CZ4674U1

CZ4674U1 - Pórovitý keramický materiál

Info

Publication number: CZ4674U1
Application number: CZ19964959U
Authority: CZ
Inventors: Waldemar Nol
Original assignee: Baccara Cb S.R.O.
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1996-04-09

Description

Pórovitý keramický materiál

Oblast techniky

Technické řešení se týká pórovitého keramického materiálu, používaného při filtraci kapalin a plynů, provzdušňování kapalin a u katalyzátorů.

Dosavadní stav techniky

Pórovité keramické materiály jsou běžně používány v průmyslu zejména jako výplně a prvky filtrů používaných v prostředí, kde se pracuje s kapalinami a plyny. Používají se u zařízení k provzdušňování vodní nádrže čistíren odpadních vod. Mohou být rovněž využívány jako ochranný materiál u měřicích přístrojů při tlumení hluku během provozu a velmi často jsou využívány u katalyzátorů.

Filtrační keramická látka, kterou známe z popisu u polského patentu pod číslem 121295, se skládá z částic křemene, kysličníku hlinitého, hlinitanového cementu a boritého skla a keramické glazury. Tyto složky se promíchají s vodou, směs se zformuje do vhodných tvárnic, nechá se zahustit odpařováním, vysuší se a později vypaluje při teplotách 900-1 250 °C. Vytvořené tvárnice se vyznačují zaručenou pórovitostí a vysokou mechanickou odolností.

Základní surovinou pórovitého materiálu, který by měl sloužit k aeraci a provzdušňování vodních nádrží a o němž je pojednáváno v popisu polských patentů č.145163 a 147994, je říční písek a prach okenního skla.

Říční písek v množství 50 až 90 hmotnostních jednotek se smíchá s prachem okenního skla v množství, které tvoří 5 až 55 hmotnostních jednotek a ze směsi se utvoří brikety, z nichž je získán spečenec. Pak se tento spečenec drtí a z části zrnitého spečence v množství 100 hmotnostních jednotek, promíchané se skelným prachem v množství 2,5 až 7,5 hmotnostních jednotek, a se směsí vodního skla s 10% roztokem NaOH v množství 5 až 10 hmotnostních jednotek, a s fluorokřemičitanem sodným v množství 1 až 5 hmotnostních jednotek, se získává hmota k formování desek. Tyto desky se pak vypalují při teplotě 800 až 1 050 °C.

Desky lze rovněž formovat ze dvou vrstev a každá vrstva se formuje z hmoty, která obsahuje různé frakce materiálu zrnitého spečence. Materiál, který bychom měli obdržet, abychom mohli formovat desky použitelné při aeraci a ozonování vodních nádrží, může být vypalován rovněž jednorázově. Polský patent P-286240 vyčerpávajícím způsobem uvádí křemenný písek, sklo, kryolit, CaF₂ a vodní sklo. Tyto komponenty po promíchání s vodním sklem a roztokem dextrinu se formují a pálí při teplotách do 1 100 °C.

Způsob, jak vyrábět filtrační prvky, zejména cylindrické, pro filtraci konstantních nečistot z rozpálených průmyslových plynů, uvádí polský patent pod číslem 152561. Materiálem, který nám poslouží při získávání filtračních prvků, je křemenný písek s koeficientem objemové anizometrie menší než 1,25. Písek promíchaný s rozmělněným uhličitanem sodným a vodním sklem se pro-iCZ 4674 U1 míchá do forem, do nichž se pak vhánějí rozpálené spalné plyny nebo kysličník uhličitý, čímž je hmota zpevňována. Surová filtrační hmota se ohřívá rychlostí, která nepřekračuje rozmezí od 200 °C/hod do 900 °C/hod.

Z mezinárodní patentové přihlášky WO 87/01610 je rovněž známý složitý filtrační prvek s póry. Skládá se z drobných částic, které jsou samy spojeny vazbou s vnějším povrchem nositele. Nositel je vytvořen z velkých částic, které jsou samovazebné. Membrána obsahuje rovněž vlákna. Poměr objemu drobná zrnka: vlákna: pojivo by měl být 40 až 60 : 20 až 40 : 10 až 30.

Podstata technického řešení

Technické řešení směřovalo k získání takového materiálu, který by se vyznačoval velkou otevřenou pórovítostí, byl by materiálem lehkým a umožňoval mechanické opracování, když ho chceme vhodně ztvárnit. Tohoto cíle bylo dosaženo poté, co se podařilo získat pórovitý keramický materiál podle tohoto technického řešení, který je spečencem křemenného základu s pojivém na bázi skla, a jeho podstata spočívá v tom, že se hmotnostně skládá ze 70 až 80 % hmotnostních křemene, který je produktem termické proměny křemene za nízkých teplot s obsahem alespoň 80 % tridymitu, a dále ze 20 až 30 % hmotnostních skla, které tvoří s křemenem sloučeninu. Částice sloučeniny mají nepravidelný tvar s typickými ostrými hranami a spojují se navzájem na hrotech a hranách, přičemž jsou mezi nespojenými povrchovými plochami částic vytvořeny póry.

Měrná hmotnost sloučeniny činí od 1,20 do 1,45 g/cm³v závislosti na velikosti částic, pohybující se v rozmezí 5 - 500 μη.

U výhodného provedení technického řešení je sklo tvořeno směsí pěnového skla a skleněných střepů smíchaných v hmotnostním poměru 4 : 1. U dalšího výhodného provedení technického řešení tvoří póry 38 až 45 % objemových z celkového objemu materiálu podle technického řešení.

Získaný pórovitý keramický materiál podle tohoto technického řešení lze snadno mechanicky opracovávat, což umožňuje, abychom získali konečný výrobek v různé formě. Materiál je chemicky neutrální. Je odolný vůči vysokým teplotám do 500 °C. Vyznačuje se malou lineární roztažností (koeficient lineární roztažnosti je

17.10^-6K”l). Pórovitý keramický materiál je odolný proti působení chemických látek, at v podobě plynné nebo tekuté. Je zde přirozená chemická odolnost vůči studeným i teplým kyselým roztokům i plynům. Prvky vyrobené z tohoto materiálu se mechanicky neznehodnocují a nedeformují. Pórovitý keramický materiál lze poměrně snadno regenerovat za pomoci mechanického očištění stlačeným vzduchem, vodními lázněmi, leptáním, či termickým narovnáváním. Tento keramický materiál má malou hmotnost a velkou pórovitost, přičemž se póry podílejí až 45 % na objemu materiálu. Prvky vyrobené z tohoto materiálu lze navzájem spojovat nebo s jinými látkami slepovat.

Pórovitý keramický materiál podle technického řešení se vyznačuje nepatrným poklesem tlaku u látek, které jsou s ním v kontaktu. Jde o 0,2 až 5,0 kPa u vzduchu při teplotě 20 °C a tlaku 0,1 MPa podle velikosti.

-2CZ 4674 U1

Pórovitý keramický materiál podle technického řešení má rozmanité využití. Používá se např. při výrobě filtračních prvků určených k oddělení tuhých tělísek od směsi plynů, očištění kapalin odstraněním nečistot, či k odstraňování mikroorganismů z pitné vody (bakteriologické filtry).

Materiál je používán pro výrobu prvků, které slouží pro saturování plynu v kapalině, k výrobě krytů u měřicích přístrojů, k výrobě obložení i přepážek u nádrží, kam se přivádějí výbušné kapaliny, aby se zajistily před možností výbuchu.

Materiál ve formě prutů se používá při transportu kapalné fáze, aby bylo určité množství tekutiny převedeno do reakčního systému na základě osmotických jevů. Kapalina, která se odpařuje z povrchu prutu, zavedeného do reakční komory, reaguje v plynné fázi v komoře s jinými plyny, které jsou v té době v komoře. Materiál v podobě prstence se využívá u systému, kdy usilujeme o zvlhčování vzduchu v místnostech. Voda je vsávána porézním materiálem a pak se vypařuje z této zvětšené plochy, čímž ovlivňuje vlhkost vzduchu v místnosti. Materiál ve formě tvárnic poslouží při kultivaci biomasy, která se rozvíjí při náležitě připraveném porézním povrchu, při přístupu vzduchu dávkovaného v náležitém množství a vlhkosti. Materiál je rovněž využíván v průmyslu na výrobu barev k oddělování pigmentů od chemicky aktivních tekutin. Příklady provedení

Pórovitý keramický materiál podle technického provedení je blíže popsán na uvedených příkladech.

