CN112876268A - 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法 - Google Patents

碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112876268A
CN112876268A CN202110025203.6A CN202110025203A CN112876268A CN 112876268 A CN112876268 A CN 112876268A CN 202110025203 A CN202110025203 A CN 202110025203A CN 112876268 A CN112876268 A CN 112876268A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic filter
porous
magnesium oxide
silicon carbide
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110025203.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112876268B (zh
Inventor
鄢文
彭望定
鄢俊杰
陈哲
梁雄
李光强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN202110025203.6A priority Critical patent/CN112876268B/zh
Publication of CN112876268A publication Critical patent/CN112876268A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112876268B publication Critical patent/CN112876268B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/0615—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances the burned-out substance being a monolitic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a porous polyurethane sheet or a prepreg obtained by bonding together resin particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2093—Ceramic foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5276—Whiskers, spindles, needles or pins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以改性多孔镁质细粉、改性煤焦油沥青粉、单质硅粉和羧甲基纤维素钠为原料，加入减水剂、消泡剂、铝溶胶和去离子水，搅拌，得到具有触变性的陶瓷浆体。将预处理聚氨酯泡沫浸入具有触变性的陶瓷浆体中，取出后挤压，养护，干燥，在埋碳和1150～1250℃条件下保温，冷却；将冷却后的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于具有触变性的陶瓷浆体中，真空静置，离心处理，干燥，埋碳条件下于1400～1500℃保温，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器。本发明所制制品过滤效果优异、强度高和热震稳定性好。

Description

碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。
背景技术
熔融金属(钢液、镁熔体和镁合金熔体等)中的非金属氧化物夹杂物严重影响金属材料的质量，危害金属材料的性能，如何通过降低熔融金属中非金属氧化物夹杂物含量，提高金属材料质量已经成为高品质金属材料制造领域亟需解决的难题。
采用具有三维立体网状结构的多孔陶瓷过滤器滤除熔融金属中的非金属夹杂物是一种有效净化熔融金属、提高金属材料质量的重要途经，同时多孔陶瓷过滤器运用于金属浇铸的最终环节，对金属材料的质量有着决定性的作用。
现有多孔陶瓷过滤器的高孔隙率的结构对熔融金属中的非金属夹杂的滤除原理主要有二个方面：一是多孔陶瓷过滤器的宏孔对大尺寸夹杂物进行机械拦截；二是多孔陶瓷过滤器的三维立体结构可有效整合熔融金属流场和排除气体，使得夹杂物上浮除去。
目前，技术人员在镁熔体和镁合金熔体净化用氧化镁基陶瓷过滤器方面开展了大量工作。如“铸造用镁质泡沫陶瓷过滤器的制备方法”(CN200710128439.2)专利技术，采用致密氧化镁为原料，外加添加剂制备了氧化镁质泡沫陶瓷，其致密的陶瓷骨架表面结构限制了对小尺寸的非金属夹杂物的过滤效果，并因氧化镁大的热膨胀系数降低过滤器的热震稳定性，导致过滤器容易损毁。又如“氧化镁质泡沫陶瓷过滤器”(CN200710139287.6)专利技术，采用致密氧化镁、碳化硼、三氧化二硼为原料，制备了氧化镁质泡沫陶瓷过滤器，其骨架的致密表面结构限制了对小尺寸夹杂物的过滤效果，且因三氧化二硼在高温条件下被镁还原成单质硼污染镁合金熔体，导致其过滤效果较差。此外，对于镁质材料而言，三氧化二硼可作为一种强溶剂，在高温条件下溶解部分氧化镁形成底共熔点的化合物，这会严重影响过滤器的高温强度。
又如“镁合金专用泡沫陶瓷过滤器制备方法”(CN02145312.8)专利技术，采用纯氧化镁等为原料，制备了镁合金专用泡沫陶瓷，但骨架致密的表面结构会限制对夹杂物的吸附能力。此外，在高温条件下硫酸铝会分解成铝和硫的氧化产物污染镁合金熔体，导致其过滤性能较差。
在钢液净化领域中，如“具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法”(CN201911398532.4)专利技术，采用不同级配的多孔氧化镁细粉，制备了具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器，该制品不仅复制了聚氨酯模板的宏观可见孔，还具有多孔氧化镁细粉原料自身的微纳米孔结构。该制品具有的多重孔结构虽能增大与夹杂物的接触面积，但是聚氨酯烧失后在制品骨架内部留下的孔洞，使得该制品的强度有待进一步增强以适用于大通量钢液净化领域。
由此可见，采用电熔或死烧氧化镁为原料制备的氧化镁质陶瓷过滤器，其致密的骨架表面结构会严重导致对小尺寸夹杂物的吸附能力较差，并因氧化镁大的热膨胀系数降低过滤器的热震稳定性，导致过滤器容易损毁；采用含微纳米孔的多孔氧化镁细粉为原料，制备的氧化镁质过滤器，其多孔氧化镁原料的多孔结构能缓冲部分热应力，可提高制品的热震稳定性，同时该制品的骨架表面的多孔结构能提高对夹杂物的滤除效果，但是该制品的强度还有待于进一步改善。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，用该方法制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器具有过滤效果优异、强度高和热震稳定性好；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体的净化领域。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒；
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为500nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中2～4h，取出后用去离子水洗涤3～6次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性煤焦油沥青粉、1～2wt％的单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合2～4h，再加入所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和20～28wt％的去离子水，搅拌3～7h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍5～10min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护9～25h，在50～110℃条件下干燥10～25h；在埋碳条件下，以0.5～2℃/min的速率升温至1150～1250℃，保温2.5～6.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至1.9～2.1kPa，静置10～20min；取出后在离心机中以180～400r/min的转速处理3～5min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥24～36h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳条件下，以3～5℃/min升温至1400～1500℃，保温2～6h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
