EA005787B1 - Ceramic filtering element and method for production thereof - Google Patents

Ceramic filtering element and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
EA005787B1
EA005787B1 EA200201304A EA200201304A EA005787B1 EA 005787 B1 EA005787 B1 EA 005787B1 EA 200201304 A EA200201304 A EA 200201304A EA 200201304 A EA200201304 A EA 200201304A EA 005787 B1 EA005787 B1 EA 005787B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
replica
ceramic
hollow
walls
porous
Prior art date
Application number
EA200201304A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200201304A1 (en
Inventor
Борис Лазаревич Красный
Андрей Николаевич Кисляков
Константин Петрович Белоус
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2002105355/12A external-priority patent/RU2205057C1/en
Priority claimed from RU2002107477/03A external-priority patent/RU2208001C1/en
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор"
Publication of EA200201304A1 publication Critical patent/EA200201304A1/en
Publication of EA005787B1 publication Critical patent/EA005787B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/061Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances by melting out
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D33/00Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/15Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces
    • B01D33/21Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces with hollow filtering discs transversely mounted on a hollow rotary shaft
    • B01D33/23Construction of discs or component sectors thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to filtering devices, in particular to the structural design of the filtering elements of disc ceramic filters and to methods for the production thereof. In order to increase the performance and the strength of a device, the inventive ceramic filtering element comprises a hollow block made of porous ceramic material whose inside elements are arranged in rows and offset along the arcs of a concentric circle and form with walls (4) a hollow volume (3). The ratio of the radius of the transition line between walls inside the hollow block (1) in the bottom part (6) of a sector element with respect to the radius of said interface line in the top part thereof rages from 0.5 to 0.75. An outlet fitting (7) is connected to the hollow block (1) with the aid of a screw joint provided with a seal (8). The inventive method for producing a ceramic filtering element consists in producing the replication thereof of a mixture of paraffin hydrocarbons, forming a porous blank by compaction and using vibration load, and, in order to protect environment, in removing the material of said replication at a temperature below the inflammability point of paraffin hydrocarbons.

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области фильтрующих устройств, в частности к конструкции фильтрующих элементов дисковых керамических фильтров и способам их изготовления, и может быть использовано при проектировании и изготовлении дисковых керамических фильтров, предназначенных для фильтрации пульп продуктов обогащения на горнообогатительных комбинатах и стоков гальванических производств.The invention relates to the field of filtering devices, in particular, to the design of filter elements of disk ceramic filters and methods for their manufacture, and can be used in the design and manufacture of disk ceramic filters for filtering pulps of enrichment products in mining plants and wastewater from galvanic plants.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В ряде технологических процессов черной, цветной металлургии и горнообогатительной промышленности необходимо применение фильтрующих керамических элементов сложной и особо сложной конфигурации с внутренними сквозными или тупиковыми полостями. При изготовлении таких изделий возникает комплекс технологических параметров, определяющих целостность и эксплуатационные характеристики изготовляемой продукции.In a number of technological processes of the ferrous, non-ferrous metallurgy and mining industry, it is necessary to use filtering ceramic elements of a complex and especially complex configuration with internal through or blind cavities. In the manufacture of such products, a set of technological parameters arises that determine the integrity and operational characteristics of manufactured products.

Из уровня техники известен керамический фильтрующий элемент, содержащий фильтрующий каркас с фильтрующей и внутренней поверхностями, выполненный в виде кругового сектора из пористой керамики с открытыми порами, размеры которых выполнены увеличивающимися в направлении выхода фильтрата, внутренние элементы, формирующие пустотелый объем, и горловину с отводящим патрубком (Патент Украины № 41623 А, МКИ В 01 Ό 29/00, С 04 В 38/00, от 14.11.2000 г.).The prior art ceramic filter element containing a filter frame with a filter and inner surfaces, made in the form of a circular sector of porous ceramic with open pores, the dimensions of which are increasing in the direction of the filtrate outlet, the internal elements forming a hollow volume, and the neck with a discharge pipe (Patent of Ukraine No. 41623 A, MKI B 01 Ό 29/00, C 04 B 38/00, dated November 14, 2000).

Недостаток известного устройства состоит в том, что пересекающиеся каналы формируют внутренние элементы, образующие полый объем, которые в процессе фильтрации практически не участвуют, создавая «мертвые» зоны, приводящие к уменьшению проницаемости керамического тела по фильтрующей поверхности и, как следствие, производительности по кеку.A disadvantage of the known device is that the intersecting channels form internal elements forming a hollow volume, which practically do not participate in the filtering process, creating “dead” zones, which lead to a decrease in the permeability of the ceramic body along the filter surface and, as a result, throughput on the cake.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству является керамический фильтрующий элемент, содержащий пустотелый блок из пористой керамики с радиусами линий сопряжения стенок в верхней и нижней частях, включающий внутренние элементы и горловину с выходным патрубком (см. патент ΌΕ № 3641057, кл. С 04 В 38/00, опубл. 16.06.88 г.).By technical nature, the closest to the proposed device is a ceramic filter element containing a hollow block of porous ceramics with the radii of the mating lines of the walls in the upper and lower parts, including internal elements and the neck with the outlet pipe (see patent No. 3641057, class C 04 In 38/00, published on June 16, 88).

Однако известное устройство, полученное литьем с использованием гипсовой формы, не обеспечивает необходимую производительность, а его конструкция не отличается достаточной прочностью.However, the known device obtained by casting using a plaster mold does not provide the necessary performance, and its design does not differ in sufficient strength.

