渣。由于这种液态高FeO渣会与SiC颗粒中的碳成分及SiC中的石墨杂质发生碳热还原作用，因此高FeO渣不会润湿多孔SiC过滤材料。FeO熔渣在熔渣-过滤材料界面处发生反应并生成CO气体，从而阻碍了熔渣润湿并附着在过滤材料上。
已经证实，应该避免用莫来石代替SiC，并且，在此之前没有人发现针对这样一种粘结剂的合适设计，其中该粘结剂可用于在室温下和在高温下都具有合适的机械性能的过滤材料的配方中。这样，人们即使采用未达到标准的基质设计(但是不能用莫来石)，也可以很容易地制造出可以接受的SiC过滤材料。
直到现在，具有足够的强度以用于过滤熔融铁的莫来石过滤材料才被研究者提及。
发明概述
本发明的目的在于提供一种多孔莫来石，其中利用铁在其曲折的孔洞流路内的润湿特性来制造性能优于经二氧化硅粘结的多孔SiC或者莫来石滤网的过滤材料，从而制造出更纯净的、机械性能更好的铁铸件。
本发明的另外一个目的在于提供一种经改进的用于过滤铁的方法。
本发明的又一个目的在于提供这样一种过滤材料，该过滤材料对FeO的润湿性、以及该过滤材料的抗热震性均得到改善，并且其具有曲折的流路。
本文提供了一种陶瓷先驱体。该陶瓷先驱体含有：35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％-30重量％的胶态氧化硅；0重量％-2重量％的改性膨润土；0重量％-35重量％的气相法白炭黑；0重量％-10重量％的造孔剂；以及溶剂。
本文还提供了一种陶瓷过滤材料，其是通过陶瓷浆料先驱体的制备方法而制成的。该陶瓷先驱体含有：35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％-30重量％的胶态氧化硅；0重量％-2重量％的改性膨润土；0重量％-35重量％的气相法白炭黑；0重量％-10重量％的造孔剂；以及溶剂。用该陶瓷先驱体浸渍有机泡沫材料。将该经浸渍的有机泡沫材料加热至足以使有机泡沫材料和造孔剂气化并烧结该陶瓷先驱体的温度。
本发明还提供一种用于过滤熔融铁的方法。所述方法包括制造多孔陶瓷过滤材料。所述过滤材料是通过制备这样一种多孔陶瓷先驱体而制成的，所述多孔陶瓷先驱体含有：35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％-30重量％的胶态氧化硅；0重量％-2重量％的改性膨润土；0重量％-35重量％的气相法白炭黑；0重量％-10重量％的造孔剂；以及溶剂。用该陶瓷先驱体浸渍有机泡沫材料，随后将其加热至足以使有机泡沫材料和造孔剂气化并烧结该陶瓷先驱体的温度，从而形成过滤材料。使熔融铁穿过该过滤材料，其中FeO熔渣被该过滤材料截留。
附图说明
图1为本发明的过滤材料的宏观图。
图2为本发明的过滤材料在放大50倍的电子显微镜下所拍摄的图像。
图3为本发明的过滤材料在被用于过滤熔融铁后在电子显微镜下的剖面图。
图4为扫描电子显微镜(SEM)下的图像。
图5为电子色散谱(EDS)图。
图6为EDS图。
图7为SEM图像。
图8为SEM图像。
图9为SEM图像。
图10为SEM图像。
发明详述
本发明提供一种经二氧化硅粘结的莫来石过滤材料以及制造这种过滤材料的方法，其中所述过滤材料在室温和高温下均具有足够的强度，并且具有足够的抗热震性。本发明还提供一种经改进的过滤熔融金属的方法。
通过泡沫复制(foam replication)技术来制造所述过滤材料，泡沫复制技术是一种用于制造网状多孔陶瓷的常用方法，其中这种网状多孔陶瓷被用作过滤熔融金属的装置。在这种方法中，用陶瓷浆料涂敷聚氨酯泡沫材料，然后干燥并焙烧。在焙烧过程中，陶瓷涂层内部的聚氨酯泡沫材料被气化，而陶瓷结构保留下来，从而形成具有中空孔隙(此孔隙为之前聚氨酯所占据的空间)的外骨骼状多孔陶瓷。图1提供了多孔陶瓷的宏观图像。其结构基本上是由多个支柱形成的连接体，在这些支柱的周围及内部分布有孔隙。
在制造陶瓷过滤材料的过程中，用陶瓷浆料浸渍泡沫材料。然后将该陶瓷浆料干燥，将泡沫材料气化并且烧结该陶瓷。美国专利No.4,056,586、No.5,456,833和No.5,673,902中提供了形成陶瓷过滤材料的方法，这些专利均以引用的方式被并入本文。
使用的陶瓷浆料取决于所选应用中所需的陶瓷材料。这种陶瓷浆料必须使得最终产品具有足以经受化学侵蚀这样的特定应用的性能，以及足以经受特定的高温条件的结构和/或机械强度。此外，陶瓷浆料应当具有相对较高的流动性，并且应当由将要用于过滤材料中的陶瓷的水性悬浮液构成。通常来说，陶瓷浆料中含有水。也可以在该陶瓷浆料中使用诸如粘结剂和表面活性剂之类的添加剂。
用水性陶瓷浆料浸渍挠性泡沫材料，从而使纤维状网络结构被该浆料覆盖，并且孔隙也被该浆料填充。通常来说，优选的是，反复地将泡沫材料浸渍在陶瓷浆料中，并在两次浸渍操作之间挤压该泡沫材料，以保证泡沫材料被完全浸透。
优选的是，浸渍后的泡沫材料在保留经陶瓷浆料涂敷的纤维状网络部分的同时，经挤压而排出25％-75％的陶瓷浆料。在连续操作中，可以使浸渍后的泡沫材料通过预先设置的辊筒，以便从泡沫材料中排出所需量的陶瓷浆料，并且留下所需量的浸入泡沫材料中的陶瓷浆料。这一步可以通过简单地挤压挠性泡沫材料至所需程度来手动完成。在这一阶段，泡沫材料依然具有挠性，并且可以形成适合特定过滤任务的形状(例如，形成弧形板、空心的圆柱体等)。有必要通过常规的手段将已成形的泡沫材料固定，直至聚合物基材被分解为止，或者优选待陶瓷被烧结为止。然后将浸渍后的泡沫材料干燥2分钟至6小时(空气干燥或者在35℃-700℃的温度下加速干燥)。干燥后，在升高的温度下加热所得材料，以将构成纤维状网络结构的陶瓷颗粒粘结在一起。优选的是，分2个阶段来加热经浸渍经干燥的材料，其中第一个阶段是加热至350℃-700℃的温度，并在此温度范围内保持2分钟至6小时，从而将挠性泡沫网络结构烧掉或使之气化。很显然，如果需要的话，该阶段可以是干燥循环的一部分。第二个阶段是加热至900℃-1700℃的温度，并在此温度范围内保持2分钟至10小时，从而使陶瓷粘结在一起。所得产品为具有开孔结构的熔融多孔陶瓷，其特征在于多个互相连通的孔隙被由陶瓷构成的网络结构所包围。多孔陶瓷可以具有任何所需的形状，其取决于特定的熔融金属过滤工艺的需求。
形成本发明的过滤材料的方法包括形成陶瓷先驱体的浆料。为了达到本发明的目的，陶瓷先驱体含有特定比例的耐高温硅铝酸盐、胶态氧化硅、气相法白炭黑或熔融石英以及改性膨润土。所述浆料中可含有表面活性剂，以将水相的表面张力降至低于80mN/m，从而提高其润湿性。
本发明中使用的术语“耐高温硅铝酸盐”是指主要含有莫来石、并且示温熔锥当量(PCE)至少为20的耐高温原料。在耐高温材料文献中，这类原料也以下列同义词而为人所知：经煅烧的耐火泥、经煅烧的团聚体(calcined aggregate)、耐高温煅烧物、莫来石煅烧物、耐高温团聚体、经煅烧的蓝晶石、电熔莫来石及电熔黏土。
本发明的陶瓷先驱体含有：约35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；约10重量％-30重量％的胶态氧化硅；约0重量％-2重量％的膨润土或改性膨润土(其中加有聚合物流变改进剂)；约0重量％-35重量％的气相法白炭黑或熔融石英以及约0重量％-10重量％的造孔剂，其余为足量的溶剂(优选为水)以便使组合物可以流入到泡沫材料中。特别优选采用约5重量％-8重量％的水作为溶剂。更优选的是，陶瓷组合物含有40重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐；最优选的是，陶瓷组合物含有50重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。当耐高温硅铝酸盐少于约40重量％时，FeO可能不会达到充分地润湿过滤材料的内表面以使其在毛细作用下进入其所被截留处的孔隙内的程度。由低于50重量％的耐高温硅铝酸盐所制得的过滤材料在应用中可能对热冲击更为敏感。当耐高温硅铝酸盐含量高于约60重量％时，过滤材料的强度会降低。更优选的是，陶瓷先驱体含有10重量％-23重量％的胶态氧化硅。更优选的是，所述陶瓷先驱体含有约0.6重量％-1.5重量％的膨润土或改性膨润土，并且最优选的是，其含有约0.8重量％的膨润土或改性膨润土。更优选的是，所述陶瓷先驱体中含有约10重量％-20重量％的气相法白炭黑。在本发明中，气相法白炭黑和熔融石英可以以任意比率互换使用，所述比率最高达到本文所规定的气相法白炭黑或熔融石英的总量。
在1,428℃测定时，所得到的过滤材料在平均相对密度为约14％时的高温断裂模量(MOR)为20磅/平方英寸(psi)至80psi。
所得到的过滤材料的密度优选为理论密度的至少8重量％至不超过理论密度的18重量％。当过滤材料的密度超过理论密度的18重量％时，过滤速度太慢，效率过低。当过滤材料的密度低于理论密度的8重量％时，其不具有足够的强度，从而不能用于过滤熔融铁。
所述耐高温硅铝酸盐为天然的材料，其名义成分为3Al2O3·2SiO2。实际上，所述耐高温硅铝酸盐含有约45重量％至70重量％的Al2O3和约25重量％至约50重量％的SiO2。所述耐高温硅铝酸盐中存在天然的杂质，并且本领域的技术人员知道要完全除去这些杂质从成本上来说是不可行的。实际上，所述耐高温硅铝酸盐中含有约1.5重量％-3重量％的TiO2、最多约1.5重量％的Fe2O3、最多约0.06重量％的CaO、最多约0.8重量％的MgO、最多约0.09重量％的Na2O、最多约0.9重量％的K2O以及最多约0.12重量％的P2O5。为了达到本发明的上述目的，耐高温硅铝酸盐优选为Mulcoa 47
、Mulcoa 60以及Mulcoa 70(均可得自位于美国佐治亚州的C-EMinerals of Americus公司)，但是任何市售的耐高温硅铝酸盐粉末均适合于本专利申请。
优选的是，向陶瓷浆料中加入挥发性的有机物质以进一步提高其多孔性。
在可供选择的实施方案中，可以根据美国专利No.6,773,825中所描述的方法，将其中含有球状孔隙的陶瓷先驱体形成为具有所需形状的多孔陶瓷并将其烧结，该美国专利以引用的方式被并入本文。
将由陶瓷颗粒或金属颗粒与作为造孔剂的韧性有机球粒所构成的混合物制成液体或悬浮液，并将该混合物形成为具有一定形状的制品。对该具有一定形状的制品进行干燥和焙烧，由此使颗粒通过烧结而粘结在一起。有机球粒和其它的有机添加剂被气化。所述球粒优选具有低的密度；更优选的是，所述球粒为中空的。通过选取合适的聚合物球粒从而可以预先选择孔隙的尺寸。通过所加入的聚合物球粒的数量也可以容易地控制孔隙度。最优选的是，每个聚合物球粒至少与两个其它的球粒相接触，由此在最终的扩散体(diffuser)中形成呈网络状的孔隙。
向所述陶瓷先驱体的悬浮液中加入作为造孔剂的韧性的有机中空球粒，该球粒同时悬浮于溶剂中。然后将陶瓷先驱体引入后文中将进一步描述的泡沫材料中，并将其干燥以除去溶剂。当对所述陶瓷先驱体进行焙烧以形成陶瓷时，所述球粒被气化，由此得到均匀分布在整个过滤材料的网络结构中的孔隙。采用这种方法，可以获得一定范围的孔隙率，但是，对于过滤熔融铁而言，其孔隙率优选不超过60％，这是因为孔隙率较高时，陶瓷的耐热应力能力不够。通过所使用的聚合物球粒的数量和尺寸，可以容易地控制陶瓷的孔隙率和孔隙的尺寸。焙烧后，孔隙的形状和尺寸与原来夹杂的球粒的形状和尺寸基本一致。最优选的是，使用平均直径为20微米至150微米的球粒；并且更优选的是，使用平均直径为20微米-80微米的球粒。最优选的是80微米的球粒。可以加入的其它有机造孔剂包括面粉、纤维素、淀粉等。中空的有机球粒是最优选的，因为可以用较少量的有机物获得一定的孔隙体积，并且在烧结后有机残留物的含量最少。最优选的是，以80微米的中空球粒来计算，浆料含有最多约10重量％的造孔剂。
可以将材料形成为一定的尺寸或将材料切割成一定的尺寸。可以将材料按照生陶瓷或烧结陶瓷那样切割成一定的尺寸。
实施例
实施例1
利用表1中所列材料来制备陶瓷先驱体组合物。表1中，所用的耐高温硅铝酸盐为可得自C-E Minerals公司的Mulcoa 60其已被研磨至约325目。所用的胶态氧化硅得自Nyacol公司。所用的改性膨润土得自Wyo-Ben公司。所用的气相法白炭黑得自C-E Minerals公司。将该组合物在1200℃下焙烧30分钟。为了提高处于焙烧状态的多孔陶瓷可被切割的能力，可以用熔融石英来替代气相法白炭黑。在室温下测得的断裂模量记录于表2中。在高温下测得的断裂模量记录于表3中。
表1
| 成分 | 重量％ |
| 耐高温硅铝酸盐 | 54.50 |
| 胶态氧化硅 | 21.00 |
| 改性膨润土 | 0.75 |
| 气相法白炭黑 | 17.75 |
| 水 | 6.00 |
在所给定的密度范围内，过滤材料的平均室温断裂模量(MOR)约为90psi。对于大多数熔融金属的过滤应用而言，这一数值是可以接受的。
表2：室温断裂模量
| 密度(％) | MOR(psi) |
| 15.7 | 95.1 |
| 13.3 | 77.1 |
| 14.0 | 115.0 |
| 13.4 | 96.5 |
| 15.3 | 107.4 |
| 14.0 | 85.5 |
| 13.1 | 78.4 |
| 13.9 | 99.3 |
| 14.9 | 83.8 |
| 15.0 | 94.0 |
| 平均值14.3 | 平均值93.2 |
为了测定经二氧化硅粘结的莫来石多孔陶瓷过滤材料的高温断裂模量，将室温下的样品直接插入温度保持为1428℃的炉内，在过滤材料插入炉中约45秒后，在三点弯曲模式下对其进行测试。该测试与过滤材料在过滤熔融铁的过程中所经受的条件相似。结果记录于表3中。
表3：高温断裂模量
| 密度(％) | MOR(psi) |
| 15.0 | 51.5 |
| 15.2 | 51.9 |
| 15.3 | 40.3 |
| 14.2 | 30.1 |
| 15.3 | 19.8 |
| 15.0 | 33.1 |
| 15.4 | 15.7 |
| 15.6 | 29.2 |
| 15.6 | 36.3 |
| 13.4 | 28.0 |
| 平均值15.0 | 平均值31.6 |
实施例2
为了提高对液态渣的截留能力和截留容量，按照表1中所列的成分，并另外加入4重量％的直径为80微米的中空有机球粒来制备组合物。在显微镜下观察所得的过滤材料，其最终微结构示于图2。当液态渣润湿莫来石本体时，其在毛细管作用下被吸入微孔内。
实施例3
利用表4中所提供的组合物，在与实施例1相同的条件下制备过滤材料。使用可得自C-E Minerals公司的Mulcoa 70
作为耐高温硅铝酸盐。
表4
| 成分 | 重量％ |
| 耐高温硅铝酸盐 | 54.5 |
| 胶态氧化硅 | 21.0 |
| 改性膨润土 | 0.8 |
| 气相法白炭黑 | 17.8 |
| 水 | 5.9 |
在多孔体的平均相对密度为14％时，经测定，所得的平均高温断裂模量为34psi。
实施例4
利用表5中所提供的组合物，在与实施例1相同的条件下制备过滤材料。使用可得自C-E Minerals公司的Mulcoa 47
作为耐高温硅铝酸盐，并且将陶瓷在1225℃下焙烧5分钟。
表5
| 成分 | 重量％ |
| 耐高温硅铝酸盐 | 54.5 |
| 胶态氧化硅 | 21.0 |
| 改性膨润土 | 0.8 |
| 气相法白炭黑 | 17.8 |
| 水 | 5.9 |
在多孔体的平均相对密度为14％时，经测定，所得的平均高温断裂模量为63psi。
实施例5
制造如实施例1中所述类型的过滤材料，并在铸铁应用对其进行测试。将这些过滤材料与标准的碳化硅多孔陶瓷过滤材料进行对比测试。在该测试中，浇注熔融的灰铸铁使之穿过标准的金属浇口和过滤箱(filtration housing)、穿过被测过滤材料，并注入铸模中，从而制成标准的市售铸铁部件。待金属凝固及系统冷却之后，取出被测过滤材料，并通过标准的冶金样品制备技术对其进行切割和磨光，然后检查液态渣在其剖面上被捕获、截留以及被吸入过滤材料的微孔内的情况。图3示出所得到的样品剖面的显微照片。在该图中，有证据表明液态渣渗透到过滤材料本体内。在这种情况下，经能量色散谱(EDS)测定，发现所捕获的金属氧化物熔渣为金属(硅、钛、钙、锰和铝)氧化物杂质的混合物。由该测试对样品进行的评估表明，在相同的操作条件下，与标准的碳化硅过滤材料相比，金属氧化物熔渣能够更深地渗透到本发明过滤材料的微孔结构中。
在一类似测试中，在标准的灰铸铁应用中对按照实施例1所述方法制造的本发明过滤材料和标准的碳化硅过滤材料进行测试，在该测试中标准的灰铸铁被浇铸成灰铸铁圆柱体。该铸造模式具有两个压滤装置(filter print)。每个单独的压滤装置过滤需要注满单个圆筒体的铁。在每次测试中，将本发明的过滤材料置于一个压滤装置中，并将标准的碳化硅过滤材料置于另一压滤装置中作为对照。制造4个均无夹杂物缺陷的铸件。在浇注时间上二者不存在可测量的差异。清洁浇口并将压滤装置部件从浇口支架(gating tree)上移出，以便于进行冶金学评估。切割开浇口支架上的压滤装置部件以暴露出过滤材料中的纤维(filter filament)。检查本发明的压滤装置是否发生机械破坏。在本发明的过滤材料的纤维结构中不存在偏斜或劣化现象。也没有迹象显示本发明的过滤材料发生开裂或弯曲，从而证明本发明的过滤材料能够经受住机械应力和热应力，其足以用于铁过滤应用中。
对上述两种过滤材料进行检查以确定被过滤材料中的纤维所捕获的夹杂物的量和种类。图4和图10中示出了所捕获的夹杂物。对本发明的过滤材料和对照用过滤材料进行检查，发现在这两种过滤材料的前缘上均捕获了大量的砂粒。在某些地方，过滤材料完全被这些砂粒堵塞。图4中清楚地示出了用作对照的过滤材料中的砂粒的实例，而在图8和图9中清楚地示出了本发明过滤材料中的砂粒的实例。图5示出能量色散谱X-射线微分析(EDAX)的结果，该结果证明夹杂物为SiO2(或者二氧化硅)砂粒。
夹杂物的主要成分为示于图4、7、8、9和10中的金属氧化物熔渣相。对这些熔渣进行检查，发现其中含有氧化硅、氧化钙、氧化锰、氧化铝和二氧化钛。在所有的4块过滤材料中都发现有这种熔渣。氧化物熔渣的量随其在各过滤材料中所处位置的不同而不同，但是各过滤材料中这种夹杂物的量很大，并且在对每块过滤材料进行检查时都很容易发现这种夹杂物。另外，这种金属氧化物熔渣中含有小的纯铁珠或纯铁滴。这些小铁滴通常是在铁凝固时由碳析出物将氧化铁还原为单质铁而形成的。在对照用过滤材料和本发明的过滤材料中都发现有这些小铁滴。这些小铁滴通常是通过浇注系统内的扰动而形成的。
对照用过滤材料所捕获的熔渣与本发明的过滤材料所捕获的熔渣在组成上不存在显著的差异。在这两种不同的陶瓷材料间所发现的唯一差异是金属氧化物熔渣在本发明的过滤材料和在对照用过滤材料中的渗透深度不同。图9和图10清楚地示出，与对照用过滤材料相比，本发明的过滤材料能更有效地使熔渣在毛细作用下被吸入过滤材料中。与对比用的过滤材料相比，熔渣在本发明的过滤材料中的渗透更为显著。由于本发明的过滤材料和对比用的过滤材料被放置在相同的模具中，所以它们捕获到相似的夹杂物并不奇怪。根据肉眼观察，本发明的过滤材料所捕获的夹杂物多于对照用过滤材料所捕获的夹杂物。
本发明的过滤材料能够经受住灰铸铁铸件生产应用中的热应力和机械应力。没有迹象显示本发明的过滤材料发生任何机械劣化或化学劣化。
本发明特别参照了优选的实施方案来进行描述，但本发明并不局限于这些实施方案。本领域的技术人员可以获得不偏离本发明范围的各种实施方案，本发明的范围由所附的权利要求书更为具体地列出。
Claims (44)
1.一种陶瓷先驱体，该陶瓷先驱体含有：
35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；
10重量％-30重量％的胶态氧化硅；
0重量％-2重量％的膨润土；
0重量％-35重量％的气相法白炭黑；
1重量％-10重量％的造孔剂；以及
液体。
2.权利要求1所述的陶瓷先驱体，其中所述造孔剂为中空球粒。
3.权利要求2所述的陶瓷先驱体，其中所述中空球粒的直径为20μm至150μm。
4.权利要求1所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有40重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。
5.权利要求1所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-23重量％的胶态氧化硅。
6.权利要求1所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-1.5重量％的膨润土。
7.权利要求5a所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0.8重量％的膨润土。
8.权利要求6所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-20重量％的气相法白炭黑。
9.权利要求8所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-20重量％的气相法白炭黑。
10.权利要求1所述的陶瓷先驱体，其中所述液体为水。
11.一种过滤材料，该过滤材料是通过用权利要求1所述的陶瓷先驱体来浸渍泡沫材料并加热而制成的。
12.权利要求11所述的过滤材料，其中所述过滤材料的高温断裂模量为25psi至120psi。
13.权利要求12所述的过滤材料，其中所述过滤材料的相对密度约为理论密度的12％。
14.权利要求12所述的过滤材料，其中所述过滤材料的密度为8％-18％。
15.权利要求1所述的过滤材料，其中所述膨润土为改性膨润土。
16.一种陶瓷过滤材料，该陶瓷过滤材料是通过以下方法制备的：
制备陶瓷先驱体，该陶瓷先驱体含有：
35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；
10重量％-30重量％的胶态氧化硅；
0重量％-2重量％的改性膨润土；
0重量％-35重量％的气相法白炭黑；
0重量％-10重量％的造孔剂；以及
溶剂；
用所述陶瓷先驱体浸渍有机泡沫材料；
将所述经浸渍的有机泡沫材料加热至足以使所述有机泡沫材料气化并使所述陶瓷先驱体粘结在一起的温度。
17.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，其中所述造孔剂为中空球粒。
18.权利要求17所述的陶瓷过滤材料，其中所述中空球粒的直径为20μm至150μm。
19.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，其中所述陶瓷先驱体含有50重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。
20.权利要求19所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有40重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。
21.权利要求16所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-23重量％的胶态氧化硅。
22.权利要求16所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-1.5重量％的膨润土。
23.权利要求22所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0.8重量％的膨润土。
24.权利要求16所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-20重量％的气相法白炭黑。
25.权利要求24所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-20重量％的气相法白炭黑。
26.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，其中所述溶剂为水。
27.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，其中所述陶瓷过滤材料的高温断裂模量为25psi至120psi。
28.权利要求27所述的陶瓷过滤材料，其中所述陶瓷过滤材料的密度约为理论密度的12％。
29.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，该过滤材料的密度为8％-18％。
30.权利要求16所述的陶瓷过滤材料，其中所述膨润土为改性膨润土。
31.一种用于过滤熔融铁的方法，该方法包括：
通过下列步骤来制备多孔陶瓷过滤材料，所述步骤为：
制备陶瓷先驱体，该陶瓷先驱体含有：
35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；
10重量％-30重量％的胶态氧化硅；
0重量％-2重量％的膨润土；
0重量％-35重量％的气相法白炭黑；
0重量％-10重量％的造孔剂；以及
溶剂；
用所述陶瓷先驱体浸渍有机泡沫材料；
将所述经浸渍的有机泡沫材料加热至足以使所述有机泡沫材料气化并烧结所述陶瓷先驱体的温度，从而形成过滤材料；
以及
使熔融铁穿过所述过滤材料，其中FeO熔渣被所述过滤材料截留。
32.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述造孔剂为中空球粒。
33.权利要求32所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述中空球粒的直径为20μm至150μm。
34.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述陶瓷先驱体含有50重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。
35.权利要求34所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有40重量％-60重量％的耐高温硅铝酸盐。
36.权利要求31所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-23重量％的胶态氧化硅。
37.权利要求31所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-1.5重量％的膨润土。
38.权利要求37所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0.8重量％的膨润土。
39.权利要求31所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有0重量％-20重量％的气相法白炭黑。
40.权利要求39所述的陶瓷先驱体，其中所述陶瓷先驱体含有10重量％-20重量％的气相法白炭黑。
41.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述溶剂为水。
42.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述过滤材料的高温断裂模量为25psi至120psi。
43.权利要求42所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述过滤材料的相对密度约为理论密度的12％。
44.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述过滤材料的相对密度为8％-18％。
45.权利要求31所述的用于过滤熔融铁的方法，其中所述膨润土为改性膨润土。
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