CN110423136A - 多孔陶瓷的造粒方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种多孔陶瓷的造粒方法，包括下述步骤：(1)潮湿泥料的制备将陶瓷材料、造孔剂、PVA和玻璃粉制成分散状的潮湿泥料，且潮湿泥料中含水率为8～15wt.％；(2)造粒将潮湿泥料通过蒸干机进行依次的打散、蒸干、造粒、过筛得多孔陶瓷造粒粉。将原料制成潮湿泥料再用蒸干机进行造粒，制成含水率为8～15wt.％的分散状的潮湿泥料，而非传统的含水量在30～50％浆料，因此消除了PVA溶液和玻璃粉的凝胶化反应，可实现含有玻璃粉的多孔陶瓷原料粉体的造粒。采用分散状的潮湿泥料其不会沉降，具有更好的混和均匀性，通过蒸干机得到的多孔陶瓷颗粒具有较好的均匀性和流动性。采用蒸干机取代喷雾干燥机，其含水量低故能耗小，且无造粒原料的粘壁现象，因而原料利用率高。

Description

多孔陶瓷的造粒方法
技术领域
本申请涉及多孔陶瓷领域，尤其涉及一种多孔陶瓷的造粒方法。
背景技术
多孔陶瓷作为一种新型的功能性材料，具有耐高温，耐高压，抗酸、碱、有机介质的腐蚀等优点，使用寿命长，可再生性等特点，因而在很多领域中得到了广泛的应用。多孔陶瓷由陶瓷材料、造孔剂和助剂经高温烧结制备的具有大量孔相连的陶瓷材料。这种多孔结构在电子烟烟油雾化过程中可以发挥重要作用。多孔陶瓷不仅具有强大的吸附能力，还具有无毒害、耐高温、稳定性好等优点，是适合作为电子烟雾化芯中用于吸附、雾化烟油的良好材料之一。
现有技术中，多孔陶瓷基板有多种成型方法，其中干压法因其性能好、工业化程度高、成本低等已经成为多孔陶瓷基板的主流生产工艺。一般情况下，干压成型法是先原料粉体按配方组成配成浆料，经过球磨后，再将浆料通过喷雾塔进行喷雾造粒得到具有较好流动性的造粒粉，造粒粉再通过干压成型、烧结而得到多孔陶瓷基板。但是由于目前的多孔陶瓷基板中很多使用PVA(聚乙烯醇)作为成型剂或粘结剂，利用玻璃粉提高陶瓷基板的机械性能，在于配制浆料的过程中玻璃粉会与PVA反应成凝胶化，导致浆料无法配制，即无法用喷雾造粒法制备出干压成型的造粒粉。同时，喷雾造粒也存在一些不足，工艺要求原料的颗粒较细，这样才能有利于喷雾造粒，从而获得流动性好，性能均匀的造粒粉。如采用的配方中含有颗粒较粗的粉体或者凝胶化的粉体时，配制浆料过程中因为原料粉体悬浮性较差，容易沉底，从而导致造粒粉成分不均匀，导致造粒失败。而且，喷雾造粒的浆料在造粒过程中会与喷雾塔壁沾粘，导致浪费极大，喷雾造粒的粉料利用率较小。喷雾造粒工艺中浆料中一般情况下含水量在30～50％，通过喷雾塔将浆料中的水分烘干，干燥过程中需要消耗较多的能量，成本高。
基于上述技术问题，有必要开发一种新型的多孔陶瓷的造粒方法。
申请内容
基于上述问题，本申请的目的是提供一种新的多孔陶瓷的造粒方法，通过此方法得到的多孔陶瓷颗粒一致性和流动性较好，并且可以解决喷雾造粒工艺中存在一系列弊端。
为实现上述目的，本申请提供了一种多孔陶瓷的造粒方法，包括下述步骤：
(1)潮湿泥料的制备
将陶瓷材料、造孔剂、PVA和玻璃粉制成分散状的潮湿泥料，且潮湿泥料中含水率为8～15wt.％；
(2)造粒
将所述潮湿泥料通过蒸干机进行依次的打散、蒸干、造粒、过筛得多孔陶瓷造粒粉。
本申请的多孔陶瓷的造粒方法先将原料制成潮湿泥料再用蒸干机进行造粒，制成含水率为8～15wt.％的分散状的潮湿泥料，而非传统的含水量在30～50％浆料，因此消除了浆料配制中PVA溶液和玻璃粉凝胶化反应的现象，能够实现含有玻璃粉的多孔陶瓷原料粉体的造粒。并且，采用潮湿泥料相对于浆料状态的造粒原料，分散状的潮湿泥料不会沉降，具有更好的混和均匀性，相对于喷雾造粒能够获得成分更为均匀的造粒粉，因而通过蒸干机得到的多孔陶瓷颗粒具有较好的均匀性和流动性。采用蒸干机取代喷雾干燥机，由于含水量降低因而能耗小，且无造粒原料的粘壁现象故原料利用率高。
进一步的，所述潮湿泥料的原料包括以重量百分数计的陶瓷材料60～75％、玻璃粉10～30％和造孔剂10～30％。陶瓷材料具体但不限于为60％、62％、65％、68％、70％、73％、75％，玻璃粉具体但不限于为10％、15％、20％、25％、30％，造孔剂具体但不限于为10％、15％、20％、25％、30％。采用本申请的造粒方法可用于多种多孔陶瓷的造粒，尤其适用于含有大颗粒原料的多孔陶瓷原料配方体系。更进一步的，所述陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和碳化硅中的至少一种。所述造孔剂选自淀粉、碳粉、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚苯乙烯微球和秸秆中的至少一种。
进一步的，所述将陶瓷材料、造孔剂、PVA和玻璃粉制成分散状的潮湿泥料包括：
(1)配制PVA溶液
将PVA粉末和水混合得PVA溶液；
(2)干混
按照配方量将陶瓷材料、造孔剂和玻璃粉进行搅拌得混合粉；
(3)泥料的制备
将PVA溶液加入到所述混合粉中进行混合，并搅拌分散而得分散状的潮湿泥料。
将PVA溶液加入到混合粉中，从而以制得潮湿泥料，且可进一步避免玻璃粉会与PVA反应成凝胶化，同时各组分混合的均匀性更强。
进一步的，所述配制PVA溶液中，PVA粉末和水的重量比为1:8～10，混合时加热至90℃并搅拌90～150min。所述干混中混合时间为60～90min。所述泥料的制备中，所述PVA溶液和所述混合粉的重量比为10～15:100，且搅拌20min进行分散。
进一步的，所述蒸干机选用旋闪蒸干机。旋闪蒸干机相对于喷雾干燥机的结构更加简单，设备投资小，维护简单，具有一定的成本优势。更进一步的，所述旋闪蒸干机的进料口温度为100～150℃，出料孔温度为89～100℃，进料速度为10～15Kg/h。
将本申请的通过潮湿泥料经蒸干机造粒得到的多孔陶瓷造粒粉，通过干压成型、烧结可得到多孔陶瓷基板。由于干压成型和烧结并非为本申请保护的重点，在此不进行详细描述，干压成型和烧结工序可采用目前行业通用的操作方式，具体的操作参数可根据实际情况而进行选择。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本申请的技术方案，本申请的实施例所涉及的原料均可通过市售而获得。
实施例1
一种多孔陶瓷的造粒原料包括以重量百分数计的氧化硅粉体65％、玻璃粉15％和玉米淀粉20％。
多孔陶瓷造粒粉的造粒方法包括下述步骤：
(1)潮湿泥料的制备
配制10％的PVA溶液，将PVA粉末和水混合并加热至90℃且搅拌120min得PVA溶液，PVA溶液中PVA粉末和水的重量比为1:9；
干混，将65％的氧化硅粉体、15％的玻璃粉和20％的玉米淀粉于30r/min转速下进行搅拌60min并混合得混合粉；
泥料的制备，将PVA溶液加入到混合粉中进行混合，并搅拌20min进行分散而得分散状的潮湿泥料，10％的PVA溶液和混合粉的重量比为10:100，潮湿泥料中含水率为8.18wt.％，
(2)造粒
将潮湿泥料送入旋闪蒸干机，并控制旋闪蒸干机进料口温度为130℃，出料孔温度控制在90℃，进料速度：12Kg/h，混合泥料在旋闪蒸干机中被分散叶片打散，同时利用热风快速蒸干，并通过引风气流带入旋风收集罐，从而实现多孔陶瓷基板原料粉的造粒，将旋风收集罐中的粉体过60目筛网，得到造粒粉，得到的粉体用霍尔流速计为＜60S，一致性好，出粉率可达95％以上。
实施例2
一种多孔陶瓷的造粒原料包括以重量百分数计的氧化硅粉体75％、玻璃粉10％和玉米淀粉15％。
多孔陶瓷造粒粉的造粒方法包括下述步骤：
(1)潮湿泥料的制备
配制11.1％的PVA溶液，将PVA粉末和水混合并加热至90℃且搅拌120min得PVA溶液，PVA溶液中PVA粉末和水的重量比为1:8；
干混，将75％的氧化硅粉体、10％的玻璃粉和15％的玉米淀粉于30r/min转速下进行搅拌90min并混合得混合粉；
泥料的制备，将PVA溶液加入到混合粉中进行混合，并搅拌20min进行分散而得分散状的潮湿泥料，11.1％的PVA溶液和混合粉的重量比为15:100，潮湿泥料中含水率为11.6wt.％，
(2)造粒
将潮湿泥料送入旋闪蒸干机，并控制旋闪蒸干机进料口温度为140℃，出料孔温度控制在100℃，进料速度：15Kg/h，混合泥料在旋闪蒸干机中被分散叶片打散，同时利用热风快速蒸干，并通过引风气流带入旋风收集罐，从而实现多孔陶瓷基板原料粉的造粒，将旋风收集罐中的粉体过60目筛网，得到造粒粉，得到的粉体用霍尔流速计为＜60S，一致性好，出粉率可达95％以上。
实施例3
一种多孔陶瓷的造粒原料包括以重量百分数计的氧化铝粉体65％、玻璃粉15％和聚甲基丙烯酸甲酯微球20％。
多孔陶瓷造粒粉的造粒方法包括下述步骤：
(1)潮湿泥料的制备
配制10％的PVA溶液，将PVA粉末和水混合并加热至90℃且搅拌120min得PVA溶液，PVA溶液中PVA粉末和水的重量比为1:9；
干混，将65％的氧化铝粉体、15％的玻璃粉和20％的聚甲基丙烯酸甲酯微球于30r/min转速下进行搅拌60min并混合得混合粉；
泥料的制备，将PVA溶液加入到混合粉中进行混合，并搅拌20min进行分散而得分散状的潮湿泥料，10％的PVA溶液和混合粉的重量比为10:100，潮湿泥料中含水率为8.18wt.％，
(2)造粒
将潮湿泥料送入旋闪蒸干机，并控制旋闪蒸干机进料口温度为130℃，出料孔温度控制在90℃，进料速度：12Kg/h，混合泥料在旋闪蒸干机中被分散叶片打散，同时利用热风快速蒸干，并通过引风气流带入旋风收集罐，从而实现多孔陶瓷基板原料粉的造粒，将旋风收集罐中的粉体过60目筛网，得到造粒粉，得到的粉体用霍尔流速计为＜60S，一致性好，出粉率可达95％以上。
对比例1
一种多孔陶瓷的造粒原料包括以重量百分数计的氧化硅粉体65％、玻璃粉15％和玉米淀粉20％。
多孔陶瓷造粒粉的造粒方法包括下述步骤：
(1)浆料的制备
配制10％的PVA溶液，将PVA粉末和水混合并加热至90℃且搅拌120min得PVA溶液，PVA溶液中PVA粉末和水的重量比为1:9；
湿混，将配方料称好，先在湿混罐中加入干料的30～50％的水，搅拌缓慢的加入干粉，过程中加入分散剂，待所有干粉加入完为止，混合成浆料；
球磨，加混合好的浆料加入球磨罐中进行球磨，当球磨到相应粒度把浆料放出即可；
搅拌，将球磨好的浆料通过搅拌的方式加入相应的玉米淀粉和PVA溶液，当加入PVA的瞬间，玻璃粉与PVA反应，浆料凝固失去流动性，接下来的喷雾造粒无法进行。假设可以得到浆料，也存在很多的缺点。
(2)造粒
将得到的浆料送入喷雾干燥塔中喷雾造粒，进口温度在300℃左右，出口温度120℃左右，进料速度根据喷雾塔的大小而定，浆料通过高速的旋转盘分散成细小的液态水滴，通过高温的快速蒸发而制得团聚的假颗粒，这种假颗粒就是所需的造粒粉，经过旋风收集器将粉料收集，过60目筛即可得到所需的造粒粉，但是即使PVA不凝胶化，得到的粉体用霍尔流速计为＜70S，一致不太好，采用水分蒸发量为5Kg/H的喷雾塔最终的出粉率为55％。
