CN1765463A - 微孔陶瓷过滤基板及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对浆体物料固液分离，及抽吸干燥，例如矿山精矿脱水用微孔陶瓷过滤基板及制备方法的改进，其特征是在成型陶瓷泥料中放置可压缩变形及烧失的镂空独块整体填充型芯，经一次压制成型，通过烧成使填芯分解或碳化，从而获得具有散点凸起支撑中空整体结构过滤基板。本发明较现有技术，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：整体密度均匀一致，结构强度好，使用寿命长；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；流道尺寸均匀、规整，流体阻力小，排水通畅；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；改变流道简单，生产灵活性高。

Description

微孔陶瓷过滤基板及制备方法

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基板及制备方法的改进。

背景技术

浆体物料固液分离，及抽吸干燥用中空结构微孔陶瓷过滤基板，早期采用注浆成型，如美国专利US4863656、US4981589和中国专利98111184.X等所述，它是通过在吸水模内注浆得到具有中空结构的陶瓷过滤基板，并在中空腔内充填支撑颗粒，经烧结而成，然后再在其表面施加过滤表层。注浆成型虽然可以得到整体结构的中空过滤板，但注浆成型的不足是：为保证过滤板有足够的机械强度，通常需采用较小粒径的陶瓷微粒，这样所得微孔细小，会造成过滤板滤水阻力增大；其次，注浆方法成型只能得到周壁面基本相等的中空体，由于受抽吸壁厚限止，两侧壁显得相对较薄，转入侧壁抗张强度较低，在使用过程中往往会造成过滤板根部发生开裂甚至折断；再就是，中空支撑是为颗粒堆积支撑，排水阻力较大，影响过滤效率和产能。

后来，人们又将注浆成型改为分片模压成形、将两片对合粘接获得中空结构的过滤板，即通过模压得到一面带凸起支撑肋、一面为平面的微孔陶瓷单片(图1)，而后将两片对合粘结。其工艺流程为：配料——模压单片——烧成——平面加工…………粘接——装配附件；或配料——模压单片——粘接——烧成——平面加工…………装配附件，如中国专利CN01114048.8及CN01241404.2所述微孔陶瓷过滤板，就是通过基体材料混合搅拌模压成扇形微孔陶瓷单片，干燥、对合粘结，烧成，喷涂过滤层、再干燥、烧成。对合粘结中空过滤板的不足是：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，而且还会造成诸多缺陷，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(过滤板要求高平整度)，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。

中国专利1486212A公开了一种采用模压方式，且不用粘合工艺生产陶瓷过滤板，特点是在模压时，陶瓷混合物中设置至少一个用于所希望凹入区域的芯部材料，压制成坯，然后经1150-1550℃烧结，使用于凹入区域的芯部材料被燃尽，从而得到基本上连续的过滤表面及所需中空流道。然后通过浸浆、喷射、浇注方式获得过滤工作层，再次经1150-1550℃烧结，得到烧结多微孔层。然而该专利公开的凹入区占位芯部材料，为基本无压缩的(基片在10-150巴压力下被压制时，芯部材料保持其刚性)的有机或无机材料，并且需用一个以上芯部材料填芯占位。这样在过滤板压制成型时，由于芯部材料在所需压制成型压力下基本不可压缩，因芯部材料支撑，芯部材料厚度方向的陶瓷材料较小或不被压缩，这样就会造成过滤板有芯部材料凹面处密度显而易见增大，而周围连接部位(流道间凸起、及两侧连接面)密度明显较小，造成基板整体密度存在较大差异。特别是两过滤板面连接部位疏松密度低，不仅会降低连接部位的强度，进而严重影响基板整体机械强度，在工作过程中，抽吸及反冲交变应力，易发生疲劳开裂而报废；而且还有可能在烧结过程中，因过滤板各部分密度不同，而发生变形、甚至发生开裂，造成生产成品率的降低。此外，过滤板密度不均匀，还会造成吸浆过程中，密度大的部位孔道小而少，密度小的部位孔道多而大，造成过滤板表面滤饼不均匀，反复使用后易使密度大部位造成堵塞而失去工作能力。其次，实际过滤板内部流道较多，多个芯部材料孤立放置占位，不仅放置较复杂，而且难以确保成型的同一平面，这样就会导致过滤板内部凹陷流道水平高低不统一，不仅影响排水通畅，影响有效过滤分离，还会造成过滤板厚度高低不平整，不仅同样会影响过滤基板强度，而且在烧结过程中还会因厚薄不均而产生开裂损坏，影响生产成品率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种不仅制作工艺简单，而且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基板。