步骤1.2与步骤4所述铝溶胶相同，所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量≥46wt％；所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm。
所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍的一种；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为8～20ppi。
所述NaOH溶液的浓度为6～8mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量≥70wt％；所述改性煤焦油沥青粉的粒径小于74μm。
所述单质硅粉的Si含量≥98wt％；所述单质硅粉的粒径小于45μm。
所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％，所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
所述消泡剂为二甲基硅油或为聚醚改性硅油。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比有如下积极效果：
(1)本发明所制制品在现有镁质多孔陶瓷过滤器的基础上，引入碳和原位生成碳化硅晶须，显著提高了多孔陶瓷过滤器的热震稳定性和强度。
相比于现有致密氧化镁，本发明采用的具有贯通孔的改性多孔镁质细粉更有利于提高制品的强度和热震稳定性。
其一，本发明采用的具有多孔结构表面结构的改性多孔镁质细粉为原料，其粗糙的表面结构极大的增加了陶瓷浆体与聚氨酯泡沫模板的接触面积，提高了挂浆性能，增大了骨架厚度。
其二，改性多孔镁质细粉粗糙的表面结构也会增大改性多孔镁质细粉之间、改性多孔镁质细粉与改性焦油沥青之间的接触面积，促进高温烧结过程中的物质传输速率与各多孔氧化镁颗粒之间连接颈部长大，使它们之间形成锯齿咬合结构，增大强度。
其三，在现有镁碳材料中，碳化硅晶须只能形成在基质粉体之间的孔隙中，主要靠包裹或者交织基质中细粉来提高材料强度和热震稳定性，且碳为惰性相烧结性能差导致耐火材料易损毁；本发明所制制品采用的改性多孔镁质细粉中微纳米孔的存在能为碳化硅晶须的生长提供着位点，使得生成的碳化硅晶须钉扎在MgO-MgO和MgO-C界面之间，进一步提高本发明所制制品的强度和热震稳定性。
(2)本发明所制制品，高温下发生氧化镁-碳热还原反应，可显著提高其除杂能力。
在熔融金属过滤过程中，高温下制品中的碳与氧化镁发生还原反应，将氧化镁还原成Mg蒸汽和CO气体可显著去除熔融金属中的夹杂物，其原理主要有以下两个方面：
第一，生成的Mg蒸汽扩散到熔融金属中，与熔融金属中的氧和氧化物(Al2O3、SiO2等)夹杂反应形成更大尺寸夹杂，促使夹杂物上浮被顶渣吸收，进而降低熔融金属中氧和非金属夹杂物的含量；
第二，在制品与熔融金属的界面，生成的Mg蒸汽与熔融金属中氧反应生成具有较高活性的MgO，生成的高活性MgO可显著吸附与其同组成的夹杂物，同时可与Al2O3、TiOx，TiN非金属夹杂物发生化学反应进而达到降低熔融金属中夹杂物的目的。
(3)本发明所制制品具有多重孔结构，除去夹杂物能力强。
其一，宏观上，所制制品具有聚氨酯泡沫烧失后产生的网眼状的宏孔结构，可极大限度地增大熔融金属与制品的接触面积，有利于吸附更多的非金属夹杂物，提高制品对钢液的过滤效率。
其二，微观上，所制制品的骨架上含有大量的微纳米多孔结构，一方面可以提高制品对熔融金属中的非金属夹杂物的物理吸附性能；另一方面，能显著增大制品与钢液中的非金属夹杂物的接触面积，使制品在服役过程中与熔融金属接触时能对非金属夹杂物具有更强的化学吸附能力。此外，氧化镁-碳热还原反应产生的CO，可均匀的通过所制制品骨架的微纳米孔多孔表面结构扩散，虏获熔融金属中的小尺寸夹杂物后上浮被顶渣吸收，进一步提高了制品的除杂效率。
本发明所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为83～92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3～8mm，骨架的平均孔径为600nm～3μm；强度为2～4MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
因此，本发明制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器具有过滤效果优异、强度高和热震稳定性好的特点；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体的净化领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。本具体实施方式的制备方法是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为500nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中2～4h，取出后用去离子水洗涤3～6次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性煤焦油沥青粉、1～2wt％的单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合2～4h，再加入所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和20～28wt％的去离子水，搅拌3～7h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍5～10min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护9～25h，在50～110℃条件下干燥10～25h；在埋碳条件下，以0.5～2℃/min的速率升温至1150～1250℃，保温2.5～6.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至1.9～2.1kPa，静置10～20min；取出后在离心机中以180～400r/min的转速处理3～5min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥24～36h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳条件下，以3～5℃/min升温至1400～1500℃，保温2～6h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量≥46wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍的一种；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为8～20ppi。
所述NaOH溶液的浓度为6～8mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量≥70wt％。
所述单质硅粉的Si含量≥98wt。
所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％；所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
所述消泡剂为二甲基硅油或为聚醚改性硅油。
本具体实施方式中：
所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm；
步骤1.2与步骤4所述铝溶胶相同；
所述改性煤焦油沥青粉的粒径小于74μm；
