CN1548402A

CN1548402A - 多孔陶瓷滤芯的制造方法

Info

Publication number: CN1548402A
Application number: CNA031265987A
Authority: CN
Inventors: 邱伟志; 陈史民
Original assignee: GUANGDONG FENGXI CERAMICS INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: GUANGDONG FENGXI CERAMICS INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: CN1216831C

Abstract

本发明公开一种添加造孔剂工艺制造净水器陶瓷滤芯的方法，包括以下步骤：配制基体材料、熔块和谷物淀粉组成的配料、加水球磨、真空除泡、成型制取素坯并干燥素坯、煅烧素坯，煅烧素坯过程炉膛采用程序控温方式，炉膛在室温～700℃±20℃间炉膛采用缺氧干馏方式煅烧素坯，然后向炉膛通入空气对素坯进行氧化煅烧。本发明以谷物淀粉作为造孔剂和粘结剂，可使用注浆或冲压成型方法制成形状复杂的制品，制品尺寸精度高，结合剂采用预制的熔块，简化配方，适应多种基体材料，烧成温度低，成品率可达90％，是一低成本的生产工艺。

Description

多孔陶瓷滤芯的制造方法

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷制品的制造方法，更具体地涉及添加造孔剂工艺制造净水器多孔陶瓷滤芯的方法。

背景技术

添加造孔剂工艺制造多孔陶瓷是在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定空间，然后通过烧结，造孔剂气化或氧化离开基体成为气孔而得到多孔陶瓷。配料组成一般以石英、氧化铝粉、堇青石、碳化硅等为基体材料，以长石、粘土等组成的低共熔组合物为结合剂，以活性炭、锯木屑等作为造孔剂，此外还需要一定量的粘结剂使物料易于成型。

多孔陶瓷作为过滤、分离、吸音、催化剂等在各领域有广泛应用，不同用途对多孔陶瓷的孔径、抗折强度、气孔率、耐高温性能等指标各有不同的要求。净水器陶瓷滤芯主要用于纯水或食用水的过滤，一般只在常温使用，对强度和耐高温性能的要求较低，在产品性能上要求在保证过滤精度的前提下，应当有尽可能大的过滤速度和尽可能低的制造成本。然而，按现有技术，由于配方复杂、煅烧时间长或烧结成品率低，净水器陶瓷滤芯的制造成本明显过高。

发明内容

本发明的目的是提供一种低烧结温度、低成本制造小孔径净水器滤芯的方法。

本发明方法包括以下步骤：

A.配制配料：配料组成和含量(重量)为：基体材料60～70％、熔块5～12％、谷物淀粉20～30％，其中，基体材料是石英粉、麦饭石粉、氧化铝粉、碳化硅粉、莫来石粉或堇青石粉，熔块的组成和含量(重量)为：SiO₂ 60～80％，Al₂O₃1～10％，CaO 2～10％，MgO 0～5％，Na₂O 5～15％，K₂O 0～5％。

B.加水球磨：在上述配料中按配料总重量1∶0.4～0.7的比例加水，球磨10～16小时形成浆料，球磨后浆料细度最好控制在过320目筛后筛余2％以下。

C.真空除泡：将球磨后的浆料置于真空中除去气泡。

D.成型制取素坯并干燥素坯：将除去气泡后的浆料按成品的形状要求成型成为素坯，然后将素坯晒干或在低于100℃下烘干。

E.煅烧素坯：煅烧素坯过程炉膛采用如下程序控制温度：在室温～200℃间温度升高速度1.1～1.8℃/分钟，200～600℃间温度升高速度为1.6～2.7℃/分钟，600～700℃间温度升高速度0.6～1.1℃/分钟，700℃以上以1.3～2.7℃/分钟的速率升高温度至终点1000～1200℃，在终点温度下保温0.5～1.5小时。

在煅烧素坯过程中，炉膛在室温～700±20℃间炉膛采用缺氧干馏方式煅烧素坯，然后向炉膛通入空气对素坯进行氧化煅烧。

本发明中，熔块是将含有上述成分的天然矿物和/或化工原料混合，在1300℃共熔，水淬而成。其优选的组成和含量(重量)为：SiO₂ 67.5～74.1％，Al₂O₃ 2.8～9.5％，CaO 7.5～8.8％，MgO 0.5～2.1％，Na₂O 9.3～12.4％，K₂O1.4～4.5％。

谷物淀粉最好选择玉米粉、米粉、面粉、高粱粉中的一种或多种。

本发明可以将球磨后的浆料干燥至含水率10～14％(重量)，在轮辗机辗压造粒，在液压机中用钢模冲压成型制取素坯。

本发明也可以在浆料中按浆料总重量0.1～2％的比例加入45～50％(重量)Na₂SiO₃水溶液、40～45％(重量)Na₂CO₃水溶液或30～35％(重量)NaOH水溶液，均匀混合后将浆料浇注在石膏模具中，脱水成型制取素坯。

本发明中，煅烧素坯过程中室温～700℃炉膛的控温程序优选为：在室温～200℃间温度升高速度1.2～1.6℃/分钟，200～600℃间温度升高速度为1.7～2.3℃/分钟，600～700℃间温度升高速度0.7～0.9℃/分钟。在700℃～终点温度间炉膛的温度升高速率优选为1.4～2℃/分钟。

本发明以谷物淀粉作为造孔剂和粘结剂，可使用注浆或冲压成型方法制成形状复杂的制品，制品尺寸精度高，结合剂采用预制的熔块，简化配方，适应多种基体材料，烧成温度低，成品率可达90％，是一低成本的生产工艺。本发明制造的产品孔径2～20μm，气孔率50～55％，抗折强度10Mpa左右，过滤速度16～20ml/hr·cm²(水位落差200mm)，除菌率97～99％，符合净水器滤芯的使用要求，较好解决陶瓷滤芯小孔径大渗透量的矛盾。本发明可通过基体材料和谷物淀粉的粒径调节成品的孔径。

具体实施方式

实施例1：取石英粉66kg、熔块8kg和米粉26kg，加入43kg水和0.8kg浓度50％(重量)的水玻璃溶液，在球磨机中球磨16小时左右，球磨后浆料细度控制在过320目筛后筛余小于0.5％。浆料在真空中除去气泡，在石膏模具中注浆成型制成素坯，晒干。将素坯置于常压烧成炉中，炉膛以1.3℃/分钟的速度升高温度至200℃，后以2℃/分钟的速度升高至600℃，再以0.8℃/分钟的速度升高至700℃。炉膛在700℃前以缺氧干馏方式加热素坯，700℃后向炉膛通入预热的空气让素坯中的可燃物质燃烧，同时控制温度，以1.8℃/分钟的速度升高至1020℃，在1020℃下保温1小时后冷却，再经后加工成为成品。所得产品外观洁白，平均孔径2μm，最大孔径5μm，气孔率50.3％，过滤速度16ml/hr·cm²(水位落差200mm)，抗折强度7.4Mpa左右。其中，熔块组成和含量(重量)为：SiO₂ 74.01％，Al₂O₃ 2.82％，CaO 8.78％，MgO 0.56％，Na₂O 12.38％，K₂O 1.45％。

实施例2：取麦饭石粉65kg、熔块6kg、米粉20kg和玉米粉9kg，加入45kg水和0.4kg浓度为40％(重量)的Na₂CO₃溶液，在球磨机中球磨14小时左右，球磨后浆料细度控制在过320目筛后筛余小于0.5％。将浆料置于真空中除去气泡，在石膏模具中注浆成型制成素坯，晒干。将素坯置于常压烧成炉中，炉膛以1.6℃/分钟的速度升高温度至200℃，后以2.3℃/分钟的速度升高至600℃，再以0.7℃/分钟的速度升高至700℃。炉膛在700℃前以缺氧干馏方式加热素坯，700℃后向炉膛通入预热的空气让素坯中的可燃物质燃烧，同时控制温度，以2℃/分钟的速度升高至1100℃，在1100℃下保温1小时后冷却，再经后加工成为成品。制得产品的平均孔径2μm，最大孔径8μm，气孔率54.3％，过滤速度17.3ml/hr·cm²(水位落差200mm)，抗折强度9.1Mpa左右。其中，熔块组成和含量(重量)为：SiO₂ 70.48％，Al₂O₃ 5.34％，CaO 8.28％，MgO 2.07％，Na₂O 10.44％，K₂O 3.39％。

实施例3：配料组成：氧化铝粉64kg、熔块10kg、面粉20kg和玉米粉6kg，加入60kg水，在球磨机中球磨14小时左右，球磨后浆料细度控制在过320目筛后筛余小于0.5％。将浆料置于真空中除去气泡，压滤脱水，干燥至含水率12％(重量)左右，用轮辗机造粒，在液压机钢模中冲压成型制成素坯，晒干。将素坯置于常压烧成炉中，炉膛以1.2℃/分钟的速度升高温度至200℃，后以2℃/分钟的速度升高至600℃，再以0.9℃/分钟的速度升高至700℃。炉膛在700℃前以缺氧干馏方式加热素坯，700℃后向炉膛通入预热的空气让素坯中的可燃物质燃烧，同时控制温度，以2.5℃/分钟的速度升高至1200℃，在1200℃下保温0.5小时后冷却，再经后加工成为成品。制得产品平均孔径2μm，最大孔径12μm，气孔率49.5％，过滤速度20ml/hr·cm²(水位落差200mm)，抗折强度16.4Mpa左右。其中，熔块组成和含量(重量)为：SiO₂ 67.58％，Al₂O₃ 9.44％，CaO 7.56％，MgO 1.62％，Na₂O 9.37％，K₂O 4.43％。

Claims

1.一种多孔陶瓷滤芯的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.配制配料：配料组成和含量(重量)为：基体材料60～70％、熔块5～12％、谷物淀粉20～30％，其中，基体材料是石英粉、麦饭石粉、氧化铝粉、碳化硅粉、莫来石粉或堇青石粉，熔块的组成和含量(重量)为：SiO₂ 60～80％，Al₂O₃1～10％，CaO 2～10％，MgO 0～5％，Na₂O 5～15％，K₂O 0～5％；

B.加水球磨形成浆料：按配料总重量1∶0.4～0.7的比例加水，球磨10～16小时；

C.脱泡：将球磨后的浆料置于真空中除去气泡；

D.浆料成型制取素坯并干燥素坯；

E.按控制温度和控制氧气的方式煅烧素坯成为成品：煅烧素坯过程炉膛温度升高程序为：在室温～200℃间温度升高速度1.1～1.8℃/分钟，200～600℃间温度升高速度为1.6～2.7℃/分钟，600～700℃间温度升高速度0.6～1.1℃/分钟，700℃以上以1.3～2.7℃/分钟的速率升高至终点温度1000～1200℃，在终点温度下保温0.5～1.5小时；控制氧气的方式是：在室温～700±20℃间炉膛采用缺氧干馏方式煅烧素坯，然后向炉膛通入空气对素坯进行氧化煅烧。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述煅烧过程的终点温度是1020～1100℃。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述成型工艺是在浆料中按浆料总重量0.1～2％的比例加入45～50％(重量)Na₂SiO₃水溶液、40～45％(重量)Na₂CO₃水溶液或35～40％(重量)NaOH水溶液，均匀混合后将浆料浇注在石膏模具中，脱水成型成为素坯。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述成型工艺是将浆料干燥至含水率10～14％(重量)，在轮辗机辗压造粒后，在液压机中用钢模冲压成型成为素坯。

5.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述煅烧素坯过程中室温～700℃炉膛的控温程序为：在室温～200℃间温度升高速度1.2～1.6℃/分钟，200～600℃间温度升高速度为1.7～2.3℃/分钟，600～700℃间温度升高速度为0.7～0.9℃/分钟。

6.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述煅烧素坯过程在700℃～终点温度间炉膛的温度升高速率为1.4～2℃/分钟。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述熔块的组成和含量(重量)为：SiO₂ 67.5～74.1％，Al₂O₃ 2.8～9.5％，CaO 7.5～8.8％，MgO 0.5～2.1％，Na₂O 9.3～12.4％，K₂O 1.4～4.5％。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述谷物淀粉是玉米粉、米粉、面粉、高粱粉中的一种或多种。