Известен способ получения пустотелых керамических изделий методом обратных реплик, состоящий в том, что металлическую заготовку в виде будущей полости помещают в слой наполнителя и нагревают в окислительной среде до температуры плавления металла и ниже температуры плавления продукта его окисления. Одновременно с плавлением и окислением происходит впитывание расплавленного металла и образование полости.A known method of producing hollow ceramic products by the method of reverse replicas, consisting in the fact that the metal billet in the form of a future cavity is placed in the filler layer and heated in an oxidizing medium to the melting temperature of the metal and below the melting temperature of the product of its oxidation. Along with melting and oxidation, molten metal is absorbed and a cavity is formed.

Исходным материалом служит алюминий, а также δί, Τι, Ζγ, НТ Наполнитель в виде порошка, волокон, нитевидных кристаллов и содержащий оксид алюминия, церия, гафния, скандия. Окислителями служат газы - воздух, смеси Н22О, СО/СО2 и др. Окисление производят при температуре 850-1450°С (см. патент И8 № 4821875, кл. С04В 33/32, НКИ 264-59, опубл. 09.05.1989 г.).The starting material is aluminum, as well as δί, Τι, Ζγ, NT. Filler in the form of powder, fibers, whiskers and containing aluminum oxide, cerium, hafnium, scandium. Oxidizing agents are gases - air, mixtures of Н 2 / Н 2 О, СО / СО 2, and others. Oxidation is carried out at a temperature of 850-1450 ° С (see patent I8 No. 4821875, CL 04B 33/32, NKI 264-59, publ. 05/09/1989).

Известный способ позволяет получать пустотелые керамические изделия с внутренним уплотненным слоем и неравномерным распределением компонентов, обусловленное нерегулируемыми капиллярными силами пропитки, что приводит к расклинивающим напряжениям внутри оболочки и деградации механических свойств изделий в процессе эксплуатации.The known method allows to obtain hollow ceramic products with an inner compacted layer and uneven distribution of components due to unregulated capillary impregnation forces, which leads to wedging stresses inside the shell and degradation of the mechanical properties of the products during operation.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления керамического фильтрующего элемента, включающий изготовление реплики пустотелого объема, подготовку шихты, содержащей фракционированный керамический наполнитель и связующее, формование пористой заготовки, сушку, удаление материала реплики и обжиг (см. заявку ТР № 1249677, кл. С04В 38/06, опубл. 04.01.1989 г.).Closest to the proposed invention is a method of manufacturing a ceramic filter element, including manufacturing a replica of a hollow space, preparing a mixture containing a fractionated ceramic filler and a binder, molding a porous preform, drying, removing replica material and firing (see application TP No. 1249677, class C04B 38/06, published on January 4, 1989).

Недостатком данного способа является растрескивание изделий при обжиге за счет различного теплового расширения вкладыша и изделия, а также образование газообразных продуктов горения, создающих внутреннее давление, приводящее к деформации стенок изделия, образованию микротрещин, что в условиях фильтрации мелкодисперсных пульп недопустимо. Кроме того, в процессе удаления материала реплики происходит деструкция термопластичных смол и выделение токсичных веществ, загрязняющих окружающую среду.The disadvantage of this method is the cracking of products during firing due to various thermal expansion of the liner and the product, as well as the formation of gaseous combustion products that create internal pressure, which leads to deformation of the walls of the product, the formation of microcracks, which is unacceptable in the conditions of filtration of fine pulps. In addition, in the process of removing replica material, the destruction of thermoplastic resins and the release of toxic substances polluting the environment occur.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В основу изобретения поставлена задача разработки конструкции фильтрующего керамического элемента повышенной производительности и прочности, а также способа его изготовления, обеспечивающего повышенное качество изделия и экологическую безопасность процесса.The basis of the invention is the task of developing the design of a filtering ceramic element of increased productivity and strength, as well as a method for its manufacture, providing improved product quality and environmental safety of the process.

Для решения поставленной технической задачи керамический фильтрующий элемент, содержащий пустотелый блок из пористой керамики с радиусами линий сопряжения стенок в верхней и нижней частях, включающий внутренние элементы и горловину с выходным патрубком, согласно изобретению внутренние элементы расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей и образуют со стенками пустотелый объем, а отношение радиуса линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока в нижней части секторного элемента к радиусу линии сопряжения в верхней его частиTo solve the technical problem, a ceramic filter element containing a hollow block of porous ceramic with radii of the mating lines of the walls in the upper and lower parts, including internal elements and a neck with an outlet pipe, according to the invention, the internal elements are arranged in rows with an offset along the arcs of concentric circles and form the walls are the hollow volume, and the ratio of the radius of the interface line between the walls inside the hollow block at the bottom of the sector element to the radius of the line friction in its upper part

- 1 005787 составляет 0,5-0,75, при этом взаимосвязь выходного патрубка с пустотелым блоком осуществлена резьбовым соединением с герметичным уплотнителем.- 1 005787 is 0.5-0.75, while the relationship between the outlet pipe and the hollow block is made by a threaded connection with a tight seal.

