CN87101551A - 一种高温泡沫陶瓷过滤片的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高温泡沫陶瓷过滤片的生产方法，用本发明制出的高温泡沫陶瓷过滤片能承受大流量熔融铁水急热冲击和冲刷，能过滤熔融镁金属和突破至钢水净化用，而且耐酸碱，无毒无味，能在食品、医药、化工等行业中做过滤净化用，还可以在化工行业中作触媒用。

Description

本发明涉及一种高温工业耐火材料的制做方法，特别是一种高温泡沫陶瓷过滤片的生产方法。

溶化金属的过滤以前多用芯型、网型、过滤床等过滤器进行，八十年代以来发展到具有孔隙度高、内表面积大、孔数多的立方体泡沫陶瓷型。

目前已有的泡沫陶瓷过滤片存在着高温强度低、热化学稳定性差、耐急热、急冷冲击及热熔体冲刷能力不够;使用过程中泡沫结构体脱渣、软化、热化学分解;能过滤铝、铜等中低温溶化金属，但热化学稳定性差，不能过滤镁合金熔体材料;且软化点温度低，不能过滤熔融钢水等问题。

例如，目前泡沫陶瓷过滤片制做过程是把做为泡沫结构材料粘结剂的硫酸铝或磷酸铝，起降低陶瓷软化点和起玻化作用的膨润土、高岭土和起骨料作用的氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅等耐火材料分别球磨成微粉滑泥，加胶水调合制成陶瓷泥浆，然后再通过长时间的缓慢干燥、烘干和极为缓慢的升温、烧结和缓慢的降温才能烧制而成，整个工艺过程长达几十小时，而且温度控制极为严格，例如：烧制时从125℃升到500℃规定每分钟升温0.5℃，从500℃到1350℃规定每分钟升温1℃，在500℃时要保温1～2小时，在1350℃时保温5小时。

此外，由于现有泡沫陶瓷材料中含有磷酸、高岭土、膨润土等材料，其泥浆含有酸性，对手工接触或操作有腐蚀性。

而且由于其泡沫结构体软化温度较低，不能满足过滤高温金属熔体的要求，更不可能满足熔融钢水过滤的应用。

本发明的任务就是要通过采用一种新的配方和制做方法，制成一种能承受大流量熔融铁水冲刷和急热冲击，热化学稳定性好，能过滤熔融镁金属和软化点温度高能突破至钢水净化应用的泡沫陶瓷过滤片。

本发明的制备机理：

泡沫陶瓷是由氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅等为骨料，用石英玻璃为高温粘结剂，加胶水调合成泥浆状，将该泥浆灌注在排出空气的开孔聚氨脂泡沫塑料中，挤出多余泥浆，余下的粘附在泡沫塑料丝状体上形成均匀薄膜状陶瓷过滤片坯体，把该坯体烘干后，短时间高温烧结，聚氨脂泡沫被烧掉，由于陶瓷泡沫体在高温烧结作用下已玻化成瓷，故留下的泡沫塑料形状体复型，就制成为强度很好的通孔海绵状结构的泡沫陶瓷。

本生产方法如下：

一、原材料的制备

1、开口细胞状泡沫海绵软塑料的选取。

该材料应具有弹性、有能在挤压后能重新恢复原状的能力，有亲水性利于粘附泥浆，软化温度应大于120℃，快速烘干时不变形，500℃以下温度时能够挥发燃烧，不剩杂质，每寸长度有5～50孔眼，孔径均匀，不应该粗细混杂;泡沫丝状体应粗细均匀，以粗状些为好。

选好的材料切割成需要的尺寸。

2、胶水的制备。以聚乙稀醇或甲乙基纤维素类有机物按1∶13～25配比加水，加热后溶化成稀胶水状，放置冷却至室温后进行纱布过滤，去除胶水中固体杂物。

3、氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅微粉的制备。

氧化铝送经高温烧结，转化为相的刚玉或氧化锆、氧化铬、碳化硅经球磨成微粉。

4、石英玻璃微粉的制备。

石英玻璃经球磨加工成石英玻璃微粉。

二、陶瓷泥浆的调制

将上述三种原料按下述配方配制后，搅拌均匀形成既便于灌注泡沫塑料体，又能在挤出泥浆后能够在泡沫丝状体上形成需要附着层的陶瓷泥浆、碳化硅、氧化铝、氧化铬、氧化锆微粉的25～60%、石英玻璃微粉的20～40%、聚乙稀醇胶水的15～45%陶瓷泥浆应随用随配，不应存放过久。

三、陶瓷泥浆的灌注

将选好的泡沫塑料浸入配制好的陶瓷泥浆里，注满揉匀后挤出多余的陶瓷泥浆，余下的陶瓷泥浆粘附在泡沫塑料丝状体上形成均匀薄膜状涂层，制成泡沫陶瓷过滤片坯体。

四、烧制

把坯体送进干燥箱中，在80℃～125℃温度条件下干燥二小时以上转入烧结工序，在温度为500℃～1200℃的烧结炉内几分钟，氧化分解完成后进入1520℃～1600℃的高温烧结，5～50分钟后就可出炉，冷却后产品制成。