Příklad I

Filtrační prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru duté svíce o vnějším průměru 50 mm, popř. 60 mm, vnitřním průměru 30 mm, a délce 750 mm s velikostí částic 90 až 150 μη je používán při očišťování amoniakální řady při syntéze kyseliny dusičné. Směs amoniaku a vzduchu je očišťována před kontaktem s platinovým katalyzátorem, aby byl katalyzátor chráněn před zplodinami.

Příklad II

Filtrační prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru desky o rozměrech 375 x 375 x 20 mm a s velikostí částic 150 až 200 μπι se využívá při filtraci vzduchu u chlazení elektrických motorů s velkým výkonem a kompresorů, přičemž dochází k odstraňování nečistot.

Příklad III

Filtrační prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení tvoří pouzdro ve tvaru poloviny dutého válce děleného v rovině jeho podélné osy o vnějším průměru 70 mm, vnitřním průměru 40 mm a délce 330 mm, s velikostí částic 90 až 150 μιη. Je užíván při očistě karbidních plynů a zbavení prachu.

-3CZ 4674 Ul

Příklad IV

Prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru kotouče o průměru 187 mm a tloušřce 11 mm, s velikostí částic 200 až 300 μιη se používá k důkladnějšímu provzdušnění vody malými bublinami v čistírnách odpadních vod.

Příklad V

Prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve formě dutých svící a/nebo trubic o vnějším průměru 50 až 70 mm, vnitřním průměru 20 až 40 mm, a délce 150 až 500 mm při velikosti částic 1 až 5 μπι může být používán v domácnostech při čištění pitné vody a odstranění malých bakteriologických a mechanických nečistot.

Příklad VI

Prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru pouzdra o vnějším průměru 25 mm vnitřním průměru 12 mm a délce 120 mm, s velikostí částic 50 až 90μπι je užíván k ochraně pneumatických průmyslových zařízení.

Příklad VII

Filtrační prvek vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru trubky o vnějším průměru 60 mm, vnitřním průměru 40 mm, délce 500 mm a s velikostí částic 150 až 200 μπι je využíván na automatických výrobních linkách k čištění vody, která ochlazuje výkonové stupně ovládacích přístrojů elektronických svářeček.

Příklad VIII

Element filtrační vyrobený z pórovitého keramického materiálu podle technického řešení ve tvaru duté svíce o vnějším průměru 60 mm, popř. 70 mm, vnitřním průměru 40 mm, a délce 100 mm, s velikostí částic 1 až 5 μπι může být používán jako bakteriologická přepážka zachycující prach ve vzduchu, který se dostává na operační sál moderně zařízených nemocnic.

Průmyslová využitelnost

Pórovitý keramický materiál podle technického řešení je možno využít při široké řadě aplikací v oblasti filtrace kapalin a plynů, při provzdušňování kapalin, a rovněž u katalyzátorů.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Pórovitý keramický materiál, který je spečencem křemenného základu s pojivém na bázi skla, vyznačující se tím, že se hmotnostně skládá ze 70 až 80 % hmotnostních křemene, který je produktem termické proměny křemene za nízkých teplot s obsahem alespoň 80 % tridymitu, dále ze 20 až 30 % hmotnostních skla, které tvoří s křemenem sloučeninu, přičemž částice sloučeniny mají nepravidelný tvar s typickými ostrými hranami, jsou spojeny navzájem na hrotech a hranách, mezi nespojenými povrchovými plochami částic jsou vytvořeny póry, a měrná hmotnost sloučeniny činí 1,20 až 1,45 g/cm³v závislosti na velikosti částic, pohybující se v rozmezí 5 až 500 μπι.
2. Pórovitý keramický materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že sklo je tvořeno směsí pěnového skla a skleněných střepů smíchaných v hmotnostním poměru 4:1.
3. Pórovitý keramický materiál podle nároků la2, vyznačující se tím, že póry tvoří 38 až 45 % objemových z celkového objemu materiálu.