Кроме того, для решения поставленной технической задачи в способе изготовления керамического фильтрующего элемента, включающем изготовление реплики пустотелого объема, подготовку шихты, содержащей фракционированный керамический наполнитель и связующее, формование пористой заготовки, сушку, удаление материала реплики и обжиг, согласно изобретению, реплику изготавливают из смеси углеводородов парафинового ряда, пористую заготовку формуют методом прессования, причем в разъемную прессформу помещают половину расчетного количества шихты, вставляют в прессформу центрирующий шаблон, имеющий форму реплики, производят оттиск на глубину половины толщины реплики, извлекают шаблон и в полученное углубление вставляют реплику, загружают вторую половину расчетного количества шихты, прессуют пористый блок заданной конфигурации и размеров путем давления на верхний пуансон прессформы и его перемещения на расчетную величину, осуществляют вибронагрузку на верхний и нижний пуансоны прессформы, извлекают заготовку, перемещают ее на сушку, материал реплики удаляют при температуре ниже температуры воспламенения углеводородов парафинового ряда и перемещают его на этап повторного использования, а обжиг осуществляют при температуре 1250±50°С.In addition, to solve the technical problem in a method of manufacturing a ceramic filter element, including manufacturing a replica of a hollow space, preparing a charge containing a fractionated ceramic filler and a binder, molding a porous preform, drying, removing the replica material and firing, according to the invention, the replica is made from a mixture hydrocarbons of the paraffin series, the porous preform is molded by pressing, and half of the calculated amount of shear is placed in a releasable mold you insert a centering template in the form of a replica into the mold, imprint it to a depth of half the thickness of the replica, extract the template and insert the replica into the obtained recess, load the second half of the calculated amount of the charge, compress the porous block of a given configuration and size by pressure on the upper mold punch and its movement by the calculated value, vibroload is carried out on the upper and lower mold punches, the workpiece is removed, it is transferred to drying, the replica material is removed at a temperature below the ignition temperature of the hydrocarbons of the paraffin series and move it to the stage of reuse, and firing is carried out at a temperature of 1250 ± 50 ° C.

Особенностью изобретения является то, что вибронагрузку производят в течение 10-15 с, а смесь углеводородов парафинового ряда содержит воск, парафин и озокерит.A feature of the invention is that the vibroload is produced within 10-15 s, and the mixture of hydrocarbons of the paraffin series contains wax, paraffin and ozokerite.

Сущность изобретения по предложенному устройству заключается в том, что выполнение керамического фильтрующего элемента вышеописанным образом придает поверхности фильтрации волновую форму, что интенсифицирует процесс набора кека и его равномерность распределения, что в конечном итоге позволяет обеспечить необходимую ему прочность и производительность.The essence of the invention according to the proposed device lies in the fact that the implementation of the ceramic filter element in the above manner gives the filtering surface a wave shape, which intensifies the process of picking the cake and its uniform distribution, which ultimately allows him to provide the necessary strength and performance.

Сущность изобретения по предложенному способу заключается в том, что при удалении реплики не возникают разрывные разрушающие напряжения, а процесс ее жидкофазного удаления и вторичного использования исключает загрязнение окружающей среды.The essence of the invention according to the proposed method lies in the fact that when removing the replica, breaking tensile stresses do not occur, and the process of its liquid-phase removal and secondary use eliminates environmental pollution.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлен керамический фильтрующий элемент, полученный заявленным способом, а на фиг. 2 - разрез по А-А.In FIG. 1 shows a ceramic filter element obtained by the claimed method, and in FIG. 2 - section along aa.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Способ изготовления керамического фильтрующего элемента включает изготовление реплики пустотелого объема, подготовку шихты, содержащей фракционированный керамический наполнитель и связующее, формование пористой заготовки, сушку, удаление материала реплики и обжиг.A method of manufacturing a ceramic filter element includes manufacturing a replica of a hollow space, preparing a charge containing a fractionated ceramic filler and a binder, forming a porous preform, drying, removing the replica material and firing.

Особенностью технического решения по способу является то, что реплику изготавливают из смеси углеводородов парафинового ряда, пористую заготовку формуют методом прессования, причем в разъемную пресс-форму помещают половину расчетного количества шихты, вставляют в пресс-форму центрирующий шаблон, имеющий форму реплики, производят оттиск на глубину половины толщины реплики, извлекают шаблон и в полученное углубление вставляют реплику.A feature of the technical solution according to the method is that the replica is made from a mixture of paraffin hydrocarbons, the porous preform is molded by pressing, and half the calculated amount of the charge is placed in a releasable mold, a centering template having the shape of a replica is inserted into the mold, an impression is made on the depth of half the thickness of the replica, the template is removed and a replica is inserted into the resulting recess.

Далее загружают вторую половину расчетного количества шихты, прессуют пористый блок заданной конфигурации и размеров путем давления на верхний пуансон прессформы и его перемещения на расчетную величину.Next, load the second half of the estimated amount of the charge, compress the porous block of a given configuration and size by pressure on the upper mold punch and moving it to the calculated value.

После этого осуществляют вибронагрузку в течение 10-15 с на верхний и нижний пуансоны прессформы, извлекают заготовку и перемещают ее на сушку.After that, vibroloading is carried out for 10-15 s on the upper and lower mold punches, the workpiece is removed and it is transferred to drying.

Материал реплики удаляют при температуре ниже температуры воспламенения углеводородов парафинового ряда и перемещают его на этап повторного использования, а обжиг осуществляют при температуре 1250±50°С.The replica material is removed at a temperature lower than the ignition temperature of the hydrocarbons of the paraffin series and transferred to the reuse stage, and firing is carried out at a temperature of 1250 ± 50 ° C.

Смесь углеводородов парафинового ряда может содержать воск, парафин и озокерит.A mixture of paraffin hydrocarbons may contain wax, paraffin and ozokerite.

Пример осуществления способаAn example of the method

1. Для изготовления пустотелых керамических элементов секторного типа с выходным патрубком используются следующие материалы: электрокорунд марок М1, М3, М5, М20, М40, бентонит, связующее - сульфитно-спиртовая бражка (ССБ), воск пчелиный, технический парафин, озокерит.1. The following materials are used for the manufacture of sector-type hollow ceramic elements with an outlet pipe: electrocorundum of grades M1, M3, M5, M20, M40, bentonite, a binder - sulphite-alcohol mash (SSB), beeswax, technical paraffin, ozokerite.

2. Углеводородный материал реплики изготавливали из смеси, состоящей из 10 мас.% воска, 70 мас.% парафина и 20 мас.% озокерита.2. The replica hydrocarbon material was made from a mixture consisting of 10 wt.% Wax, 70 wt.% Paraffin and 20 wt.% Ozokerite.

Компоненты расплавляли в водяной бане до температуры 80-85°С и тщательно перемешивали в течение 40 мин. Изготавливали плоскую матрицу путем заливки гипсовой формы, внутренняя полость которой смачивалась водой. Заливку производили через литник до полного заполнения всего объема. Аналогично отливалась цилиндрическая матрица выходного патрубка с винтовой нарезкой. После охлаждения заготовки извлекались, приливы и литники удалялись. Отлитую плоскую матрицу, имеющую форму кругового сектора, укладывали на полированную металлическую плиту, накладывали трафарет и специальным инструментом вырабатывали фигуры перфорации по геометрии и размерам согласно чертежу.The components were melted in a water bath to a temperature of 80-85 ° C and mixed thoroughly for 40 minutes. A flat matrix was made by pouring a gypsum mold, the inner cavity of which was wetted with water. Filling was carried out through the gate until the entire volume was completely filled. Similarly cast a cylindrical matrix of the outlet pipe with a screw thread. After cooling, the billets were removed, tides and gates were removed. A molded flat matrix having the shape of a circular sector was placed on a polished metal plate, a stencil was applied and a special tool was used to create perforation figures in geometry and dimensions according to the drawing.

3. Для изготовления шихты использовали фракционированный керамический наполнитель в виде электрокорундовых порошков размером М1, МЗ, М5, М20, М40 при равном весовом соотношении. Из3. For the manufacture of the mixture used fractionated ceramic filler in the form of electrocorundum powders of size M1, MZ, M5, M20, M40 with an equal weight ratio. Of

- 2 005787 смеси корундовых порошков, бентонита и ССБ при весовом соотношении 70:23:7, соответственно, изготавливали шихту путем смешивания в Ζ-образной мешалке в течение 30 мин.- 2 005787 a mixture of corundum powders, bentonite and CSP with a weight ratio of 70: 23: 7, respectively, the mixture was prepared by mixing in a Ζ-shaped mixer for 30 minutes.

4. Половину расчетного количества шихты помещали в пресс-форму, выравнивали по поверхности и центрирующим шаблоном производили оттиск контура перфорированной реплики и выходного патрубка, после чего извлекали шаблон. Глубина оттиска соответствовала половине высоты перфорированной реплики и половине диаметра реплики выходного патрубка.4. Half of the calculated amount of the charge was placed in the mold, aligned on the surface and a centering pattern was used to print the contour of the perforated replica and the outlet pipe, after which the template was removed. The depth of the impression corresponded to half the height of the perforated replica and half the diameter of the replica of the outlet pipe.

5. В полученные углубления закладывали реплики и засыпали вторую половину шихты. Шихту выравнивали по поверхности, прикладывали нагрузку на верхний пуансон и перемещали его до момента соприкосновения с засыпкой и производили ступенчатое вибропрессование таким образом, что в первоначальный момент давали усилие прессования 20-30% от конечного (порядка 10-15 кг/см2), подавали вибронагрузку на верхний и нижний пуансоны в течение 10-15 с, а после полного затухания остаточных вибрационных колебаний доводили удельное давление прессования до 50 кг/см2. В результате перемещения пуансона на фиксируемую величину получали монолитный блок полуфабриката секторной формы, а заготовку извлекали из пресс-формы.5. The replicas were laid in the recesses and the second half of the charge was poured. The mixture was leveled on the surface, a load was applied to the upper punch and it was moved until it came into contact with the backfill and stepwise vibrocompression was performed so that at the initial moment the pressing force was 20-30% of the final one (about 10-15 kg / cm 2 ), applied vibration loading on the upper and lower punches for 10-15 s, and after the complete attenuation of the residual vibrational vibrations, the specific pressing pressure was brought to 50 kg / cm 2 . As a result of moving the punch by a fixed value, a monolithic block of a semi-finished product of a sector shape was obtained, and the workpiece was removed from the mold.

6. Полученные блоки выдерживали при комнатной температуре в течение суток и осуществляли сушку. При этом производили низкотемпературную термообработку в две стадии.6. The resulting blocks were kept at room temperature for one day and dried. At the same time, low-temperature heat treatment was carried out in two stages.

На первой стадии в интервале, меньшем температуры воспламенения углеводородов, 55-70°С удаляли материал матрицы при скорости подъема температуры 5°С/ч с изотермическими выдержками по 1520 мин при 55, 63°С и 3 ч при 70°С. На второй стадии вели подъем температуры до 85°С и делали изотермическую выдержку в течение 12 ч для удаления влаги.In the first stage, in the range lower than the hydrocarbon ignition temperature of 55-70 ° C, the matrix material was removed at a temperature rise rate of 5 ° C / h with isothermal holdings of 1520 min at 55, 63 ° C and 3 h at 70 ° C. In the second stage, the temperature was raised to 85 ° C and isothermal exposure was performed for 12 hours to remove moisture.

При низкотемпературной термообработке заготовки устанавливали в поддон под углом 70-80° к вертикали. Выплавленные компоненты собирали в противень для дальнейшего использования в производстве.During low-temperature heat treatment, billets were installed in a pallet at an angle of 70-80 ° to the vertical. Smelted components were collected in a baking sheet for further use in production.

7. Высушенные заготовки с остаточной влажностью 0,1-0,2% помещали на карборундовые плиты и проводили обжиг при температуре 1250±50°С с изотермической выдержкой два часа.7. Dried preforms with a residual moisture content of 0.1-0.2% were placed on carborundum plates and fired at a temperature of 1250 ± 50 ° С with isothermal exposure for two hours.

8. Полученные пустотелые пористые керамические фильтрующие элементы секторного типа подвергали визуальному контролю и испытанию по стандартным и разработанным методикам.8. The obtained hollow porous ceramic filter elements of the sector type were subjected to visual inspection and testing according to standard and developed methods.

Характеристики керамических фильтрующих элементов секторного типа представлены в таблице.The characteristics of sector-type ceramic filter elements are presented in the table.

Таблица 1Table 1

Показатель Index Единица измерения unit of measurement Фильтрующий элемент Filter element Прототип Prototype Полученный по предлагаемому способу Received by the proposed method Толщина фильтрующей стенки Filter wall thickness мкм μm 5000 5000 5000 5000 Средний гидравлический диаметр пор: На фильтрующей поверхности На поверхности выхода фильтрата Average hydraulic pore diameter: On the filter surface On the surface filtrate outlet мкм μm 1,0-1,5 1,0-1,5 1.0-1.5 1.0-1.5 1,5-2,0 30-35 1.5-2.0 30-35 Конструктивная прочность <^сж СГрАСТ. Structural Strength <^ sr SGRAST. МПа MPa 30,0-35,0 0,2-0,25 30.0-35.0 0.2-0.25 65-70 0,6-0,65 65-70 0.6-0.65 Средняя производительность по фильтру Average filter performance л/м2-часl / m 2 - hour 280-320 280-320 530-560 530-560

Данные таблицы показывают преимущество предлагаемого технического решения перед известными.These tables show the advantage of the proposed technical solution over the known.

Это достигнуто комплексом операций и последовательностью их реализации:This is achieved by a set of operations and the sequence of their implementation:

изготовление реплики из смеси углеводородов парафинового ряда позволяет получить материал, состоящий из компонентов, имеющих разную температуру плавления, и тем самым уменьшить влияние увеличения объема реплики при сушке на деформацию пористой заготовки;making a replica from a mixture of hydrocarbons of the paraffin series allows to obtain a material consisting of components having different melting points, and thereby reduce the effect of increasing the volume of the replica during drying on the deformation of the porous preform;

первоначальная загрузка половины расчетного количества шихты необходима для нанесения оттиска контура реплики на глубину, равную половине высоты реплики, что позволяет строго по центру установить реплику в объеме засыпанной шихты и исключить неравномерность деформационных нагрузок при прессовании пористого блока;the initial loading of half the calculated amount of the charge is necessary for applying a replica of the replica contour to a depth equal to half the height of the replica, which allows you to set the replica exactly in the center of the volume of the buried charge and to exclude uneven deformation loads when pressing the porous block;

- 3 005787 перемещение верхнего пуансона пресс-формы на расчетную величину позволяет зафиксировать форму заготовки с определенной пористостью и возможностью перемещения частиц керамического наполнителя под действием вибронагрузок;- 3 005787 moving the upper punch of the mold by the calculated value allows you to fix the shape of the workpiece with a certain porosity and the possibility of moving particles of ceramic filler under the action of vibration loads;

воздействие вибронагрузки на верхний и нижний пуансоны обеспечивает перераспределение частиц керамического наполнителя таким образом, что при обжиге формируются пористые стенки с увеличивающимся размером пор в направлении выхода фильтрата и с минимальным размером пор на фильтрующей поверхности, а оптимальное время воздействия вибронагрузки 10-15 с определено экспериментально;the effect of vibration loading on the upper and lower punches provides a redistribution of particles of the ceramic filler in such a way that porous walls with an increasing pore size in the filtrate exit direction and with a minimum pore size on the filter surface are formed during firing, and the optimal exposure time of the vibration load of 10-15 s is determined experimentally;

процесс сушки обеспечивает на первых этапах удаление материала реплики путем выплавления углеводородных компонентов при разных температурах, практически в интервале 30-80°С, что приводит к постепенной релаксации напряжений, вызванных упругим последействием;the drying process ensures at the first stages the removal of replica material by smelting hydrocarbon components at different temperatures, practically in the range of 30-80 ° C, which leads to a gradual relaxation of stresses caused by the elastic aftereffect;

на втором этапе удаляется влага из связующего компонента шихты, а под действием давления образующего пара в порах удаляются оставшиеся компоненты матрицы (~2-3 мас.%);at the second stage, moisture is removed from the binder component of the charge, and under the influence of the pressure of the forming vapor in the pores, the remaining matrix components are removed (~ 2-3 wt.%);

выплавленные компоненты материала матрицы нагреваются, смешиваются и поступают на вторичное изготовление реплики, что приводит к экономии исходных материалов и отсутствию загрязнения окружающей среды;the melted components of the matrix material are heated, mixed, and fed to the replica secondary manufacturing, which leads to the saving of starting materials and the absence of environmental pollution;

процесс обжига обеспечивает получение пустотелого пористого керамического изделия с необходимыми эксплуатационными характеристиками, а оптимальные температуры термообработки определяются дисперсностью и химическими ингредиентами керамического наполнителя.the firing process provides a hollow porous ceramic product with the necessary performance characteristics, and the optimal heat treatment temperatures are determined by the dispersion and chemical ingredients of the ceramic filler.

Устройство содержит пустотелый блок 1, включающий внутренние элементы 2, которые расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей, пустотелый объем 3, сформированный внутренними элементами 2 и боковыми стенками 4.The device comprises a hollow block 1, including internal elements 2, which are arranged in rows with offset along arcs of concentric circles, a hollow volume 3 formed by internal elements 2 and side walls 4.

Пустотелый блок 1 выполнен из пористой керамики с радиусами К. и г линий сопряжения в верхней и нижней частях 5 и 6 секторного элемента, соответственно.The hollow block 1 is made of porous ceramic with radii K. and g of the pairing lines in the upper and lower parts 5 and 6 of the sector element, respectively.

Кроме того, устройство содержит выходной патрубок 7, соединение которого с пустотелым блоком 1 осуществлено резьбовым соединением с герметичным уплотнителем 8.In addition, the device contains an outlet pipe 7, the connection of which with the hollow block 1 is made by a threaded connection with a tight seal 8.

Особенностью конструкции является то, что отношение радиуса г линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока 1 в нижней части 6 секторного элемента к радиусу К линии сопряжения в верхней его части 5 составляет 0,5-0,75.A design feature is that the ratio of the radius r of the interface line between the walls inside the hollow block 1 in the lower part 6 of the sector element to the radius K of the interface line in its upper part 5 is 0.5-0.75.

Расположение внутренних элементов 2 смещенными рядами по дугам концентрических окружностей придает поверхности фильтрации волновую форму, что интенсифицирует процесс набора кека и его равномерность распределения.The arrangement of the internal elements 2 by displaced rows along arcs of concentric circles gives the filtering surface a wave shape, which intensifies the process of picking the cake and its uniform distribution.

Отношение радиусов г и К линий сопряжения внутри блока ниже 0,5 увеличивает растягивающее напряжение в верхней части секторного элемента в месте сопряжения стенок 4, что приводит к разрушающим нагрузкам ниже прочности материала фильтрующей поверхности при отдувке кека, особенно при фильтровании тонкозернистых продуктов. В результате снижается конструктивная прочность и срок службы фильтрующей поверхности.The ratio of the radii r and K of the conjugation lines inside the block below 0.5 increases the tensile stress in the upper part of the sector element at the interface of the walls 4, which leads to destructive loads below the strength of the material of the filtering surface when blowing cake, especially when filtering fine-grained products. As a result, the structural strength and the service life of the filter surface are reduced.

Отношение радиусов г и К линий сопряжения между стенками 4 внутри блока выше 0,75 уменьшает общую площадь фильтрации и увеличивает интегральную влажность кека, что приводит к увеличению времени сушки.The ratio of the radii r and K of the interface lines between the walls 4 inside the block above 0.75 reduces the total filtration area and increases the integral humidity of the cake, which leads to an increase in the drying time.

Резьбовое соединение патрубка 7 с герметичным уплотнителем 8 увеличивает соединительную связь металлического патрубка 7 с керамическим блоком 1, а герметичный уплотнитель 8 предотвращает снижение давления при отдувке кека при регенерации фильтрующей поверхности.The threaded connection of the nozzle 7 with the hermetic seal 8 increases the connection between the metal nozzle 7 and the ceramic block 1, and the hermetic seal 8 prevents pressure loss during cake blow-off during the regeneration of the filter surface.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При помощи выходного патрубка 7 сектор крепится к пустотелому валу фильтровальной установки. Керамический дисковый фильтр набирается из двенадцати секторов - керамических фильтрующих элементов. При вращении вала фильтрующей установки сектор дискового керамического фильтра частично погружается в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать. В результате отсоса через пустотелый вал начинается процесс фильтрации через пористый пустотелый блок 1 и внутренние элементы 2. Фильтрат собирается в пустотелом объеме 3, образуемом внутренними элементами 2 и боковыми стенками 4 пористого пустотелого блока 1. Поступающий фильтрат удаляется через выходной патрубок 7, сечение которого позволяет выводить в единицу времени объем жидкости не менее объема поступающего фильтрата.Using the outlet pipe 7, the sector is attached to the hollow shaft of the filter unit. The ceramic disk filter is composed of twelve sectors - ceramic filter elements. During the rotation of the filter unit shaft, the sector of the disk ceramic filter is partially immersed in the reservoir for the substance that needs to be filtered. As a result of suction through the hollow shaft, the filtering process begins through the porous hollow block 1 and the internal elements 2. The filtrate is collected in the hollow volume 3 formed by the internal elements 2 and the side walls 4 of the porous hollow block 1. The incoming filtrate is removed through the outlet pipe 7, the cross section of which allows output per unit time the volume of liquid is not less than the volume of the incoming filtrate.

На фильтрующей поверхности пустотелого блока 1 образуется твердый осадок, который удаляется скребком, установленным на позиции входа сектора в резервуар. Очищенный от осадка керамический фильтрующий элемент работоспособен при последующих циклах погружения в резервуар для вещества, которое необходимо отфильтровать.On the filtering surface of the hollow block 1, a solid precipitate forms, which is removed by a scraper installed at the position of entry of the sector into the tank. The ceramic filter element cleaned of sediment is operational during subsequent cycles of immersion in the reservoir for the substance that needs to be filtered.

В результате многократного циклического использования дискового керамического фильтра на фильтрующей поверхности пустотелого блока 1 керамического фильтрующего элемента образуется тонкий слой отфильтрованного осадка, который не удаляется скребком. Этот слой увеличивает гидравлическое сопротивление и приводит к снижению производительности устройства.As a result of repeated cyclic use of a disk ceramic filter, a thin layer of filtered sediment is formed on the filter surface of the hollow block 1 of the ceramic filter element, which is not removed by a scraper. This layer increases the hydraulic resistance and reduces the performance of the device.

В этом случае проводят периодическую регенерацию фильтрующей поверхности пустотелого блока 1 путем обратной продувки регенерирующими компонентами. Через выходной патрубок 7 подают регенерирующий компонент под избыточным давлением в пустотелый объем 3.In this case, periodic regeneration of the filtering surface of the hollow block 1 is carried out by back-flushing with regenerating components. Through the outlet pipe 7 serves the regenerating component under excess pressure in the hollow volume 3.

- 4 005787- 4 005787

Повышенная величина пор на входе регенерирующего компонента мало влияет на гидравлическое сопротивление потоку, и основное давление сосредоточено в областях, расположенных вблизи фильтрующей поверхности пустотелого блока 1, что приводит к интенсификации процесса регенерации. При регенерации внутренние элементы 2 выполняют роль ребер жесткости, увеличивающие прочность конструкции в целом.The increased pore size at the inlet of the regenerating component has little effect on hydraulic flow resistance, and the main pressure is concentrated in areas located near the filtering surface of the hollow block 1, which leads to an intensification of the regeneration process. During regeneration, the internal elements 2 act as stiffeners, increasing the strength of the structure as a whole.

После регенерации керамический фильтрующий элемент используется в последующих многократных цикловых условиях работы в составе дискового керамического фильтра.After regeneration, the ceramic filter element is used in subsequent multiple cyclic operating conditions as part of a ceramic disk filter.

Выполненные сравнительные испытания показали, что применение предлагаемого устройства в сравнении с известным позволяет повысить производительность в 2-2,5 раза при идентичной влажности кека.Comparative tests have shown that the use of the proposed device in comparison with the known one allows to increase productivity by 2-2.5 times with identical cake moisture.

В таблице приведены результаты испытаний прототипа и предлагаемого технического решения при разном соотношении радиусов сопряжений между стенками внутри блока.The table shows the test results of the prototype and the proposed technical solution with a different ratio of the radii of the mates between the walls inside the block.

Таблица 2table 2

Показатель Index Единица измерения unit of measurement Прототип Prototype Соотношение радиусов линий сопряжения The ratio of the radii of the pairing lines 0,5 0.5 0,6 0.6 0,75 0.75 Прочность на сжатие Compressive strength МПа MPa 35 35 50 fifty 55 55 65 65 Конструктивная прочность на изгиб Bending strength кН kN 2,00 2.00 6,8 6.8 7,0 7.0 7,2 7.2 Давление регенерации (разрушающее) Regeneration Pressure (destructive) МПа MPa 0,15 0.15 0,45 0.45 0,5 0.5 0,6 0.6 Влажность кека Cake humidity % % 11,3-12,4 11.3-12.4 И,1 And, 1 и,з of 12,1 12.1

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенные способ и устройство могут найти широкое применение в горнометаллургической промышленности при изготовлении дисковых керамических фильтров, предназначенных для фильтрации пульп продуктов обогащения.The proposed method and device can be widely used in the mining industry in the manufacture of ceramic disk filters designed for filtering pulps of enrichment products.

Claims (4)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Керамический фильтрующий элемент, содержащий пустотелый блок (1) из пористой керамики с радиусами линий сопряжения стенок в верхней и нижней частях (5 и 6), включающий внутренние элементы (2) и горловину с выходным патрубком (7), характеризующийся тем, что внутренние элементы (2), сформированные с использованием удаляемой реплики из смеси углеводородов парафинового ряда, расположены рядами со смещением по дугам концентрических окружностей и образуют со стенками (4) пустотелый объем (3), а отношение радиуса линии сопряжения между стенками внутри пустотелого блока (1) заданной конфигурации и размеров, определяемые разъемной пресс-формой и репликой, в нижней части (6) секторного элемента к радиусу линии сопряжения в верхней его части (5) составляет 0,5-0,75, при этом взаимосвязь выходного патрубка (7) с пустотелым блоком (1) осуществлена резьбовым соединением с герметичным уплотнителем (8).1. Ceramic filter element containing a hollow block (1) made of porous ceramics with radii of the mating lines of the walls in the upper and lower parts (5 and 6), including internal elements (2) and a neck with an outlet pipe (7), characterized in that internal elements (2), formed using a removable replica from a mixture of hydrocarbons of the paraffin series, are arranged in rows with a displacement along the arcs of concentric circles and form a hollow volume (3) with the walls (4), and the ratio of the radius of the interface line between the walls is and a hollow block (1) of a given configuration and size, determined by a detachable mold and a replica, in the lower part (6) of the sector element to the radius of the interface line in its upper part (5) is 0.5-0.75, and the relationship the outlet pipe (7) with the hollow block (1) is threaded to the hermetic seal (8). 2. Способ изготовления керамического фильтрующего элемента, включающий изготовление реплики пустотелого объема, подготовку шихты, содержащей фракционированный керамический наполнитель и связующее, формование пористой заготовки, сушку, удаление материала реплики и обжиг, характеризующийся тем, что реплику изготавливают из смеси углеводородов парафинового ряда, пористую заготовку формуют методом прессования, причем в разъемную пресс-форму помещают половину расчетного количества шихты, вставляют в пресс-форму центрирующий шаблон, имеющий форму реплики, производят оттиск на глубину половины толщины реплики, извлекают шаблон и в полученное углубление вставляют реплику, загружают вторую половину расчетного количества шихты, прессуют пористый блок заданной конфигурации и размеров путем давления на верхний пуансон пресс-формы и его перемещения на расчетную величину, осуществляют вибронагрузку на верхний и нижний пуансоны пресс-формы, извлекают заготовку, перемещают ее на сушку, материал реплики удаляют при температуре ниже температуры воспламенения углеводородов парафинового ряда и перемещают его на этап повторного использования, а обжиг осуществляют при температуре 1250±50°С.2. A method of manufacturing a ceramic filter element, including manufacturing a replica of a hollow space, preparing a charge containing a fractionated ceramic filler and a binder, molding a porous preform, drying, removing replica material and firing, characterized in that the replica is made from a mixture of paraffin hydrocarbons, a porous preform formed by pressing, and in a detachable mold put half the estimated amount of the charge, insert into the mold a centering template having the shape of the replica, an impression is made to a depth of half the thickness of the replica, the template is removed and the replica is inserted into the obtained recess, the second half of the calculated quantity of the charge is loaded, the porous block of the given configuration and size is pressed by pressing the upper mold punch and moving it to the calculated value, carry out vibration loading on the upper and lower punches of the mold, remove the workpiece, move it to drying, the replica material is removed at a temperature below the ignition temperature of the hydrocarbon steam Finns series and move it to step reuse, and firing is performed at a temperature of 1250 ± 50 ° C. 3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что вибронагрузку производят в течение 10-15 с.3. The method according to claim 2, characterized in that the vibration load is produced within 10-15 seconds. 4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что смесь углеводородов парафинового ряда содержит воск, парафин и озокерит.4. The method according to claim 2, characterized in that the mixture of hydrocarbons of the paraffin series contains wax, paraffin and ozokerite.
EA200201304A 2002-03-01 2002-11-26 Ceramic filtering element and method for production thereof EA005787B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105355/12A RU2205057C1 (en) 2002-03-01 2002-03-01 Sector member of disks ceramic filter
RU2002107477/03A RU2208001C1 (en) 2002-03-27 2002-03-27 Method of manufacturing hollow ceramic filter element
PCT/RU2002/000510 WO2003074151A1 (en) 2002-03-01 2002-11-26 Ceramic filtering element and method of the production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200201304A1 EA200201304A1 (en) 2004-08-26
EA005787B1 true EA005787B1 (en) 2005-06-30