所述单质硅粉的粒径小于45μm。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例的制备方法是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以2℃/min的速率升温至650℃，保温2.5h；再以2.2℃/min的速率升温至1150℃，保温2h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶24，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110℃条件下干燥18h，然后置入高温炉内，以3℃/min的速率升温至1650℃，保温3h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶1.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶38，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至1.9kPa，再加入所述改性溶液，静置15min，关闭抽真空系统，在110℃条件干燥24h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为500nm，孔隙率为20％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中2h，取出后用去离子水洗涤3次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以90wt％的所述改性多孔镁质细粉、6wt％的改性煤焦油沥青粉、2wt％的单质硅粉和2wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合2h，再加入所述原料0.035wt％的减水剂、0.24wt％的消泡剂、2wt％的铝溶胶和20wt％的去离子水，搅拌3h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍5min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护9h，在50℃条件下干燥10h；在埋碳条件下，以0.5℃/min的速率升温至1150℃，保温2.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至1.9kPa，静置10min；取出后在离心机中以180r/min的转速处理3min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥24h，再于50℃条件下干燥10h，在埋碳条件下，以3℃/min升温至1400℃，保温2h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
所述铝溶胶的Al2O3含量为20wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O的含量为98.2wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为8ppi。
所述NaOH溶液的浓度为6mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量为70wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98w％t。
所述减水剂为木质素磺酸钠；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45wt％。
所述消泡剂为二甲基硅油。
本实施例所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3mm，骨架的平均孔径为600nm；强度为2MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
实施例2
一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例的制备方法是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以3℃/min的速率升温至700℃，保温3h；再以2.5℃/min的速率升温至1200℃，保温3.5h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶26，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2.4kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌20min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在120℃条件下干燥25h，然后置入高温炉内，以4℃/min的速率升温至1680℃，保温5h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶3.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌6min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶40，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至1.95kPa，再加入所述改性溶液，静置20min，关闭抽真空系统，在130℃条件干燥28h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为800nm，孔隙率为27％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中3h，取出后用去离子水洗涤4次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以92wt％的所述改性多孔镁质细粉、4wt％的改性煤焦油沥青粉、1.5wt％的单质硅粉和2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合2.5h，再加入所述原料0.05wt％的减水剂、0.5wt％的消泡剂、5wt％的铝溶胶和23wt％的去离子水，搅拌4h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍7min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护15h，在70℃条件下干燥15h；在埋碳条件下，以1.2℃/min的速率升温至1180℃，保温3.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至2kPa，静置14min；取出后在离心机中以280r/min的转速处理3min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥26h，再于80℃条件下干燥18h，在埋碳条件下，以3.5℃/min升温至1430℃，保温4h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
所述铝溶胶的Al2O3含量为30wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46.1wt％。
所述催化剂为六水硝酸镍；所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O的含量为98.1wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为10ppi。
所述NaOH溶液的浓度为6.5mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量为72wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98.2wt％。
所述减水剂为聚羧酸盐；所述聚羧酸盐中的侧链分子量为1000。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
本实施例所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为88％；宏孔呈网络贯通状，孔径为5mm，骨架的平均孔径为1.2μm；强度为2.5MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
实施例3
