CN103819194A - 用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料，选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料加工而成：首先将原料粉碎整形，得到60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料；采用负压引风、分级自动化控制***，再次整形后得到160-280微米、圆形度大于0.95颗粒料；利用全自动振动筛，对颗粒料进行二次分级，得到170-230微米的颗粒料；物理除磁、水洗精分后得到170-190微米、190-230微米、圆形度大于0.95的合格微粉料。采用该材料烧结的碳化硅陶瓷膜可用于多种介质的精密过滤、浓缩与气体分离；耐酸碱性好，机械强度高；具有良好的耐急热急冷性能；陶瓷膜自身清洁状态好，可适用于无菌处理操作；陶瓷膜使用寿命长，便于清洗再利用。

Description

用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料

技术领域

本发明涉及陶瓷材料，尤其是涉及一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料。

背景技术

    陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐高温、分离过程简单等众多优势。目前用于烧结陶瓷膜的材料种类繁多，如用于烧结过滤强酸（硫酸、硝酸、盐酸）、强碱（氢氧化钠等）和各种有机溶剂的陶瓷膜的陶瓷材料，用于烧结耐高温、具有良好的耐急热急冷性能的陶瓷膜的陶瓷材料等，由于原料种类多，烧结出的陶瓷膜会因原料的性能出现用途单一、制造工艺复杂多变、成本高且成品率低等缺陷。而现有的碳化硅陶瓷膜由于使用的是磨料级碳化硅原料，烧结出来的碳化硅陶瓷膜成品率低、空隙率低，孔径大小不一且分布不均匀，造成陶瓷膜过滤精度达不到要求，在高温条件下失去过滤效果，无法使固气、固液分离，当出现压差后碳化硅陶瓷膜还会出现变形、裂纹甚至折断等损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料，使用该专用陶瓷材料烧结出的碳化硅陶瓷膜可满足PM2.5固气固液的分离要求。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料，包括下述加工步骤：

第一步，原料选取：选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料，所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度 9.3-9.5，韧性值≥70%；

第二步，粉碎整形颗粒：将上述原料入数控球磨机进行粉碎整形：控制给料速度2000kg/h，磨体转速28r/min，研磨介质球配Φ20:Φ30＝ 8:2；粉碎整形20-25分钟，得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料；

第三步，气流整形及一次分级：采用负压引风、分级自动化控制***，控制给料1300kg/h，转速25-30 r/min，引风量8000-10000m³/h，再次整形后得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95的颗粒料；

第四步，筛分二次分级：利用全自动直线振动筛，通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级，得到D50 值为170-230微米的颗粒料；

第五步，物理除磁：利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物，使颗粒料中的含铁量≤0.1%；

第六步，采用溢流沉降方式，将第五步的颗粒料再次分级，得到圆形度大于0.95，表面清洁度达到85以下，D50 值分别为170-190微米和190-230微米的两种合格微粉料；

第七步，脱水：将第六步得到的两种合格微粉料分别打入离心机中，调节离心机转速3000r/min，使微粉含水量＜10%；

第八步，烘干、包装：将第七步脱水后的两种微粉烘干至水分＜0.1%后，即可得到两种专用的陶瓷材料成品，将其分别包装入库即可。

D50值170-190微米的专用陶瓷材料可用于高温高压PM2.5固气碳化硅陶瓷膜的烧结制备，D50值190-230微米的专用陶瓷材料则用于固液分离陶瓷膜的烧结制备。

所用的原位合成高纯6H-SiC结晶砂的理化指标为：

6H-SiC结晶砂：6H-SIC结构含量大于95%，6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度 9.3-9.5，韧性值≥70%；

本发明的优点在于利用原位合成高纯6H-SiC结晶砂的稳定性及耐高温、耐强酸强碱的特性，通过对粉碎后的颗粒进行整形，使其颗粒接近球形，使碳化硅陶瓷膜的烧结成品率和气孔率得以显著提高和改善，烧结的成品碳化硅陶瓷膜具有以下优点：可用于多种介质的精密过滤、浓缩与气体分离；耐酸碱性好，可适用于强酸(硫酸、硝酸、盐酸)、强碱（氢氧化钠等）和各种有机溶剂的过滤；机械强度高，工作压力可达16MPa ,压差可达1 MPa；耐高温，具有良好的耐急热急冷性能，工作温度最高可达950℃；陶瓷膜自身清洁状态好，无毒无味无异物脱落，可适用于无菌处理操作；陶瓷膜使用寿命长，长期使用微孔形貌不会发生变化，便于清洗再利用。

具体实施方式

本发明所述用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料，包括下述加工步骤：

第一步，原料选取：选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料（其中的6H-SIC结构含量大于95%），所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度 9.3-9.5，韧性值≥70%；非6H-SIC的普通碳化硅的主要晶型为15R、2H,在高温环境不稳定（450℃），可向其它晶型转变，故在高温环境下无法使用；

第二步，粉碎整形颗粒：将上述原料入大型卧式数控球磨机(MS1600-3000型风扫磨)进行粉碎整形：设定球磨机给料速度2000kg/h，磨体转速28r/min，研磨介质球配Φ20:Φ30＝ 8:2（研磨球的直径以毫米计）；粉碎整形20-25分钟，得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料（圆形度为1的是球形，圆形度越接近1，则颗粒越圆）；

第三步，气流整形及一次分级：采用FZX-132负压引风、分级自动化控制***，设定其给料1300kg/h，转速25-30 r/min，引风量8000-10000m³/h，颗粒物料在负压场下自动进料、调节、分级、整形，实现精确分级、精确整形、精确控制，去除D50 值160微米以细颗粒及D50 值280微米以粗颗粒，得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95的颗粒料（其它分级机只起到分级作用，无法控制物料圆形度）；

第四步，筛分二次分级：利用全自动直线振动筛（型号为JC-525），通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级，再次去除大颗粒和细小颗粒，得到D50 值170-230微米的颗粒料；

第五步，物理除磁：利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物，使颗粒料中的含铁量≤0.1%；

第六步，水洗精分：采用溢流沉降方式，根据物料颗粒大小、形状不同、在水中的沉降速度不同的特点，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢，根据颗粒大小控制水流的速度，将第五步的颗粒料再次分级，去除圆形度小于0.95的颗粒及细小颗粒，得到圆形度大于0.95，表面清洁度小于85， D50值分别为170-190微米、190-230微米的两种合格微粉料；采用水洗精分的好处是可以同时控制物料粒度分级、圆形度分级及去除表面杂质；

D50值170-190微米及D50值190-230微米的微粉料均为专用陶瓷材料，D50值170-190微米的陶瓷材料用于高温高压PM2.5固气碳化硅陶瓷膜的烧结制备，D50值190-230微米的陶瓷材料则用于固液分离陶瓷膜的烧结制备；

第七步，脱水：将第六步水洗精分的两种合格微粉料分别打入离心机中，调节离心机转速3000r/min，使脱水后的微粉含水量＜10%；

第八步，烘干、包装：将第七步脱水后的两种微粉分别采用工业微波烘干至水分＜0.1%后即可得到两种专用陶瓷材料成品，利用负压封闭式全自动直线振动筛自动筛分包装入库即可。

Claims (1)

1.一种用于烧结碳化硅陶瓷膜的专用陶瓷材料，其特征在于：包括下述加工步骤：

第一步，原料选取：选用原位合成高纯6H-SiC结晶砂为原料，所述高纯6H-SiC结晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度 9.3-9.5，韧性值≥70%；

第二步，粉碎整形颗粒：将上述原料入数控球磨机进行粉碎整形：控制给料速度2000kg/h，磨体转速28r/min，研磨介质球配Φ20:Φ30＝ 8:2；粉碎整形20-25分钟，得到D50 值60-350微米、圆形度大于0.93的颗粒料；

第三步，气流整形及一次分级：采用负压引风、分级自动化控制***，控制给料1300kg/h，转速25-30 r/min，引风量8000-10000m³/h，再次整形后得到D50 值160-280微米、圆形度大于0.95颗粒料；

第四步，筛分二次分级：利用全自动直线振动筛，通过多层筛网对第三步得到的颗粒料进行二次分级，得到D50 值170-230微米的颗粒料；

第五步，物理除磁：利用物理磁选的方法除去第四步得到的颗粒料中的磁性物，使颗粒料中的含铁量≤0.1%；

第六步，水洗精分：采用溢流沉降方式，将第五步的颗粒料再次分级，得到圆形度大于0.95，D50 值分别为170-190微米和190-230微米的两种合格微粉料；

第七步，脱水：将第六步得到的两种合格微粉料分别打入离心机中，调节离心机转速3000r/min，使微粉含水量＜10%；

第八步，烘干、包装：将第七步脱水后的两种微粉烘干至水分＜0.1%后，即可得到两种专用的陶瓷材料成品，将其分别包装入库即可。