根据实施例1～3的对比例1可知，先将原料制成潮湿泥料再用蒸干机进行造粒，制成含水率为8～15wt.％的分散状的潮湿泥料，而非含水量在30～50％浆料，可消除浆料配制中PVA溶液和玻璃粉凝胶化反应的现象，能够实现含有玻璃粉的多孔陶瓷原料粉体的造粒。并且，采用潮湿泥料相对于浆料状态的造粒原料，分散状的潮湿泥料不会沉降，具有更好的混和均匀性，相对于喷雾造粒能够获得具有较好的均匀性和流动性的造粒粉，且无造粒原料的粘壁现象和无因产生凝胶块而浪费原料的现象，故原料利用率高，出粉率可达95％以上。
应当指出，以上具体实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围，在阅读了本申请之后，本领域技术人员对本申请的分散剂、造孔剂、硅类化合物、制作方法的各项参数等各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。

Claims (10)

1.一种多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)潮湿泥料的制备
将陶瓷材料、造孔剂、PVA和玻璃粉制成分散状的潮湿泥料，且潮湿泥料中含水率为8～15wt.％；
(2)造粒
将所述潮湿泥料通过蒸干机进行依次的打散、蒸干、造粒、过筛得多孔陶瓷造粒粉。
2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述潮湿泥料的原料包括以重量百分数计的陶瓷材料60～75％、玻璃粉10～30％和造孔剂10～30％。
3.根据权利要求2所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和碳化硅中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述造孔剂选自淀粉、碳粉、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚苯乙烯微球和秸秆中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述将陶瓷材料、造孔剂、PVA和玻璃粉制成分散状的潮湿泥料包括：
(1)配制PVA溶液
将PVA粉末和水混合得PVA溶液；
(2)干混
按照配方量将陶瓷材料、造孔剂和玻璃粉进行搅拌得混合粉；
(3)泥料的制备
将PVA溶液加入到所述混合粉中进行混合，并搅拌分散而得分散状的潮湿泥料。
6.根据权利要求5所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述配制PVA溶液中，PVA粉末和水的重量比为1:8～10，混合时加热至90℃并搅拌90～150min。
7.根据权利要求5所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述干混中混合时间为60～90min。
8.根据权利要求5所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述泥料的制备中，所述PVA溶液和所述混合粉的重量比为10～15:100，且搅拌20min进行分散。
9.根据权利要求1所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述蒸干机选用旋闪蒸干机。
10.根据权利要求9所述的多孔陶瓷的造粒方法，其特征在于，所述旋闪蒸干机的进料口温度为100～150℃，出料孔温度为89～100℃，进料速度为10～15Kg/h。
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