一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例的制备方法是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以5℃/min的速率升温至750℃，保温3.5h；再以3.5℃/min的速率升温至1280℃，保温5h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶28，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2.6kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌25min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110℃条件下干燥30h，然后置入高温炉内，以4.3℃/min的速率升温至1720℃，保温6h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶4.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌8min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶42，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至2kPa，再加入所述改性溶液，静置25min，关闭抽真空系统，在140℃条件干燥32h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为1.2μm，孔隙率为32％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中3h，取出后用去离子水洗涤5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以94wt％的所述改性多孔镁质细粉、4.5wt％的改性煤焦油沥青粉、1wt％的单质硅粉和0.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合3h，再加入所述原料0.08wt％的减水剂、0.8wt％的消泡剂、10wt％的铝溶胶和26wt％的去离子水，搅拌5h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍8min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护20h，在90℃条件下干燥20h；在埋碳条件下，以1.6℃/min的速率升温至1210℃，保温5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至2kPa，静置16min；取出后在离心机中以350r/min的转速处理5min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥32h，再于90℃条件下干燥23h，在埋碳条件下，以4℃/min升温至1470℃，保温5h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
所述铝溶胶的Al2O3含量为35wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46.2wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O的含量为98.3wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为15ppi。
所述NaOH溶液的浓度为7mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量为74wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98.4wt％。
所述减水剂为木质素磺酸钠；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为58wt％。
所述消泡剂为二甲基硅油。
本实施例所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为85％；宏孔呈网络贯通状，孔径为7mm，骨架的平均孔径为2.5μm；强度为3.5MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
实施例4
一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例的制备方法是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以6℃/min的速率升温至800℃，保温4.5h；再以4.6℃/min的速率升温至1350℃，保温7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶32，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在120℃条件下干燥36h，然后置入高温炉内，以5℃/min的速率升温至1750℃，保温7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶5.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶43，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置30min，关闭抽真空系统，在150℃条件干燥36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为1.6μm，孔隙率为38％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中4h，取出后用去离子水洗涤6次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2wt％的改性煤焦油沥青粉、2wt％的单质硅粉和1wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合4h，再加入所述原料0.15wt％的减水剂、1.3wt％的消泡剂、12wt％的铝溶胶和28wt％的去离子水，搅拌7h，得到具有触变性的陶瓷浆体。
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍10min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护25h，在110℃条件下干燥25h；在埋碳条件下，以2℃/min的速率升温至1250℃，保温6.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体。
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至2.1kPa，静置20min；取出后在离心机中以400r/min的转速处理5min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥36h，再于110℃条件下干燥25h，在埋碳条件下，以5℃/min升温至1500℃，保温6h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
所述铝溶胶的Al2O3含量为45wt％。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量46.3wt％。
所述催化剂为六水硝酸镍；所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O的含量为98.5wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯模板的孔径尺寸为20ppi。
所述NaOH溶液的浓度为8mol/L。
所述改性焦炭沥青粉的C含量为76wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98.6wt％。
所述减水剂为聚羧酸盐；所述聚羧酸盐中的侧链分子量为2000。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
本实施例所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为83％；宏孔呈网络贯通状，孔径为8mm，骨架的平均孔径为3μm；强度为4MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
本具体实施方式与现有技术相比有如下积极效果：
(1)本具体实施方式所制制品在现有镁质多孔陶瓷过滤器的基础上，引入碳和原位生成碳化硅晶须，显著提高了多孔陶瓷过滤器的热震稳定性和强度。
相比于现有致密氧化镁，本具体实施方式采用的具有贯通孔的改性多孔镁质细粉更有利于提高制品的强度和热震稳定性。
其一，本具体实施方式采用的具有多孔结构表面结构的改性多孔镁质细粉为原料，其粗糙的表面结构极大的增加了陶瓷浆体与聚氨酯泡沫模板的接触面积，提高了挂浆性能，增大了骨架厚度。
其二，改性多孔镁质细粉粗糙的表面结构也会增大改性多孔镁质细粉之间、改性多孔镁质细粉与改性焦油沥青之间的接触面积，促进高温烧结过程中的物质传输速率与各多孔氧化镁颗粒之间连接颈部长大，使它们之间形成锯齿咬合结构，增大强度。
其三，在现有镁碳材料中，碳化硅晶须只能形成在基质粉体之间的孔隙中，主要靠包裹或者交织基质中细粉来提高材料强度和热震稳定性，且碳为惰性相烧结性能差导致耐火材料易损毁；本具体实施方式所制制品采用的多孔氧化镁陶瓷细粉中微纳米孔的存在能为碳化硅晶须的生长提供着位点，使得生成的碳化硅晶须钉扎在MgO-MgO和MgO-C界面之间，进一步提高本具体实施方式所制制品的强度和热震稳定性。
(2)本具体实施方式所制制品，高温下发生氧化镁-碳热还原反应，可显著提高其除杂能力。
在熔融金属过滤过程中，高温下制品中的碳与氧化镁发生还原反应，将氧化镁还原成Mg蒸汽和CO气体可显著去除熔融金属中的夹杂物，其原理主要有以下两个方面：
第一，生成的Mg蒸汽扩散到熔融金属中，与熔融金属中的氧和氧化物(Al2O3、SiO2等)夹杂反应形成更大尺寸夹杂，促使夹杂物上浮被顶渣吸收，进而降低熔融金属中氧和非金属夹杂物的含量；
第二，在制品与熔融金属的界面，生成的Mg蒸汽与熔融金属中氧反应生成具有较高活性的MgO，生成的高活性MgO可显著吸附与其同组成的夹杂物，同时可与Al2O3、TiOx，TiN非金属夹杂物发生化学反应进而达到降低熔融金属中夹杂物的目的。
(3)本具体实施方式所制制品具有多重孔结构，除去夹杂物能力强。
其一，宏观上，所制制品具有聚氨酯泡沫烧失后产生的网眼状的宏孔结构，可极大限度地增大熔融金属与制品的接触面积，有利于吸附更多的非金属夹杂物，提高制品对钢液的过滤效率。
其二，微观上，所制制品的骨架上含有大量的微纳米多孔结构，一方面可以提高制品对熔融金属中的非金属夹杂物的物理吸附性能；另一方面，能显著增大制品与钢液中的非金属夹杂物的接触面积，使制品在服役过程中与熔融金属接触时能对非金属夹杂物具有更强的化学吸附能力。此外，氧化镁-碳热还原反应产生的CO，可均匀的通过所制制品骨架的微纳米孔多孔表面结构扩散，虏获熔融金属中的小尺寸夹杂物后上浮被顶渣吸收，进一步提高了制品的除杂效率。
本具体实施方式所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器：孔隙率为83～92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3～8mm，骨架的平均孔径为600nm～3μm；强度为2～4MPa；物相组成主要为方镁石相和石墨相，还存在少量尖晶石相和β-SiC相。
因此，本具体实施方式制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器具有过滤效果优异、强度高和热震稳定性好的特点；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体的净化领域。

Claims (10)

1.一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置入中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体；
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置入真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料；
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置入高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒；
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液；
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液的质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置入真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒；
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉；
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为500nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状孔结构，内部气孔附着催化剂；
步骤3、预处理聚氨酯泡沫的制备
将聚氨酯泡沫浸泡在NaOH溶液中2～4h，取出后用去离子水洗涤3～6次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫；
步骤4、碳化硅晶须增强氧化镁-碳多孔陶瓷过滤器的制备
以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性煤焦油沥青粉、1～2wt％的单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料在混料机中混合2～4h，再加入所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和20～28wt％的去离子水，搅拌3～7h，得到具有触变性的陶瓷浆体；
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，浸渍5～10min，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的陶瓷浆体，在室温条件下养护9～25h，在50～110℃条件下干燥10～25h；在埋碳条件下，以0.5～2℃/min的速率升温至1150～1250℃，保温2.5～6.5h，冷却，得到多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体；
将所述多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于所述具有触变性的陶瓷浆体中，然后置于真空环境中，抽真空至1.9～2.1kPa，静置10～20min；取出后在离心机中以180～400r/min的转速处理3～5min，得到二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体；将所述二次挂浆多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器坯体自然干燥24～36h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳条件下，以3～5℃/min升温至1400～1500℃，保温2～6h，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器；
步骤1.2与步骤4所述铝溶胶相同，所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述菱镁矿颗粒的MgO含量≥46wt％；所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍的一种；
所述九水硝酸铁中Fe(NO3)·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％。
4.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为8～20ppi。
5.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述NaOH溶液的浓度为6～8mol/L。
6.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述改性焦炭沥青粉的C含量≥70wt％；所述改性煤焦油沥青粉的粒径小于74μm。
7.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述单质硅粉的Si含量≥98wt％；所述单质硅粉的粒径小于45μm。
8.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％，所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
9.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述消泡剂为二甲基硅油或为聚醚改性硅油。
10.一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器，其特征在于所述碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器是根据权利要求1～9项中任一项所述的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器的制备方法所制备的碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器。
CN202110025203.6A 2021-01-08 2021-01-08 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法 Active CN112876268B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110025203.6A CN112876268B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110025203.6A CN112876268B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112876268A true CN112876268A (zh) 2021-06-01
CN112876268B CN112876268B (zh) 2022-09-13

Family

ID=76047356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110025203.6A Active CN112876268B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112876268B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116751033A (zh) * 2023-05-06 2023-09-15 上海大学 一种碳化硅晶须增强的氧化镁-氧化铝-碳免烧耐火材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130330537A1 (en) * 2012-06-06 2013-12-12 GenOsteo, Inc. Porous Ceramic Foam Granules and Method of Producing the Same
WO2016037316A1 (zh) * 2014-09-09 2016-03-17 南京工业大学 一种sic多孔陶瓷材料的制备方法及由其制得的多孔陶瓷材料
CN110935237A (zh) * 2019-11-18 2020-03-31 武汉科技大学 高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷及其制备方法
CN111099881A (zh) * 2019-12-30 2020-05-05 武汉科技大学 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130330537A1 (en) * 2012-06-06 2013-12-12 GenOsteo, Inc. Porous Ceramic Foam Granules and Method of Producing the Same
WO2016037316A1 (zh) * 2014-09-09 2016-03-17 南京工业大学 一种sic多孔陶瓷材料的制备方法及由其制得的多孔陶瓷材料
CN110935237A (zh) * 2019-11-18 2020-03-31 武汉科技大学 高温烟气过滤用多级孔碳化硅多孔陶瓷及其制备方法
CN111099881A (zh) * 2019-12-30 2020-05-05 武汉科技大学 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘岩等: "金属过滤器用高性能碳化硅泡沫陶瓷的制备", 《硅酸盐学报》 *
曹大力等: "碳化硅质泡沫陶瓷过滤器的研制", 《铸造》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116751033A (zh) * 2023-05-06 2023-09-15 上海大学 一种碳化硅晶须增强的氧化镁-氧化铝-碳免烧耐火材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112876268B (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111099881B (zh) 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法
CN108484182B (zh) 一种氧化镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN110981540B (zh) 含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法
CN112811927B (zh) 一种轻量化刚玉-碳化硅耐火材料及其制备方法
CN108516803B (zh) 一种镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN112745135B (zh) 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN112876268B (zh) 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112679226B (zh) 一种氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN112759418B (zh) 氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN115321957A (zh) 一种品质钢冶炼用中间包衬料及制备方法
CN112876280B (zh) 一种碳化硅晶须增强的铝碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN112745138B (zh) 一种晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法
CN112794728B (zh) 碳化硅晶须增强多孔方镁石-尖晶石-碳过滤器及其制备方法
CN112794727A (zh) 一种氮化硅晶须增强镁碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN112794730B (zh) 复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112675617B (zh) 碳化硅增强的多孔尖晶石-刚玉-碳过滤器及其制备方法
CN112811929A (zh) 一种SiC晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法
CN114736007A (zh) 一种低导热高性能铝镁碳熔池砖及其制备方法
CN112811924B (zh) 氮化硅增强的多孔尖晶石-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112661531B (zh) 氮化硅晶须增强方镁石-尖晶石-碳过滤器及其制备方法
CN116003156B (zh) 一种镁合金用多重孔结构MgAlON陶瓷过滤器及其制备方法
CN112745137B (zh) 氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法
CN112811928B (zh) 一种轻量化方镁石-碳化硅-碳耐火材料及其制备方法
CN112778015B (zh) 一种轻量化方镁石-尖晶石-碳耐火材料及其制备方法
CN113559614B (zh) 一种碳化硅基气固分离材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant