RU2386605C1 - Method of making ceramic filter element from composite material - Google Patents
Method of making ceramic filter element from composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386605C1 RU2386605C1 RU2009104782/03A RU2009104782A RU2386605C1 RU 2386605 C1 RU2386605 C1 RU 2386605C1 RU 2009104782/03 A RU2009104782/03 A RU 2009104782/03A RU 2009104782 A RU2009104782 A RU 2009104782A RU 2386605 C1 RU2386605 C1 RU 2386605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- binder
- ceramic
- bentonite
- granulated
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению пористых керамических материалов, используемых в процессах изготовления фильтрующих элементов для очистки жидких и газообразных сред.The invention relates to ceramic materials science, in particular to the production of porous ceramic materials used in the manufacturing processes of filter elements for cleaning liquid and gaseous media.
Повышенные требования к производительности фильтровальных установок, особенно при фильтрации отходящих горячих промышленных газов, определяют необходимость создания фильтрующих элементов из смесей, позволяющих в результате технологических процессов конструировать структуру материалов готовых изделий с нормируемыми физико-механическими, химическими свойствами и термостойкостью.Increased performance requirements for filter systems, especially when filtering hot industrial exhaust gases, determine the need to create filter elements from mixtures, which, as a result of technological processes, allow to construct the structure of materials of finished products with normalized physical, mechanical, chemical properties and heat resistance.
В мировой практике решение комплекса эксплуатационных характеристик, в некоторых случаях противоречивых в одном изделии, реализуется путем создания композиционных материалов. (RU 2204542, 05.20.2003, US 7244685, 17.07.2007, US 7250126 B2, 31.07.2007, WO 2007021705 A2, 22.02.2007, WO 2007028743 A1, 15.03.2007)In world practice, the solution of a set of operational characteristics, in some cases conflicting in one product, is implemented by creating composite materials. (RU 2204542, 05.20.2003, US 7244685, 07/17/2007, US 7250126 B2, 07/31/2007, WO 2007021705 A2, 02.22.2007, WO 2007028743 A1, 03.15.2007)
Распространенным методом получения пористой, проницаемой керамики является формование смеси, состоящей из фракционированного наполнителя керамической связки, или ее предшественника, технологического связующего с последующей термообработкой при температурах, определенных химическим составом компонентов смеси (Смирнов К.А. Пористая керамика для фильтрации и аэрации. М.: Стройиздат, 1968-196 с.; Могилиевский Е.И. Бурцев В.И. Технология изготовления и испытания керамических фильтров для рафинированиия сплавов. Огнеупоры и техническая керамика №1. М., 2000, с. 43-45, SU 1654290 А1, 07.06.1991; RU 2182568, 20.05.2002; RU 2231504 C1, 27.06.2004).A common method for producing porous, permeable ceramics is the molding of a mixture consisting of a fractionated filler of a ceramic binder, or its predecessor, a technological binder followed by heat treatment at temperatures determined by the chemical composition of the mixture components (K. Smirnov, Porous ceramic for filtration and aeration. M. : Stroyizdat, 1968-196 p .; Mogilievsky EI Burtsev VI Technology of manufacturing and testing ceramic filters for refining alloys. Refractories and technical ceramics and №1 M., 2000, pp 43-45, SU 1654290 A1, 07.06.1991;.. RU 2182568, 20.05.2002; RU 2231504 C1, 27.06.2004).
Технологические параметры изготовления фильтрующих элементов определяются в основном дисперсностью и формой наполнителя, типом керамической связки или ее предшественника, структурной формой компонентов формовочной смеси, возможными объемными изменениями материала при его структурной перестройке или химического взаимодействия компонентов композиционного материала для получения пористого, проницаемого керамического материала целевого назначения.The technological parameters of the manufacture of filter elements are mainly determined by the dispersion and form of the filler, the type of ceramic binder or its precursor, the structural form of the components of the molding mixture, possible volumetric changes in the material during its structural reorganization or chemical interaction of the components of the composite material to obtain a porous, permeable ceramic material for the intended purpose.
Поиск по патентным и информационным периодическим изданиям позволил выявить наиболее близкий к заявляемому объекту по решаемой технической задаче аналог - прототип, включающий получение формовочной смеси, содержащей компоненты, мас.%:A search in patent and informational periodical publications made it possible to identify an analogue closest to the claimed object for the technical task being solved - a prototype, including obtaining a molding mixture containing components, wt.%:
формование и термообработку при температурах 1200оС. (Т.П Салихов, В.В.Кан и др. «Корундовая фильтрующая керамика на фосфатных связках». Стекло и керамика, №8, 2008, с.28-31)molding and heat-treated at temperatures of 1200 ° C (TP Salihov, V.V.Kan et al., "Alumina ceramics filter for phosphate binders." Glass and Ceramics, №8, 2008 s.28-31)
Недостатком известного технического решения является то, что при удовлетворительной прочности получаемых пористых систем, обеспеченных фазовым составом, технологические параметры формирования микроструктуры не позволяют изготавливать крупногабаритные фильтрующие элементы с высокой газопроницаемостью, определяющей фильтрационные процессы в материалах с достигнутой пористостью.A disadvantage of the known technical solution is that, with the satisfactory strength of the resulting porous systems provided with a phase composition, the technological parameters of the formation of the microstructure do not allow the production of large-sized filter elements with high gas permeability, which determines the filtration processes in materials with achieved porosity.
Целью предлагаемого технического решения является разработка способа изготовления керамического фильтрующего элемента из композиционного материала с повышенным коэффициентом газопроницаемости при выбранном фракционном составе наполнителя.The aim of the proposed technical solution is to develop a method of manufacturing a ceramic filter element from a composite material with a high coefficient of gas permeability at a selected fractional composition of the filler.
Для этого в способе изготовления керамического фильтрующего элемента из композиционного материала, включающем приготовление формовочной массы, содержащей фракционированный керамический наполнитель, структурообразующий порошковый и волокнистый компонент, фосфатную связку, высокомолекулярное органическое связующее, сушку, формование изделий, термообработку при температуре 1200±50°С, предварительно изготавливают шихтовую смесь из порошковых структурообразующих компонентов, содержащих серпентинит и окись меди, смесь увлажняют алюмоборфосфатной связкой, вводят фракционированный керамический наполнитель, добавляют связующее в виде порошка декстрина, смесь гомогенизируют, вводят структурно образующую волокнистую компоненту в виде волластонита, увлажняют при следующем соотношении ингредиентов на сухой вес, мас.%:To this end, in a method of manufacturing a ceramic filter element from a composite material, including preparing a molding material containing a fractionated ceramic filler, a structure-forming powder and fiber component, a phosphate binder, a high molecular weight organic binder, drying, molding of products, heat treatment at a temperature of 1200 ± 50 ° C, previously charge mixture is made from powder structure-forming components containing serpentinite and copper oxide, the mixture is moistened with aluminum with an orphosphate binder, a fractionated ceramic filler is introduced, a binder in the form of dextrin powder is added, the mixture is homogenized, a fiber-forming component in the form of wollastonite is introduced, moistened in the following ratio of ingredients to dry weight, wt.%:
полученную шихтовую смесь обезвоживают до влажности 1-1,5% и осуществляют грануляцию, в гранулированную шихтовую смесь вводят связующее OptapixPAF35 и бентонит, получают формовочную массу при следующем соотношении компонентов, мас.%:the resulting mixture mixture is dehydrated to a moisture content of 1-1.5% and granulation is carried out, OptapixPAF35 binder and bentonite are introduced into the granulated mixture, the molding material is obtained in the following ratio, wt.%:
осуществляют вылеживание при комнатной температуре, формовочную массу гранулируют, осуществляют формование заготовок при давлениях ниже деформации гранул, заготовки выдерживают в естественных условиях и осуществляют термообработку.curing is carried out at room temperature, the molding material is granulated, the workpieces are molded at pressures below the granule deformation, the workpieces are kept under natural conditions and heat treated.
Сущность заявляемого технического решения состоит в экспериментально проверенной последовательности операций, не изменяющих функционального назначения компонентов композиционного материала, установленных доверительных концентрационных пределов по химическому составу при организации комплексного процесса получения крупногабаритных, керамических фильтрующих элементов заданной геометрии и массогабаритных характеристик с равномерным распределением структурообразующих элементов пористого проницаемого материала, позволяющей достичь поставленной цели.The essence of the claimed technical solution consists in an experimentally verified sequence of operations that do not change the functional purpose of the components of the composite material, the established concentration limits for chemical composition when organizing the complex process of obtaining large-sized, ceramic filter elements of a given geometry and mass-dimensional characteristics with a uniform distribution of structure-forming elements of a porous permeable material, allowing d Stich goal.
На основании экспериментальных исследований в реализации технического процесса могут быть использованы при получении идентичных характеристик:Based on experimental studies in the implementation of the technical process can be used to obtain identical characteristics:
- керамический фракционный наполнитель используют из ряда электрокорунд, дистенсиллиманит, предварительно термообработанный при температуре 1600±50°С, карбид кремния или их смеси;- ceramic fractional filler is used from a number of electrocorundum, distensillimanite, previously heat-treated at a temperature of 1600 ± 50 ° C, silicon carbide or a mixture thereof;
- декстрин в виде картофельного крахмала холодного набухания марки Solvitose PLV.- dextrin in the form of potato starch cold swelling brand Solvitose PLV.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Процесс использовали для изготовления трубчатых фильтрующих элементов пробирочного типа с размерами h=1050, Dнар=55, dвн =51,5 (мм).The process was used for the manufacture of tubular filter elements of a test tube type with dimensions h = 1050, D nar = 55, d ext = 51.5 (mm).
В процессе изготовления использовали исходные материалы:In the manufacturing process used source materials:
Электрокорунд фракции 125-250 мкмElectrocorundum fractions 125-250 microns
ВолластонитWollastonite
СерпентинитSerpentinite
Окись медиCopper oxide
Декстрин марки Solvitos PLVDextrin brand Solvitos PLV
Алюмоборофосфатное связующее (АБФС)Alumoborophosphate binder (ABFS)
БентонитBentonite
Optapix PAF 35, связующее пленочного типаOptapix PAF 35, film type binder
Вода водопроводная.Water is tap.
Последовательность операций изготовления фильтрующих элементов сохраняли независимо от процентного содержания ингредиентов.The sequence of operations for the manufacture of filter elements was maintained regardless of the percentage of ingredients.
Расчетное количество серпентинита и окиси меди загружали в высокоэнергетический смеситель типа «Айрих» и производили смешивание в течение 2-3 мин. В полученную смесь вводили алюмоборофосфатную связку 70%-ной концентрации и осуществляли гомогенизацию в пределах 3-4 мин с последующим вводом фракционированного электрокорунда и проводили смешивание в течение 5-10 мин.The calculated amount of serpentinite and copper oxide was loaded into a high-energy mixer of the “Airich” type and mixed for 2-3 minutes. An aluminoborophosphate binder of 70% concentration was introduced into the resulting mixture and homogenization was performed within 3-4 minutes, followed by the introduction of fractionated electrocorundum and mixing was carried out for 5-10 minutes.
После добавления связующего в виде порошка декстрина и последующей гомогенизации в течение 3-4 мин полученную порошковую смесь перемещали в Z-образный смеситель, добавляли волластонит и проводили смешивание при одновременном увлажнении водой в течение 30-40 мин. Полученную шихтовую смесь обезвоживали до влажности 1-1,5% путем прокаливания при 120±20°С. При массе шихтовой смеси, равной 10 кг, время обезвоживания составляло 60 мин.After adding a binder in the form of dextrin powder and subsequent homogenization for 3-4 minutes, the resulting powder mixture was transferred to a Z-shaped mixer, wollastonite was added and mixing was carried out while moistening with water for 30-40 minutes. The resulting mixture mixture was dehydrated to a moisture content of 1-1.5% by calcination at 120 ± 20 ° C. With a mass of the charge mixture equal to 10 kg, the dehydration time was 60 min.
Обезвоженную шихтовую смесь подвергали гранулированию путем просева через сито с размером ячейки 1 мм.The dehydrated charge mixture was granulated by sieving through a sieve with a mesh size of 1 mm.
Для получения формовочной массы проводили операцию смешения в Z-образном смесителе гранулированной шихтовой смеси с бентонитом и связующим пленочного типа Optapix PAF 35. Время для получения гомогенной массы составляло 25-30 мин.To obtain a molding mass, the operation of mixing in a Z-shaped mixer a granular charge mixture with bentonite and a Optapix PAF 35 film-type binder was carried out. The time for obtaining a homogeneous mass was 25-30 minutes.
Перед формованием формовочной массы осуществляли ее вылеживание при комнатной температуре в течение 20-24 ч и гранулировали через сито 1 мм.Before molding the molding material, it was aged at room temperature for 20-24 hours and granulated through a 1 mm sieve.
Формование заготовок производили методом гидростатического прессования с использованием эластичных оболочек из полиуретана при общем давлении прессования 15-20 МПа. Полученные заготовки выдерживали в естественных условиях в течение 20-24 ч и подвергали обжигу в воздушной среде при скорости подъема температуры 50-100°с/ч до температуры 1200-50°С с изотермической выдержкой при максимальной температуре 2-3 ч.The blanks were formed by hydrostatic pressing using flexible polyurethane shells with a total pressing pressure of 15–20 MPa. The resulting blanks were kept in natural conditions for 20-24 hours and subjected to calcination in air at a rate of temperature rise of 50-100 ° s / h to a temperature of 1200-50 ° C with isothermal exposure at a maximum temperature of 2-3 hours.
Составы шихтовых смесей, формовочной массы и характеристики материалов фильтрующих элементов представлены в табл.1, 2, 3.The compositions of the charge mixtures, the molding material and the characteristics of the materials of the filter elements are presented in tables 1, 2, 3.
Данные таблицы показывают, что предлагаемый способ позволяет получать структуру пористого материала с высокой проницаемой пористостью. Высокий коэффициент газопроницаемости обеспечивает высокую производительность элементов при небольшом гидравлическом сопротивлении, что повышает надежность эксплуатационных характеристик фильтрующих установок в целом.These tables show that the proposed method allows to obtain the structure of a porous material with high permeable porosity. The high coefficient of gas permeability ensures high performance of the elements with a small hydraulic resistance, which increases the reliability of the operational characteristics of the filtering systems as a whole.
Заявляемый способ осуществляется на стандартном технологическом оборудовании с возможностью получения структуры с заданной проницаемой пористостью, легко контролируется, а технологические параметры гарантируют стабильность качества получаемых изделий.The inventive method is carried out on standard technological equipment with the possibility of obtaining a structure with a given permeable porosity, is easily controlled, and technological parameters guarantee the stability of the quality of the products obtained.
Claims (3)
Керамический наполнитель 70-80
Волластонит 3-8
Серпентинит 5-7
Окись меди 1-4
Декстрин 3-4
АБФС 5-10
Вода сверх 100% 5-10
полученную шихтовую смесь обезвоживают до влажности 1-1,5% и осуществляют грануляцию, в гранулированную шихтовую смесь вводят связующее Optapix PAF 35 и бентонит, получают формовочную массу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шихтовая смесь 95-97
Бентонит 3-5
Связующее
Optapix PAF 35 сверх 100% 8-12
осуществляют вылеживание при комнатной температуре, формовочную массу гранулируют, осуществляют формование заготовок при давлении ниже деформации гранул, заготовки выдерживают в естественных условиях и осуществляют термообработку.1. A method of manufacturing a ceramic filter element from a composite material, comprising preparing a molding material containing a fractionated ceramic filler, a structure-forming powder and fiber component, a phosphate binder, a high molecular weight organic binder, drying, molding the product, heat treatment at a temperature of 1200 ± 50 ° C, characterized in that a charge mixture is preliminarily made from powder structure-forming components containing serpentinite and copper oxide, the mixture is moistened yayut alyumoborfosfatnoy ligament administered graded ceramic filler, a binder is added in the form of dextrin powder mixture is homogenized, injected structurally forming fibrous component in the form of wollastonite, moistened with the following ratio of ingredients on a dry weight, wt.%:
Ceramic Filler 70-80
Wollastonite 3-8
Serpentinite 5-7
Copper oxide 1-4
Dextrin 3-4
ABFS 5-10
Water over 100% 5-10
the resulting mixture mixture is dehydrated to a moisture content of 1-1.5% and granulation is carried out, Optapix PAF 35 binder and bentonite are introduced into the granulated mixture, the molding material is obtained in the following ratio, wt.%:
Blend mixture 95-97
Bentonite 3-5
Binder
Optapix PAF 35 over 100% 8-12
curing is carried out at room temperature, the molding material is granulated, the workpieces are molded at a pressure below the granule deformation, the workpieces are kept under natural conditions and heat treated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009104782/03A RU2386605C1 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Method of making ceramic filter element from composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009104782/03A RU2386605C1 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Method of making ceramic filter element from composite material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386605C1 true RU2386605C1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009104782/03A RU2386605C1 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Method of making ceramic filter element from composite material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386605C1 (en) |
-
2009
- 2009-02-13 RU RU2009104782/03A patent/RU2386605C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
САЛИХОВ Т.П., КАН В.В и др. Корундовая фильтрующая керамика на фосфатных связках. Стекло и керамика, 2008, №8, с.28-31. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190275495A1 (en) | Activated carbon filter articles and methods of making and their use | |
Bose et al. | Sawdust: From wood waste to pore-former in the fabrication of ceramic membrane | |
CN102010222A (en) | Silicon carbide porous ceramic and preparation method thereof | |
JPH10101453A (en) | Production of porous carbon material product and hard porous carbon material product | |
JPH03137073A (en) | Ceramic formed from partially stabilized zirconium and method of its manufacture | |
CN109589912A (en) | A kind of concentration runner adsorbent material and preparation method thereof | |
CN103011893A (en) | Diatomite substrate-shaped ceramic membrane, and preparation method and application thereof | |
WO2009053835A4 (en) | Method of fabricating porous ceramic structures based on calcium phosphates, alumina or zirconia | |
JP2010516608A (en) | Method for producing SiC ceramic porous body | |
RU2015106834A (en) | MULTI-COMPONENT COMPOUNDS OF PLASTIC COMPOSITIONS FOR THE PRODUCTION OF MEDICAL PRODUCTS WITH FUNCTIONAL SURFACE | |
WO2022142168A1 (en) | Low-melting-point porous ceramic material and preparation method therefor | |
RU2386605C1 (en) | Method of making ceramic filter element from composite material | |
Saeidi et al. | Effects of powder activated carbon particle size on adsorption capacity and mechanical properties of the semi activated carbon fiber | |
JP6628885B2 (en) | Method for producing activated carbon, activated carbon and canister | |
CN110903619B (en) | Preparation method of modified PLA cooling material | |
CN110407574B (en) | Calcium zirconate-calcium hexaluminate composite porous ceramic and preparation method thereof | |
CN1821181A (en) | Method for preparing microporous ceramics | |
RU2483043C2 (en) | Method of obtaining porous structure of ceramic material | |
CN106542842B (en) | A kind of preparation method for the Si-O-C macropore ceramics that pore structure is controllable | |
JP2013534505A (en) | Manufacturing method of ceramic material for ceramic material | |
CN115254070A (en) | Composite honeycomb adsorption material capable of being desorbed at high temperature and preparation method and application thereof | |
CN103418350B (en) | A kind of containing charcoal hydrated alumina forming matter and preparation method thereof | |
RU2182846C1 (en) | Ceramic mix for manufacturing porous plate filters and method of manufacture thereof | |
KR20140018270A (en) | Method for producing components by means of powder injection moulding, based on the use of organic yarns or fibres, advantageously together with the use of supercritical co2 | |
JP2012196675A (en) | Adsorbent-containing molded body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120214 |