專利名稱：剛玉系列新型微孔陶瓷填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工生產(chǎn)中填料塔用填料。
填料塔是化工生產(chǎn)中通常采用的塔器設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉等特點(diǎn)，在填料塔中除了要設(shè)計(jì)好塔的噴淋裝置和合理的塔內(nèi)件之外，在一定操作條件下選擇好適用的塔填料是填料塔操作質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，根據(jù)填料塔所處理介質(zhì)的性質(zhì)不同，可選用對應(yīng)的適用的材質(zhì)制成的顆粒填料或規(guī)整填料，陶瓷填料、塑料填料和不銹鋼填料經(jīng)常被選作耐腐蝕填料，但因陶瓷填料，塑料填料，不銹鋼填料的表面結(jié)構(gòu)比較光滑，使傳質(zhì)表面的形成和更新都受到了難以克報(bào)的影響，致使塔的處理能力，操作效率都明顯降低，而由不同材質(zhì)的金屬絲綱制成的高效絲綱波紋規(guī)整填料因價格較貴或其它原因也受到限制，因此，有的塔填料的研究者也在從事研究改進(jìn)顆粒填料的表面結(jié)構(gòu)和新型高效填料的篩選工作。
本發(fā)明的目的是篩選出一種具有微孔結(jié)構(gòu)的塔填料，現(xiàn)己篩選出的剛玉系列新型微孔陶瓷填料，它不僅具有良好的耐腐蝕性能，還由于微孔的存在更具有良好的傳質(zhì)表面結(jié)構(gòu)和理想的表面更新速率，提供了從未有過的微孔填料結(jié)構(gòu)，其孔隙率可高達(dá)50％，此外還具有抗壓強(qiáng)度大，不易破碎等特點(diǎn)。
剛玉系列新型微孔陶瓷填料的原料組成為剛玉(包括鉻剛玉、白剛玉、棕剛玉)粘結(jié)劑，濕潤劑和糊精，經(jīng)依次混合均勻，擠壓成型，再經(jīng)干燥、高溫?zé)Y(jié)等工序制得所說的新型微孔陶瓷填料。
本發(fā)明提出的剛玉系列新型微孔陶瓷填料的原料配比敘述如下剛玉系列新型微孔陶瓷填料的主要成份為剛玉(包括鉻剛玉，白剛玉，棕剛玉)，具有強(qiáng)度高，耐腐蝕，耐高溫的特點(diǎn)，因此也是微孔填料的骨架成份，在配料中選用鉻剛玉，白剛玉或棕剛玉中的任何一種均可，也可以任何比例混配，占原料總重量的65～80％(重量分率)，剛玉的粒徑為16目～120目，粒徑的大小和粒徑分布情況均可影響孔隙率的數(shù)值，一般情況下孔隙率可在20～50％之間。
粘結(jié)劑是剛玉系列新型微孔陶瓷填料的基礎(chǔ)原料之一，它是由長石，粘土和滑石粉料混配而成，混配比例為長石50～70％(重量分率)粘土20～40％(重量分率)滑石2～15％(重量分率)，其中長石屬熔劑性原料，在高溫下長石熔融體具有較大的粘度，可以起到高溫?zé)崴茏饔煤透邷啬z結(jié)作用，防止高溫變形，在燒結(jié)過程中起助熔作用；粘土則具有獨(dú)特的可塑性與結(jié)合性，調(diào)水后可塑造成型，燒結(jié)后變得致密堅(jiān)硬，有利于填料坯體的燒結(jié)和機(jī)械強(qiáng)度的提高，粘結(jié)劑在配料中占原料總重的13～20％(重量分率)此外，在配料中還要加入占原料總重的3～8％(重量分率)的糊精，以及占原料總重的3～9％(重量分率)的濕潤劑，在配料中以水玻璃充作濕潤劑。
本發(fā)明提出的剛玉系列新型微孔陶瓷填料的制造工藝過程為先按原料配比稱量好剛玉粉料(可為鉻剛玉，白剛玉或棕剛玉，也可為混配剛玉)、粘結(jié)劑、糊精及濕潤劑，然后將剛玉和粘結(jié)劑混合并拌合均勻；再加入糊精和濕潤劑繼續(xù)拌和均勻，經(jīng)相應(yīng)的模具擠壓成型，制得所需填料的坯體，最后將坯體干燥并入窯經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制得所需填料，再經(jīng)降溫并出窯得到成品。
制造微孔陶瓷填料的干燥和燒結(jié)過程是先將坯體在70℃條件下先行干燥24小時，再在110℃條件下繼續(xù)干燥10小時然后入窯，再以溫速為20℃/小時升溫至1320℃±20℃，燒結(jié)72小時后開始自然降溫，約經(jīng)50小時窯溫降至50℃以下時即可出窯得到所需填料，燒結(jié)全過程約為132小時。
制造微孔陶瓷填料的擠壓成型過程，可以連續(xù)生產(chǎn)也可單件生產(chǎn)，模具的幾何形狀和空間結(jié)構(gòu)決定了填料的類型，目前制得的微孔陶瓷填料的類型有

圖1為拉西環(huán)填料示意圖；其環(huán)高與環(huán)外徑相等，壁厚則根據(jù)環(huán)外徑?jīng)Q定，圖2為長城環(huán)填料示意圖；其環(huán)高與環(huán)外徑相等，壁厚則根據(jù)環(huán)外徑?jīng)Q定，具有4～8個對應(yīng)缺口，缺口寬度與突出部分寬度之比為1∶2，缺口深度為環(huán)外徑的1/4～1/3，圖3為階梯環(huán)填料示意圖；其高度為環(huán)外徑的1/2～2/3，在其下端突出一順勢延伸的擴(kuò)大口，也可視為突臺，其內(nèi)徑與環(huán)外徑相當(dāng)，高度為環(huán)高的1/5～1/4，向環(huán)內(nèi)側(cè)導(dǎo)入的均布翅片為4～6個，壁厚則根據(jù)環(huán)外徑?jīng)Q定，圖4為鮑爾環(huán)填料示意圖；其環(huán)高與環(huán)外徑相等，壁厚則根據(jù)環(huán)外徑?jīng)Q定，在其周邊均布二排向環(huán)內(nèi)側(cè)導(dǎo)入的均布翅片4～6個，開口高度(翅片高)約為環(huán)高的1/5，圖5為多孔空心球填料示意圖；其為一空心球系由二個半球合成，球徑則根據(jù)需要決定，在球體的三維方向各開有一個通過球心的園形通孔，以此為基準(zhǔn)在每一象限間具有三個園孔的球體表面的對稱中心(也就是將球體沿x軸和y軸分別旋轉(zhuǎn)45°的中心位置)也各有一個通過球心的園形通孔，球體表面共有14個孔，(球徑小時則只有三維方向的6個孔)，圖6為矩鞍型填料示意圖；其外形略似馬鞍，其斷面近似為半園形，側(cè)面的內(nèi)緣和外緣的輪廓線為同心園的半園弧，形成一整體略似馬鞍形的結(jié)構(gòu)，圖7～圖9為波紋板填料示意圖；圖7為單片波紋板，圖8為組裝后的俯視圖，圖9為其斷面圖，組裝后的波紋板填料也可以沒有圖示的外圈，板與板之間可通過燒結(jié)予以固定。
由本發(fā)明提出的剛玉系列新型微孔陶瓷填料與原有的以陶瓷、塑料、金屬板為原料生產(chǎn)的填料相比，以拉西環(huán)為例，在流體力學(xué)性能上(表一)在傳質(zhì)性能上(表二)都有了新的突破和提高。
表一
表二 實(shí)施例一取粉體顆粒度為16目～46目的棕剛玉1000克，粘結(jié)劑200克，糊精50克，濕潤劑(水玻璃)60克，先將棕剛玉和粘結(jié)劑混合并充分拌合均勻，然后，再加入糊精和濕潤劑并繼續(xù)拌合均勻，在拉西環(huán)模具內(nèi)擠壓成型制得20×20×3拉西環(huán)填料坯體，先在70℃條件下干燥24小時，再在110℃條件下干燥10小時，置入茂福爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，以溫速為20℃/小時升溫至1320℃經(jīng)72小時燒結(jié)后開始自然降溫，再經(jīng)50小時爐溫降至50℃以下時取出，制得剛玉系列新型微孔陶瓷拉西環(huán)填料。實(shí)施例二取粉體顆粒度為60目～120目的混合剛玉2000克(其中自剛玉1000克，鉻剛玉500克，棕剛玉500克)，粘結(jié)劑460克，糊精160克，濕潤劑(水玻璃)190克，先將剛玉與粘結(jié)劑混合并充分拌合均勻，然后，再加入糊精和濕潤劑并繼續(xù)拌合均勻，經(jīng)在半球形模具內(nèi)擠壓成型，并將二個半球粘合成球，打孔制得直徑為30mm的在三維方向具有φ6通孔的壁厚為6mm的空心球填料坯體，經(jīng)在70℃條件下干燥24小時并置入窯內(nèi)再在110℃條件下繼續(xù)干燥10小時，以溫速為20℃/小時升溫至1300℃，經(jīng)72小時燒結(jié)后開始自然降溫，再經(jīng)50小時窯溫降至50℃以下時出窯，制得剛玉系列新型微孔陶瓷多孔空心球填料。
權(quán)利要求
1.一種具有微孔的剛玉系列新型微孔陶瓷填料，它的組成為16目～120目的65～80％(重量分率)的剛玉(指鉻剛玉，白剛玉和棕剛玉中的任何一種或由上述三種剛玉以任意比例混合的混配剛玉)，13～20％(重量分率)的由長石，粘土和滑石粉料混配而成的粘結(jié)劑，3～8％(重量分率)的糊精和3～9％(重量分率)的濕潤劑(水玻璃)，先將剛玉和粘結(jié)劑混合并拌合均勻，再依次加入糊精和濕潤劑拌合均勻，經(jīng)模具擠壓成型得到填料坯體，在70℃下干燥24小時，再在110℃下繼續(xù)干燥10小時后置入窯內(nèi)，以溫速為20℃/小時升溫至1320±20℃，燒結(jié)72小時后開始自然降溫，當(dāng)窯溫約經(jīng)50小時降至50℃以下即可出窯，燒結(jié)全過程約為132小時左右，所制得的剛玉系列新型微孔陶瓷填料有拉西環(huán)，長城環(huán)，階梯環(huán)、鮑爾環(huán)、多孔空心球，矩鞍和板波紋填料，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的剛玉系列新型微孔陶瓷填料，其中所說的由長石，粘土和滑石混配而成的粘結(jié)劑其重量組成為；長石，50～70％(重量分率)粘土 20～40％(重量分率)滑石 2～15％(重量分率)。
全文摘要
本發(fā)明篩選出一種具有微孔結(jié)構(gòu)的剛玉系列新型微孔陶瓷填料，它不僅具有良好的耐腐蝕性能，抗壓強(qiáng)度大，不易破碎等特點(diǎn)，還由于微孔的存在具有良好的傳質(zhì)表面和理想的表面更新速率，孔隙率可達(dá)50％，其原料組成為剛玉(包括鉻剛玉，白剛玉和棕剛玉)，粘結(jié)劑，糊精和濕潤劑，經(jīng)混合拌勻，擠壓成型，干燥，高溫?zé)Y(jié)制得剛玉系列新型微孔陶瓷填料，計(jì)有拉西環(huán)、長城環(huán)、階梯環(huán)、鮑爾環(huán)、多孔空心球，矩鞍及板波紋填料。
文檔編號C04B38/00GK1117033SQ95106390
公開日1996年2月21日 申請日期1995年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月14日
發(fā)明者吳連華 申請人:吳連華