用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料，選用原位合成高純6H-SiC結(jié)晶砂為原料加工而成：首先將原料粉碎整形，得到60-350微米、圓形度大于0.93的顆粒料；采用負(fù)壓引風(fēng)、分級自動(dòng)化控制系統(tǒng)，再次整形后得到160-280微米、圓形度大于0.95顆粒料；利用全自動(dòng)振動(dòng)篩，對顆粒料進(jìn)行二次分級，得到170-230微米的顆粒料；物理除磁、水洗精分后得到170-190微米、190-230微米、圓形度大于0.95的合格微粉料。采用該材料燒結(jié)的碳化硅陶瓷膜可用于多種介質(zhì)的精密過濾、濃縮與氣體分離；耐酸堿性好，機(jī)械強(qiáng)度高；具有良好的耐急熱急冷性能；陶瓷膜自身清潔狀態(tài)好，可適用于無菌處理操作；陶瓷膜使用壽命長，便于清洗再利用。
【專利說明】用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷材料，尤其是涉及一種用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]陶瓷膜也稱CT膜，是固態(tài)膜的一種，具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐高溫、分離過程簡單等眾多優(yōu)勢。目前用于燒結(jié)陶瓷膜的材料種類繁多，如用于燒結(jié)過濾強(qiáng)酸(硫酸、硝酸、鹽酸)、強(qiáng)堿(氫氧化鈉等)和各種有機(jī)溶劑的陶瓷膜的陶瓷材料，用于燒結(jié)耐高溫、具有良好的耐急熱急冷性能的陶瓷膜的陶瓷材料等，由于原料種類多，燒結(jié)出的陶瓷膜會(huì)因原料的性能出現(xiàn)用途單一、制造工藝復(fù)雜多變、成本高且成品率低等缺陷。而現(xiàn)有的碳化硅陶瓷膜由于使用的是磨料級碳化硅原料，燒結(jié)出來的碳化硅陶瓷膜成品率低、空隙率低，孔徑大小不一且分布不均勻，造成陶瓷膜過濾精度達(dá)不到要求，在高溫條件下失去過濾效果，無法使固氣、固液分離，當(dāng)出現(xiàn)壓差后碳化硅陶瓷膜還會(huì)出現(xiàn)變形、裂紋甚至折斷等損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料，使用該專用陶瓷材料燒結(jié)出的碳化硅陶瓷膜可滿足PM2.5固氣固液的分離要求。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料，包括下述加工步驟:
第一步，原料選取:選用原位合成高純6H-SiC結(jié)晶砂為原料，所述高純6H-SiC結(jié)晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度9.3-9.5，韌性值≥70% ；
第二步，粉碎整形顆粒:將上述原料入數(shù)控球磨機(jī)進(jìn)行粉碎整形:控制給料速度2000kg/h,磨體轉(zhuǎn)速28r/min,研磨介質(zhì)球配Φ20:Φ30 = 8:2 ;粉碎整形20-25分鐘,得到D50值60-350微米、圓形度大于0.93的顆粒料；
第三步，氣流整形及一次分級:采用負(fù)壓引風(fēng)、分級自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制給料1300kg/h，轉(zhuǎn)速 25-30 r/min，引風(fēng)量 8000-10000m3/h，再次整形后得到 D50 值 160-280 微米、圓形度大于0.95的顆粒料；
第四步，篩分二次分級:利用全自動(dòng)直線振動(dòng)篩，通過多層篩網(wǎng)對第三步得到的顆粒料進(jìn)行二次分級，得到D50值為170-230微米的顆粒料；
第五步，物理除磁:利用物理磁選的方法除去第四步得到的顆粒料中的磁性物，使顆粒料中的含鐵量< 0.1% ；
第六步，采用溢流沉降方式，將第五步的顆粒料再次分級，得到圓形度大于0.95，表面清潔度達(dá)到85以下，D50值分別為170-190微米和190-230微米的兩種合格微粉料；第七步，脫水:將第六步得到的兩種合格微粉料分別打入離心機(jī)中，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min，使微粉含水量< 10%;
第八步，烘干、包裝:將第七步脫水后的兩種微粉烘干至水分< 0.1%后，即可得到兩種專用的陶瓷材料成品，將其分別包裝入庫即可。
[0005]D50值170-190微米的專用陶瓷材料可用于高溫高壓PM2.5固氣碳化硅陶瓷膜的燒結(jié)制備，D50值190-230微米的專用陶瓷材料則用于固液分離陶瓷膜的燒結(jié)制備。
[0006]所用的原位合成高純6H_SiC結(jié)晶砂的理化指標(biāo)為:
6H-SiC結(jié)晶砂:6H-SIC結(jié)構(gòu)含量大于95%，6H-SiC結(jié)晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度9.3-9.5，韌性值≥70% ；
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用原位合成高純6H-SiC結(jié)晶砂的穩(wěn)定性及耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的特性，通過對粉碎后的顆粒進(jìn)行整形，使其顆粒接近球形，使碳化硅陶瓷膜的燒結(jié)成品率和氣孔率得以顯著提高和改善，燒結(jié)的成品碳化硅陶瓷膜具有以下優(yōu)點(diǎn):可用于多種介質(zhì)的精密過濾、濃縮與氣體分離；耐酸堿性好，可適用于強(qiáng)酸(硫酸、硝酸、鹽酸)、強(qiáng)堿(氫氧化鈉等)和各種有機(jī)溶劑的過濾；機(jī)械強(qiáng)度高，工作壓力可達(dá)16MPa，壓差可達(dá)I MPa;耐高溫，具有良好的耐急熱急冷性能，工作溫度最高可達(dá)950°C ；陶瓷膜自身清潔狀態(tài)好，無毒無味無異物脫落，可適用于無菌處理操作；陶瓷膜使用壽命長，長期使用微孔形貌不會(huì)發(fā)生變化，便于清洗再利用。
【具體實(shí)施方式】
[0007]本發(fā)明所述用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料，包括下述加工步驟:
第一步，原料選取:選用原位合成高純6H_SiC結(jié)晶砂為原料(其中的6H-SIC結(jié)構(gòu)含
量大于95%)，所述高純6H-SiC結(jié)晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度9.3-9.5，韌性值≥70% ;非6H-SIC的普通碳化硅的主要晶型為15R、2H，在高溫環(huán)境不穩(wěn)定(450°C )，可向其它晶型轉(zhuǎn)變，故在高溫環(huán)境下無 法使用；
第二步，粉碎整形顆粒:將上述原料入大型臥式數(shù)控球磨機(jī)(MS1600-3000型風(fēng)掃磨)進(jìn)行粉碎整形:設(shè)定球磨機(jī)給料速度2000kg/h,磨體轉(zhuǎn)速28r/min,研磨介質(zhì)球配Φ20:Φ30 = 8:2 (研磨球的直徑以毫米計(jì));粉碎整形20-25分鐘，得到D50值60-350微米、圓形度大于0.93的顆粒料(圓形度為I的是球形，圓形度越接近I，則顆粒越圓)；
第三步，氣流整形及一次分級:采用FZX-132負(fù)壓引風(fēng)、分級自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)定其給料1300kg/h，轉(zhuǎn)速25-30 r/min，引風(fēng)量8000-10000m3/h，顆粒物料在負(fù)壓場下自動(dòng)進(jìn)料、調(diào)節(jié)、分級、整形，實(shí)現(xiàn)精確分級、精確整形、精確控制，去除D50值160微米以細(xì)顆粒及D50值280微米以粗顆粒，得到D50值160-280微米、圓形度大于0.95的顆粒料(其它分級機(jī)只起到分級作用，無法控制物料圓形度)；
第四步，篩分二次分級:利用全自動(dòng)直線振動(dòng)篩(型號(hào)為JC-525)，通過多層篩網(wǎng)對第三步得到的顆粒料進(jìn)行二次分級，再次去除大顆粒和細(xì)小顆粒，得到D50值170-230微米的顆粒料；
第五步，物理除磁:利用物理磁選的方法除去第四步得到的顆粒料中的磁性物，使顆粒料中的含鐵量< 0.1% ；
第六步，水洗精分:采用溢流沉降方式，根據(jù)物料顆粒大小、形狀不同、在水中的沉降速度不同的特點(diǎn)，大顆粒沉降速度快，小顆粒沉降速度慢，根據(jù)顆粒大小控制水流的速度，將第五步的顆粒料再次分級，去除圓形度小于0.95的顆粒及細(xì)小顆粒，得到圓形度大于
0.95，表面清潔度小于85，D50值分別為170-190微米、190-230微米的兩種合格微粉料；采用水洗精分的好處是可以同時(shí)控制物料粒度分級、圓形度分級及去除表面雜質(zhì)；
D50值170-190微米及D50值190-230微米的微粉料均為專用陶瓷材料，D50值170-190微米的陶瓷材料用于高溫高壓PM2.5固氣碳化硅陶瓷膜的燒結(jié)制備，D50值190-230微米的陶瓷材料則用于固液分離陶瓷膜的燒結(jié)制備；
第七步，脫水:將第六步水洗精分的兩種合格微粉料分別打入離心機(jī)中，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min，使脫水后的微粉含水量< 10% ；
第八步，烘干、包裝:將第七步脫水后的兩種微粉分別采用工業(yè)微波烘干至水分< 0.1%后即可得到兩種專用陶瓷材料成品，利用負(fù)壓封閉式全自動(dòng)直線振動(dòng)篩自動(dòng)篩分包裝入庫即可。`
【權(quán)利要求】
1.一種用于燒結(jié)碳化硅陶瓷膜的專用陶瓷材料，其特征在于:包括下述加工步驟:第一步，原料選取:選用原位合成高純6H-Sic結(jié)晶砂為原料，所述高純6H-SiC結(jié)晶砂中的碳化硅含量≥99%，莫氏硬度9.3-9.5，韌性值≥70% ； 第二步，粉碎整形顆粒:將上述原料入數(shù)控球磨機(jī)進(jìn)行粉碎整形:控制給料速度2000kg/h,磨體轉(zhuǎn)速28r/min,研磨介質(zhì)球配Φ20:Φ30 = 8:2 ;粉碎整形20-25分鐘,得到D50值60-350微米、圓形度大于0.93的顆粒料； 第三步，氣流整形及一次分級:采用負(fù)壓引風(fēng)、分級自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制給料1300kg/h，轉(zhuǎn)速 25-30 r/min，引風(fēng)量 8000-10000m3/h，再次整形后得到 D50 值 160-280 微米、圓形度大于0.95顆粒料； 第四步，篩分二次分級:利用全自動(dòng)直線振動(dòng)篩，通過多層篩網(wǎng)對第三步得到的顆粒料進(jìn)行二次分級，得到D50值170-230微米的顆粒料； 第五步，物理除磁:利用物理磁選的方法除去第四步得到的顆粒料中的磁性物，使顆粒料中的含鐵量≤0.1%； 第六步，水洗精分:采用溢流沉降方式，將第五步的顆粒料再次分級，得到圓形度大于.0.95，D50值分別為170-190微米和190-230微米的兩種合格微粉料； 第七步，脫水:將第六步得到的兩種合格微粉料分別打入離心機(jī)中，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min，使微粉含水量< 10% ； 第八步，烘干、包裝:將第七步脫水后的兩種微粉烘干至水分< 0.1%后，即可得到兩種專用的陶瓷材料成品，將其分別包裝入庫即可。
【文檔編號(hào)】C04B35/565GK103819194SQ201410002513
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月4日
【發(fā)明者】楊東平 申請人:河南晟道科技有限公司