该制造方法的工艺流程如下：

石英玻璃微粉

配制陶瓷泥浆

刚玉氧化铝微粉    灌注陶瓷泥浆

准备聚氨脂泡沫

聚乙稀醇胶水

挤压泥浆→低温烘干→中温挥发燃烧→高温烧结→出炉空冷→检查包装。

由于本发明采用的粘结剂-石英玻璃具备耐高温、耐急冷等特性，故用石英微粉做高温粘结剂制做的陶瓷泥浆泡沫体毛坯可以直接进入500℃～1200℃高温;泡沫体毛坯的烧结可迅速转入高温，升温时间短、高温烧结保温时间短，节省能源，降低成本;泡沫陶瓷过滤片可以在高温状态下出炉，在室温空气中自然冷却。

由于石英玻璃其热化学稳定性高，在高温状态下和镁融体不发生热化学反应，故可以过滤镁合金。

由于石英玻璃热稳定性高，高温强度好，软化点温度高，可以承受大流量铁水的冲刷，满足过滤钢水的温度要求。

由于本发明采用的石英玻璃球磨成微粉配浆，故工艺简单，容易掌握，且烧结升温快，时间短，可节省能源，降低成本，过滤高温熔融金属时，不软化，不掉渣，不与熔融金属发生反应。

由于本发明不采用磷酸铝或硫酸铝等酸性物质做粘结剂，故泡沫陶瓷泥浆无毒无腐蚀性，便于手工操作。无味，耐酸碱，适合医药、食品、化工等行业中做过滤净化用，还可以在化工行业中做触媒用。

实例：

按需要挑选软化温度大于120℃，孔径均匀，泡沫丝状体粗细均匀，粗孔20/寸聚氨甲基酸脂泡沫一块，切割成大于产品的尺寸。如泡沫陶瓷产品厚度20mm，泡沫塑料应厚25mm，长与宽的收缩比，比厚度小些，故尺寸略大即可。

用聚乙稀醇按1∶20比例加水后加热溶化成稀胶水状，放置冷却到室内温度后进行纱布过滤，去除胶水中固体残渣等杂物，制成备用胶水。

把氧化铝经高温烧结，使其成为α相的刚玉，再经球磨工序，磨制成20微米左右的微粉备用。

把氧化硅经高温熔融生成石英玻璃，再经球磨加工成10微米左右的微粉备用。

配方如下：刚玉微粉42%    石英玻璃微粉28%

聚乙稀醇胶水30%

按配方配制成陶瓷泥浆后搅拌均匀，以小棍粘泥浆能粘起细条状为最佳。

把准备好的泡沫塑料浸在配制好的陶瓷泥浆里，灌满揉匀后，挤出多余的陶瓷泥浆，约需挤出20～70%，余下的陶瓷泥浆粘附在泡沫塑料丝状体上形成均匀薄膜状涂层。

把制好的坯体送进干燥箱中在110℃左右的温度下干燥二小时以上，转入烧结工序。在烧结炉内经1000℃温度3分钟氧化分解后进入1520℃～1600℃烧结工序，最好是1580℃温度烧10分钟后出炉，在室温中自然冷却，整个工艺过程完成。

如果球磨加工骨料（氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅等）和石英玻璃（粘结剂）成微粉状时，采用黑金属球磨罐和黑金属磨球，保留其铁质成分配制陶瓷泥浆制成的产品，过滤熔融金属时具有亲铁性，可降低过滤压力，方便浇注。

保留铁质成分配制陶瓷泥浆制成的产品，低温强度高，可以满足某些行业低温高强度过滤的使用要求。

如果该工序用陶瓷罐做磨罐，被磨料中大块料做磨球，自身球磨磨制出不含有铁质成分的微粉，用这样的微粉配制陶瓷泥浆，洁白、无毒、无味，具有更好的化学稳定性，耐酸碱，可制成高化学稳定性的泡沫陶瓷体，适于食品、医药、化学等方面使用。

Claims (6)

1、一种高温泡沫陶瓷过滤片的生产方法，是把硫酸铝或磷酸铝、膨润土、高岭土和氧化铝、氧化锆、氧化铬和碳化硅等耐火材料分别球磨成微粉，加聚乙稀醇胶水调合制成陶瓷泥浆，然后再通过长时间的缓慢干燥、烘干和缓慢的升温、烧结和缓慢的降温烧制而成，本发明的特征是在配方中加入石英玻璃微粉的原料烧结而成；其配比如下：氧化铝、氧化锆、氧化铬或碳化硅微粉25～60%，石英玻璃20～40%，聚乙稀醇胶水15～45%。

2、按照权利要求1所述的高温泡沫陶瓷过滤片生产方法，其特征在于所说的聚乙稀醇胶水按1∶13～25配比加水制成。

3、按照权利要求1所述的高温泡沫陶瓷过滤片生产方法，其特征在于所说的氧化铝经高温转为α相刚玉经球磨工序磨制成10～40微米的微粉;石英玻璃经球磨工序磨制成3～30微米的微粉。

4、按照权利要求1所述的高温泡沫陶瓷过滤片生产方法，其特征在于制好的坯体可以立即转入80℃～125℃温度的干燥箱中干燥。

5、按照权利要求1所述的高温泡沫陶瓷过滤片生产方法，其特征在于泡沫坯体可以从室温直接进入500℃～1200℃进行氧化分解，全部分解过程只需2～30分钟。不需要缓慢升温。

6、按照权利要求1所述的高温泡沫陶瓷过滤片的生产方法，其特征在于泡沫坯体可以在1520℃～1600℃进行4～30分钟短时间高温烧结，高温直接出炉既为成品，不需要长时间烧结和缓慢降温过程。