Family

ID=27791079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200201304A EA005787B1 (en) 2002-03-01 2002-11-26 Ceramic filtering element and method for production thereof

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002349611A1 (en)
EA (1) EA005787B1 (en)
WO (1) WO2003074151A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487778C2 (en) * 2008-08-04 2013-07-20 ЭнДжиКей ИНСЬЮЛЕЙТОРЗ, ЛТД. Filter for fused metal and method of its production

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104002367B (en) * 2014-05-30 2016-05-18 成都易态科技有限公司 Prepare isostatic pressing mold and the method for sintered porous material filter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4629483A (en) * 1986-01-06 1986-12-16 Refractron Corp. Ceramic filter with plural layers of different porosity
FI77162C (en) * 1987-03-05 1989-02-10 Valmet Paper Machinery Inc FILTERKONSTRUKTION OCH FOERFARANDE FOER BILDANDE AV FILTERKONSTRUKTION.
JP2578176B2 (en) * 1988-08-12 1997-02-05 日本碍子株式会社 Porous ceramic honeycomb filter and method for producing the same
FI912760A (en) * 1991-06-07 1992-12-08 Tamfelt Oy Ab SKIVFILTER OCH FILTERELEMENT FOER SKIVFILTER
DE4330163C2 (en) * 1993-09-07 1996-01-18 Koppe Franz Porous ceramic filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487778C2 (en) * 2008-08-04 2013-07-20 ЭнДжиКей ИНСЬЮЛЕЙТОРЗ, ЛТД. Filter for fused metal and method of its production

Also Published As

Publication number Publication date
EA200201304A1 (en) 2004-08-26
WO2003074151A1 (en) 2003-09-12
AU2002349611A1 (en) 2003-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6582651B1 (en) Metallic articles formed by reduction of nonmetallic articles and method of producing metallic articles
US4056586A (en) Method of preparing molten metal filter
US9556073B2 (en) Process for sintering silicon carbide
US5028036A (en) Filter for molten ferrous metal
KR20080096538A (en) Honeycomb structure, process for producing honeycomb structure, honeycomb filter and process for producing honeycomb filter
GB1575601A (en) Refractory structures for outlet valves for metallurgical vessels
RU2288286C2 (en) Filtering unit for filtration of molten steel and method of manufacture of such unit
US9353014B2 (en) Process for sintering silicon carbide
EP1063005B1 (en) Ceramic membrane
US20050263918A1 (en) Process for the manufacturing of filter elements as well as filter elements obtained in a such process
EP3112048B1 (en) Variable diameter investment casting mold of reticulated metal foams
EA005787B1 (en) Ceramic filtering element and method for production thereof
US4365731A (en) Refractory structures
WO2017189998A1 (en) Process for sintering silicon carbide
US5045111A (en) Filtration of molten ferrous metal
KR920005476B1 (en) Molten metal filter and method for making same
RU2208001C1 (en) Method of manufacturing hollow ceramic filter element
WO2002096533A1 (en) Burping filter
DE4343301A1 (en) Sintered metal particle filter
SU1694312A1 (en) Method of producing monolithic casting molds with use of consumable patterns
CN217561074U (en) Cement clinker lithofacies forming machine
EP0467042B1 (en) Process for producing a gas purging brick with directional porosity and high infiltration resistance for metallurgical vessels
EP0477350B1 (en) Basic refractory lining for a metallurgical vessel and a process for producing such lining
DE102004021729A1 (en) Hollow fiber membrane module
KR101840275B1 (en) Vermiculite Core for Vehicle and Method for Manufacturing thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU