CN103819194A - 用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料,选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料加工而成:首先将原料粉碎整形,得到60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料;采用负压引风、分级自动化控制系统,再次整形后得到160-280微米、圆形度大于0.95颗粒料;利用全自动振动筛,对颗粒料进行二次分级,得到170-230微米的颗粒料;物理除磁、水洗精分后得到170-190微米、190-230微米、圆形度大于0.95的合格微粉料。采用该材料烧结的碳化硅陶瓷膜可用于多种介质的精密过滤、浓缩与气体分离;耐酸碱性好,机械强度高;具有良好的耐急热急冷性能;陶瓷膜自身清洁状态好,可适用于无菌处理操作;陶瓷膜使用寿命长,便于清洗再利用。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料,尤其是涉及一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料。
背景技术
陶瓷膜也称CT膜,是固态膜的一种,具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐高温、分离过程简单等众多优势。目前用于烧结陶瓷膜的材料种类繁多,如用于烧结过滤强酸(硫酸、硝酸、盐酸)、强碱(氢氧化钠等)和各种有机溶剂的陶瓷膜的陶瓷材料,用于烧结耐高温、具有良好的耐急热急冷性能的陶瓷膜的陶瓷材料等,由于原料种类多,烧结出的陶瓷膜会因原料的性能出现用途单一、制造工艺复杂多变、成本高且成品率低等缺陷。而现有的碳化硅陶瓷膜由于使用的是磨料级碳化硅原料,烧结出来的碳化硅陶瓷膜成品率低、空隙率低,孔径大小不一且分布不均匀,造成陶瓷膜过滤精度达不到要求,在高温条件下失去过滤效果,无法使固气、固液分离,当出现压差后碳化硅陶瓷膜还会出现变形、裂纹甚至折断等损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料,使用该专用陶瓷材料烧结出的碳化硅陶瓷膜可满足PM2.5固气固液的分离要求。
为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料,包括下述加工步骤:
第一步,原料选取:选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料,所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%,莫氏硬度 9.3-9.5,韧性值≥70%;
第二步,粉碎整形颗粒:将上述原料入数控球磨机进行粉碎整形:控制给料速度2000kg/h,磨体转速28r/min,研磨介质球配Φ20:Φ30= 8:2;粉碎整形20-25分钟,得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料;
第三步,气流整形及一次分级:采用负压引风、分级自动化控制系统,控制给料1300kg/h,转速25-30 r/min,引风量8000-10000m3/h,再次整形后得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95的颗粒料;
第四步,筛分二次分级:利用全自动直线振动筛,通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级,得到D50 值为170-230微米的颗粒料;
第五步,物理除磁:利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物,使颗粒料中的含铁量≤0.1%;
第六步,采用溢流沉降方式,将第五步的颗粒料再次分级,得到圆形度大于0.95,表面清洁度达到85以下,D50 值分别为170-190微米和190-230微米的两种合格微粉料;
第七步,脱水:将第六步得到的两种合格微粉料分别打入离心机中,调节离心机转速3000r/min,使微粉含水量<10%;
第八步,烘干、包装:将第七步脱水后的两种微粉烘干至水分<0.1%后,即可得到两种专用的陶瓷材料成品,将其分别包装入库即可。
D50值170-190微米的专用陶瓷材料可用于高温高压PM2.5固气碳化硅陶瓷膜的烧结制备,D50值190-230微米的专用陶瓷材料则用于固液分离陶瓷膜的烧结制备。
所用的原位合成高纯6H-SiC结晶砂的理化指标为:
6H-SiC结晶砂:6H-SIC结构含量大于95%,6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%,莫氏硬度 9.3-9.5,韧性值≥70%;
本发明的优点在于利用原位合成高纯6H-SiC结晶砂的稳定性及耐高温、耐强酸强碱的特性,通过对粉碎后的颗粒进行整形,使其颗粒接近球形,使碳化硅陶瓷膜的烧结成品率和气孔率得以显著提高和改善,烧结的成品碳化硅陶瓷膜具有以下优点:可用于多种介质的精密过滤、浓缩与气体分离;耐酸碱性好,可适用于强酸(硫酸、硝酸、盐酸)、强碱(氢氧化钠等)和各种有机溶剂的过滤;机械强度高,工作压力可达16MPa ,压差可达1 MPa;耐高温,具有良好的耐急热急冷性能,工作温度最高可达950℃;陶瓷膜自身清洁状态好,无毒无味无异物脱落,可适用于无菌处理操作;陶瓷膜使用寿命长,长期使用微孔形貌不会发生变化,便于清洗再利用。
具体实施方式
本发明所述用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料,包括下述加工步骤:
第一步,原料选取:选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料(其中的6H-SIC结构含量大于95%),所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%,莫氏硬度 9.3-9.5,韧性值≥70%;非6H-SIC的普通碳化硅的主要晶型为15R、2H,在高温环境不稳定(450℃),可向其它晶型转变,故在高温环境下无法使用;
第二步,粉碎整形颗粒:将上述原料入大型卧式数控球磨机(MS1600-3000型风扫磨)进行粉碎整形:设定球磨机给料速度2000kg/h,磨体转速28r/min,研磨介质球配Φ20:Φ30= 8:2(研磨球的直径以毫米计);粉碎整形20-25分钟,得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料(圆形度为1的是球形,圆形度越接近1,则颗粒越圆);
第三步,气流整形及一次分级:采用FZX-132负压引风、分级自动化控制系统,设定其给料1300kg/h,转速25-30 r/min,引风量8000-10000m3/h,颗粒物料在负压场下自动进料、调节、分级、整形,实现精确分级、精确整形、精确控制,去除D50 值160微米以细颗粒及D50 值280微米以粗颗粒,得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95的颗粒料(其它分级机只起到分级作用,无法控制物料圆形度);
第四步,筛分二次分级:利用全自动直线振动筛(型号为JC-525),通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级,再次去除大颗粒和细小颗粒,得到D50 值170-230微米的颗粒料;
第五步,物理除磁:利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物,使颗粒料中的含铁量≤0.1%;
第六步,水洗精分:采用溢流沉降方式,根据物料颗粒大小、形状不同、在水中的沉降速度不同的特点,大颗粒沉降速度快,小颗粒沉降速度慢,根据颗粒大小控制水流的速度,将第五步的颗粒料再次分级,去除圆形度小于0.95的颗粒及细小颗粒,得到圆形度大于0.95,表面清洁度小于85, D50值分别为170-190微米、190-230微米的两种合格微粉料;采用水洗精分的好处是可以同时控制物料粒度分级、圆形度分级及去除表面杂质;
D50值170-190微米及D50值190-230微米的微粉料均为专用陶瓷材料,D50值170-190微米的陶瓷材料用于高温高压PM2.5固气碳化硅陶瓷膜的烧结制备,D50值190-230微米的陶瓷材料则用于固液分离陶瓷膜的烧结制备;
第七步,脱水:将第六步水洗精分的两种合格微粉料分别打入离心机中,调节离心机转速3000r/min,使脱水后的微粉含水量<10%;
第八步,烘干、包装:将第七步脱水后的两种微粉分别采用工业微波烘干至水分<0.1%后即可得到两种专用陶瓷材料成品,利用负压封闭式全自动直线振动筛自动筛分包装入库即可。
Claims (1)
1.一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料,其特征在于:包括下述加工步骤:
第一步,原料选取:选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料,所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%,莫氏硬度 9.3-9.5,韧性值≥70%;
第二步,粉碎整形颗粒:将上述原料入数控球磨机进行粉碎整形:控制给料速度2000kg/h,磨体转速28r/min,研磨介质球配Φ20:Φ30= 8:2;粉碎整形20-25分钟,得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料;
第三步,气流整形及一次分级:采用负压引风、分级自动化控制系统,控制给料1300kg/h,转速25-30 r/min,引风量8000-10000m3/h,再次整形后得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95颗粒料;
第四步,筛分二次分级:利用全自动直线振动筛,通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级,得到D50 值170-230微米的颗粒料;
第五步,物理除磁:利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物,使颗粒料中的含铁量≤0.1%;
第六步,水洗精分:采用溢流沉降方式,将第五步的颗粒料再次分级,得到圆形度大于0.95,D50 值分别为170-190微米和190-230微米的两种合格微粉料;
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