CN1745870A - 微孔陶瓷过滤板及过滤工作层的制备 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对固液分离抽吸干燥例如矿山精矿脱水用微孔陶瓷过滤板及过滤工作层制备方法的改进，其特征是过滤板过滤面层是由固化粘结树脂和陶瓷微粉组成的，可烧失、能与基体分离的粘结过滤工作层。较烧成滤层，具有形成工艺简单，生产周期短，生产效率高，可节省二次烧成能源，成品率高达100％，平整度高，可使卸料刮刀与陶瓷过滤板间隙减至0.5－1mm，可增加产能5％左右。粘结树脂用量少，过滤层微孔通道多，可增加产能5～8％。磨损后可以通过火烧或适当加温烘烤，使过滤涂层与基体分离，可重新施加新过滤层再次使用。

Description

微孔陶瓷过滤板及过滤工作层的制备

技术领域

本发明是关于对固液分离抽吸干燥例如矿山精矿脱水用微孔陶瓷过滤板及过滤工作层制备方法的改进。

背景技术

浆体物料固液分离，及抽吸干燥用微孔陶瓷过滤板(例如矿山选矿中精矿产品脱水干燥用过滤板)，为减少滤水阻力，又能提高滤水效率，过滤板通常采用双层结构，即过滤壁面由厚的孔径相对较大的支撑层(基板)和薄的孔径细小的过滤面层组成。现有技术过滤面层形成，均是采用将过滤板干件通过浸浆或在其表面喷涂泥浆，经烧结使过滤面层与支撑层紧密结合，得到厚度约为0.1～1mm、孔径0.5～2.5μ左右的过滤表层。如美国专利US4981589和中国专利98111184.X、CNO1114048.8及CNO1241404.2均是采用该类方法，自陶瓷过滤板发明至今，成为行业中过滤层唯一制备方法，至今未有改变。

此过滤面层形成，需经过1200℃以上第二次烧成，因陶瓷制品经受高温产生形变是难以避免，第二次烧成很容易引起中空陶瓷过滤板发生变形，尤其造成平面度差，如400*400mm过滤板平面度匀差一般要达到0.2-0.5mm，而且施加过滤工作层后又不能通过磨削获得平整表面，这样由十几片(通常为12片)组成一过滤圈面，其平整度累积误差较大，过滤圈平面度匀差将达到1.5mm甚至更多，这样过滤板两侧卸料刮刀与过滤面距离较大，造成过滤板上脱水残留矿料增加，整机产能下降。并且过滤板平整度差，还给过滤板安装带来麻烦。其次，泥浆烧结过滤层泥料粘结剂用量大，一般至少要达到18％以上，过滤工作层孔道被减少，也会造成过滤产能下降。再就是，烧结过滤层，过滤面层使用磨损后，不能修复再生，整个过滤板只能报废，使用成本相对较高。另外，泥浆过滤涂层形成需经干燥、烧成工序，不仅生产工序多，周期长，而且生产成本相对较高，涂浆后烧成成本约占全部烧成的1/2左右，总成本的25％左右，再加上二次烧成造成的损坏报废，产成品成本较高。

特别是烧结涂层造成的过滤板不平整度大，已成为陶瓷过滤板制造一大技术难题，至今未得到有效解决。

另外，现有陶瓷过滤基板采用单片模压成型(图1)，通过粘结剂对合粘结。也存在诸多不足，如生产工艺流程较长，生产效率不高，尤其是对合粘结不仅工效低下，而且还会造成如粘接剂用量和粘接压紧力不均匀，会造成基体的开裂；内部多余粘结剂会在凸起支撑肋侧面产生毛糙凸出，占据流道增加排水阻力。其次，模压单片为一面有凸起支撑肋的不对称薄片结构，而陶瓷产品的不对称结构在干燥过程中极易引起变形，实际统计泥坯单片烧成前变形约在15％左右，并且烧成过程中，不对称结构还会出现变形，其烧成变形率约为5％-10％，因此产品综合得率一般只有85％左右。再就是，粘结产品在使用过程中，还容易发生粘接力不强而开裂，此类开裂约占5％左右，并且不对称结构，抗抽吸交变应力疲劳强度低，使用寿命短。另外，单片对合过滤板，如需改变中空内部流道，则需重新设计、加工模板，生产灵活性低。

至今为止，模压微孔陶瓷过滤基板，唯一采用单片压制、对合粘结，其缺点也都知晓，但一直未能找到有效解决途径和办法，同样成为微孔陶瓷过滤板行业一大技术障碍。

发明内容

本发明的第一目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种成品率高，制作成本低，过滤产能高，施加过滤涂层后过滤板无变形，机械尺寸精度保持好的微孔陶瓷过滤板。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，生产效率和产成品率高，整体结构强度好，抗疲劳能力强，使用可靠寿命长，内部流道更改容易的微孔陶瓷过滤板。

本发明的再一目的在于提供一种陶瓷过滤板过滤工作层的制备方法。

本发明第一目的实现，主要改进是将过滤板表面烧结过滤涂层改为粘结涂层，从而克服了现有技术烧结涂层所带来的不足，实现本发明目的。具体说，本发明微孔陶瓷过滤板，包括有一对相对微孔抽吸壁组成的中空体，所说抽吸壁由厚的微孔陶瓷支撑层和薄的更细微孔过滤工作层组成，其特征在于所说过滤工作层为由固化粘结树脂和陶瓷微粉组成的，可烧失、能与基体分离的粘结型过滤工作层。

本发明所说固化粘结树脂，主要作用是将陶瓷微粉均匀粘结在过滤基板表面，形成符合使用要求的过滤层，因此只要在过滤板使用温度范围内能固化、在使用介质中不发生分解降低粘结性能，并具一定剥离强度的树脂粘结剂均可以使用，例如环氧树脂、酚醛树脂，呋喃树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、有机硅树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、不饱和聚酯等。粘结树脂的具体选用，视过滤板工作介质、使用温度和浓度，选用上述不被介质侵蚀溶解的树脂。经对比实验，本发明优选采用环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂，具有材料易得，价格相对便宜，操作工艺方便，耐腐蚀性性能好，粘结力强。

本发明过滤工作层陶瓷微粉，微粒大小与通常水溶浸浆或涂刷型微粉相仿，无特殊要求，其粒径确定可按所要求过滤微孔设定，一般取其所需孔道直径的4-6倍。

本发明粘结树脂和陶瓷微粉配比，经试验结合孔隙率和粘结强度，认为一般以有效粘结树脂(指起粘结作用的树脂，不包括双组份中固化剂)用量为陶瓷粉的8-12％wt较为合适，但此并非精确极值，而是一个恰当区间值，适当偏离此区间值，同样具有基本效果，而且不同树脂的粘结力，客观上存在差异，也会导致用量变化，因此允许存在偏差。所述粘结过滤层厚度，可以与烧结涂层相当。

本发明第二目的实现，主要改进是过滤板中空支撑体(过滤基板)，选择采用具有压缩变形大、变形恢复小、且在高温中能分解或降解的材料，作为模压成型时形成中空流道的填芯板，在成型时占位，在烧成过程填芯板分解消失，获得具有内侧面有多个同种材质凸起支撑条或块，组成中空无对接缝模压整体结构的支撑体。从而克服注浆成型中空支撑体或单片模压对合粘结中空支撑体的不足。

为提高中空薄过滤基板抗抽吸交变应力能力，所说凸起支撑，一种较好呈散点状分布，既保持较高的通流排水能力，散布支撑点又提高了过滤基板抗抽吸交变应力能力。

本发明微孔陶瓷过滤板过滤工作层的制备，其特征在于将所需固化粘结树脂(例如8-12％wt)，与该树脂稀释剂扩量混和，然后再与滤层陶瓷粉料(例如88-92％wt)搅拌混合成可以喷涂或涂刷的悬浮液，喷或涂刷于烧成并加工磨平的中空支撑体表面，使树脂固化。

加稀释剂的目的主要是有利于少量的树脂粘结剂能与陶瓷微粉充分混合均匀，同时可使其成为适合喷涂或刷涂的悬浮液，所以其用量以能满足混合粘结剂的陶瓷微粉适合涂覆施工，并无特别严格限定。

树脂粘结剂与陶瓷微粉用量比，正如前述视粘结剂粘结力，一般取树脂粘结剂8-12％wt，陶瓷微粉88-92％wt，但两者并非精确配比，根据树脂粘结剂粘结力的不同而有所变化。

树脂固化，视所选树脂及牌号，按其通常固化要求固化，例如可以是常温固化、加温固化、光固化等等。

本发明微孔陶瓷过滤板，表面过滤工作层由于采用固化树脂作粘结剂，将组成过滤层的陶瓷微粉粘结于支撑体(基板)表面，形成可烧失、能与基体分离的粘结过滤层。较烧结过滤层，不仅过滤工作层形成工艺大大简化，生产周期短，生产效率高；由于只需较低温度烘烤即可使树脂粘结剂固化，省略高温二次烧成，不仅节约了二次烧成能源，而且不会出现烧成变形，施加过滤涂层后成品率高可达100％，生产成本低，所得滤板平整度高；过滤板平整度提高，不仅可使卸料刮刀与陶瓷过滤板间隙减小，可减至0.5-1mm，过滤板表面矿料残留量少，可增加产能5％左右；而且平整度提高，过滤板安装快捷，调整方便。此外，树脂粘结剂粘结力强，用量可相对减少，可使工作过滤层微孔通道数量增加，也可提高过滤产能，经对比试验，对同一种矿浆抽吸，产能可增加5～8％。再就是，树脂粘结过滤工作层，基本不会渗透至过滤板支撑体内，因此磨损后可以通过火烧或适当加温例如200-600℃烘烤，使粘结剂分解、碳化，从而使过滤涂层与基体分离，可重新施加新过滤层再次使用，只要中空支撑体不破损，可以重复使用多次，极大节约了使用成本和原材料。

中空支撑体(过滤基板)模压一次成型无对缝整体结构，替代现有技术两片模压粘接结构，不仅保留了原压制过滤板强度高，排水流道阻力小等优点；而且具有：一整体结构强度好，抗抽吸交变应力抗疲劳度大大提高，可延长过滤板使用寿命；二整体压制对称结构，在干燥、烧成过程中形变小，成品率高，成品率可以达到95％以上；三可分解或碳化占位型芯模压一次成型，经解剖流道尺寸均匀、规整，流体阻力小，排水通畅，可保证吸出的水能顺畅排出；四生产工艺流程短、生产效率高，可以提高生产工效约30-50％，节约人力、物力，材料消耗，产品生产成本低；五改变流道简单，不需要重新制作新的模型，只需改变填充型芯花型，生产灵活性高。

本发明陶瓷过滤板通过火烧或中温烘烤，表面过滤涂层可呈粉状脱落(粘结剂分解或碳化，余下陶瓷粉末)，这是本发明粘结过滤层与烧结过滤层的重大区别和鉴别方法。无对接缝整体中空结构，且中空内部支撑为与过滤板一体的相间条、块，这是本发明过滤板区别于现有模压对合或注浆陶瓷过滤基板的又一大区别特征。

以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明。

附图说明

图1为已有技术过滤板单片模压截面示意图。

图2为本发明一个实施例过滤板中空支撑体整体模压成型截面示意图。

图3为本发明模压一个具体占位型芯花板示意图。

具体实施方式

实施例1：取环氧树脂E-44 1份，固化剂多乙烯多胺0.2份，丙酮稀释剂10份，3.5μ～8μ碳化硅微粉10份。先将双组份树脂粘结剂与稀释剂充分混合，再加入陶瓷微粉充分拌和成悬浮体，喷涂或刷涂于经烧成和平面磨削加工后的过滤板载体表面，涂层厚度约0.2mm，经60℃烘烤24小时干燥固化。

实施例2：水溶性酚醛树脂(俗称砂胶)1.2份，稀释剂水10份，陶瓷微粉10份。工艺基本同上，经120℃烘烤6小时。

实施例3：参见图2，模压过滤板支撑体，首先向下模4内放入约2/5的成型泥料6铺平，然后放入聚苯乙烯泡沫开孔/槽花板3，花板呈散点状镂空7(图3)，再放入约1/5的泥料(填满花板镂空部分)，放入余下的2/5成型泥料，刮平，合上上模2加压成型。干燥后，初期以15℃/小时升温速率加温，至350℃时保温约2小时，然后按原有烧成曲线烧成得到中空过滤基板。磨削加工平面，施加粘结过滤工作层，固化。成型上下模周围有模框1，底部有顶推板5。

Claims (6)

1、微孔陶瓷过滤板，包括有一对相对微孔抽吸壁组成的中空体，所说抽吸壁由厚的微孔陶瓷支撑层和薄的更细微孔过滤工作层组成，其特征在于所说过滤工作层为由固化粘结树脂和陶瓷微粉组成的，可烧失、能与基体分离的粘结型过滤工作层。

2、根据权利要求1所述微孔陶瓷过滤板，其特征在于所说固化粘结树脂为环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂。

3、根据权利要求1或2所述微孔陶瓷过滤板，其特征在于有效粘结树脂用量为陶瓷微粉的8-12％wt。

4、根据权利要求1所述微孔陶瓷过滤板，其特征在于中空微孔陶瓷支撑体为内侧面有多个同种材质凸起支撑条或块支撑的，无对接缝模压整体结构。

5、根据权利要求4所述微孔陶瓷过滤板，其特征在于所说抽吸壁内侧面凸起支撑呈散点状分布。

6、一种上述权利要求所述微孔陶瓷过滤板过滤工作层的制备，其特征在于将所需固化粘结树脂，与该树脂稀释剂扩量混和，然后再与滤层陶瓷粉料搅拌混合成可以喷涂或涂刷的悬浮液，喷或涂刷于烧成并加工磨平的中空支撑体表面，使树脂固化。

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