本发明的另一目的在于提供一种上述微孔陶瓷过滤基板的制备方法。

本发明第一目的实现，主要改进是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，并加工有众多通孔或槽的镂空花板，作为过滤基板整体模压成型时形成中空流道及支撑的填芯板，在成型时镂空填芯板孔或槽部位形成凸起连接支撑，无孔或槽部位为设计流道占位，烧成过程填芯板分解消失，从而获得具有与填芯板镂空花型相反的、并有众多凸起连接支撑的中空流道，及无对接缝整体结构的微孔陶瓷过滤基板，克服注浆成型过滤基板或单片模压对合粘结过滤基板，及采用一个以上基本无压缩填芯整体模压的不足。具体说，本发明微孔陶瓷过滤基板，包括有一对相对微孔抽吸壁组成的中空体，所说抽吸壁内侧面有多个同种材质凸起的支撑条或块支撑连接，其特征在于中空过滤基板为有散点凸起支撑的无对接缝整体结构。

本发明微孔陶瓷过滤基板的制备，包括向模具中铺放成型泥料，合上上模，加压成型，干燥、烧成，其特征在于先向模具中敷放单面成型泥料刮平，放入压缩变形大、变形恢复小、在高温中能分解或降解，并有众多通孔或槽的镂空独块整体型芯，再敷放余下成型泥料，合模加压成型，干燥、烧成。

本发明在成型泥料中放置压缩变形大、变形恢复小、在高温中能分解或降解的镂空占位独块整体型芯，泥料经压力成型，占位型芯同时被压缩，并产生不可逆转形变，留于陶瓷过滤板泥坯中，其上通孔或槽中泥料及四周泥料被与板面相同压缩，构成凸起连接上下板片支撑及周面连接，型芯实体部分为设计流道占据相应空间，在烧成过程中填充型芯受热分解或碳化，从而形成基面在同一水平面上的内凹排水通道。过滤板内部支撑或流道形状，则由填充型芯板镂空花型决定，可以根据所需流道任意改变。

本发明所说压缩变形大、变形恢复小、在高温中能分解或降解的占位型芯，是指只要符合能在外力作用下具有较大压缩变形、变形残留量大(复原性小)、并在陶瓷烧成温度内可分解或烧失(最终残留物少)的材料，例如但不限于如各种由聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯等制成的泡沫塑料(例如发泡聚苯乙烯EPS，发泡聚乙烯EPE)，硬泡海绵，各种毡片等有机材料。本发明中优选采用发泡聚苯乙烯或发泡聚乙烯，具有材料易得，价格低，成型加工性好，可直接制成占位填芯花板，且成型规整，尤其是弹性模量小(可压缩性好)，范性变形大(恢复性小，压缩后基本不会还原损伤成型板)。所说填充占位镂空花板整体型芯，为在板材上加工挖孔/槽形成镂空花板，其镂空处即为成型泥料占据形成凸起支撑。既方便成型，又有利于保持过滤板支撑层厚度及流道水平均匀一致。所说占位型芯厚度，较好是取相近于所需成型流道高度*成型压缩倍率，如成型泥料压缩比为2.2倍，成型后所需流道高度为4.4mm，则填充型芯厚度可取9.7mm左右，但此值并非精确极值，适当大于或小于，同样能达到占位形成中空流道。

考滤到填充型芯在烧失过程中产生挥发性气体，如集中短时排出，气体胀力有可能造成坯体产生裂纹，本发明成型产品烧成，升温初期宜采取缓慢升温烧成方式，使填充型芯缓慢气化排出，其初期升温烧成速率较好控制在10-20℃/小时，并在升至350-400℃左右保温2小时，以使填充型芯充分分解挥发，可有效避免型芯挥发过快使产品产生微裂纹。

本发明微孔陶瓷过滤基板，由于采用可分解或碳化及可压缩、范性变形大，恢复力小的整体占位镂空花板型芯，一次模压成型的有散点凸起支撑的无对接缝整体结构，替代现有技术两片分别模压粘接陶瓷过滤基板，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；三可分解或碳化整体占位镂空花板型芯模压一次成型，经解剖基板厚度均匀一致，各流道尺寸均匀、规整，高低划一在同一基面，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，填芯占位花板放置简单，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，只需改变填充型芯镂空花板镂空花型，生产灵活性高。本发明微孔陶瓷过滤基板，不仅无对接缝，而且中空内部支撑呈散点分布，并且凸起支撑及连接侧面密度与板片面一致、密实，为与过滤板一体的相间条、块，不仅流道面积大，支撑分布好，过滤能力强，这是本发明过滤基板区别于现有模压或注浆陶瓷过滤基板的一个最大区别特征。

尤其是填充可压缩变形、弹性恢复小整体镂空花板，使得花板镂空部位及周围连接凸起部分陶瓷材料，能与基板一样被紧密压实，基板整体致密度一致，强度高，克服了现有技术中国专利1486212A采用至少一个基本无压缩芯部材料成型带来的不足，散点镂空花板占位填芯，所得过滤板不仅内凹流道相互贯通，面积大，基面在同一平面上，更有利于水的快速排出，过滤板面密度均匀，过滤能力差的支撑部面积小，滤板表面滤饼形成均匀，反洗均一、效果好，过滤能力强；而且过滤板强度高，抗抽吸交变应力能力强。

以下结合一个具体实施方式，进一步说明本发明。

附图说明

图1为已有技术单片模压截面示意图。

图2为本发明模压成型截面示意图。

图3为本发明一个具体占位型芯镂空花板示意图。

具体实施方式

实施例：参见图2，首先向下模4内铺放约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)，再铺放约1/5的泥料(填满花板镂空部分)，铺放余下的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℃左右时保温约2小时，然后按原有烧成曲线烧成得到有散点凸起支撑、内凹流道基面在同一平面上的中空过滤基板。磨削加工平面，施加过滤工作层，即得过滤板。成型上下模周围有模框1，底部有顶推板5。

实施例中每次加入成型泥量，仅是一种相对约量并非精确值，随着操作熟练程度，完全可由经验确定、完成，并且第二次泥料与第三次泥料可以合并成一次加入。

Claims (9)

1、微孔陶瓷过滤基板，包括有一对相对微孔抽吸壁组成的中空体，所说抽吸壁内侧面有多个同种材质凸起的支撑条或块支撑连接，其特征在于中空过滤基板为有散点凸起支撑的无对接缝整体结构。

2、根据权利要求1所述微孔陶瓷过滤基板，其特征在于所说抽吸壁内侧面内凹流道基面在同一平面上。

3、根据上述权利要求所述微孔陶瓷过滤基板的制备，包括向模具中铺放成型泥料，合上上模，加压成型，干燥、烧成，其特征在于先向模具中敷放单面成型泥料刮平，放入压缩变形大、变形恢复小、在高温中能分解或降解，并有众多通孔或槽的镂空独块整体型芯，再敷放余下成型泥料，合模加压成型，干燥、烧成。

4、根据权利要求3所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于所说型芯为发泡聚苯乙烯或发泡聚乙烯。

5、根据权利要求3或4所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于所说镂空花板为散点状镂空。

6、根据权利要求3或4所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于所说型芯厚度为相近似于成型流道高度*成型压缩倍率。

7、根据权利要求5所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于所说型芯厚度为相近似于成型流道高度*成型压缩倍率。

8、根据权利要求3所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于烧成初期升温速率为10-20℃/小时。

9、根据权利要求8所述微孔陶瓷过滤基板的制备方法，其特征在于升温至350-400℃时保温2小时。

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