專利名稱：微孔陶瓷過濾基板及制備方法
技術領域：
本發(fā)明是關于對固液分離抽吸干燥例如礦山精礦脫水用微孔陶瓷過濾基板及制備方法的改進。
背景技術：
漿體物料固液分離，及抽吸干燥用中空結構微孔陶瓷過濾基板，早期采用注漿成型，如美國專利US4863656、US4981589和中國專利98111184.X等所述，它是通過在吸水模內注漿得到具有中空結構的陶瓷過濾基板，并在中空腔內充填支撐顆粒，經(jīng)燒結而成，然后再在其表面施加過濾表層。注漿成型雖然可以得到整體結構的中空過濾板，但注漿成型的不足是為保證過濾板有足夠的機械強度，通常需采用較小粒徑的陶瓷微粒，這樣所得微孔細小，會造成過濾板濾水阻力增大；其次，注漿方法成型只能得到周壁面基本相等的中空體，由于受抽吸壁厚限止，兩側壁顯得相對較薄，轉入側壁抗張強度較低，在使用過程中往往會造成過濾板根部發(fā)生開裂甚至折斷；再就是，中空支撐是為顆粒堆積支撐，排水阻力較大，影響過濾效率和產能。
后來，人們又將注漿成型改為分片模壓成形、將兩片對合粘接獲得中空結構的過濾板，即通過模壓得到一面帶凸起支撐肋、一面為平面的微孔陶瓷單片(圖1)，而后將兩片對合粘結。其工藝流程為配料——模壓單片——燒成——平面加工…………粘接——裝配附件；或配料——模壓單片——粘接——燒成——平面加工…………裝配附件，如中國專利CN01114048.8及CN01241404.2所述微孔陶瓷過濾板，就是通過基體材料混合攪拌模壓成扇形微孔陶瓷單片，干燥、對合粘結，燒成，噴涂過濾層、再干燥、燒成。對合粘結中空過濾板的不足是生產工藝流程較長，生產效率不高，尤其是對合粘結不僅工效低下，而且還會造成諸多缺陷，如粘接劑用量和粘接壓緊力不均勻，會造成基體的開裂；內部多余粘結劑會在凸起支撐肋側面產生毛糙凸出，占據(jù)流道增加排水阻力。其次，模壓單片為一面有凸起支撐肋的不對稱薄片結構，而陶瓷產品的不對稱結構在干燥過程中極易引起變形，實際統(tǒng)計泥坯單片燒成前變形約在15％左右(過濾板要求高平整度)，并且燒成過程中，不對稱結構還會出現(xiàn)變形，其燒成變形率約為5％-10％，因此產品綜合得率一般只有85％左右。再就是，粘結產品在使用過程中，還容易發(fā)生粘接力不強而開裂，此類開裂約占5％左右，并且不對稱結構，抗抽吸交變應力疲勞強度低，使用壽命短。另外，單片對合過濾板，如需改變中空內部流道，則需重新設計、加工模板，生產靈活性低。
中國專利1486212A公開了一種采用模壓方式，且不用粘合工藝生產陶瓷過濾板，特點是在模壓時，陶瓷混合物中設置至少一個用于所希望凹入?yún)^(qū)域的芯部材料，壓制成坯，然后經(jīng)1150-1550℃燒結，使用于凹入?yún)^(qū)域的芯部材料被燃盡，從而得到基本上連續(xù)的過濾表面及所需中空流道。然后通過浸漿、噴射、澆注方式獲得過濾工作層，再次經(jīng)1150-1550℃燒結，得到燒結多微孔層。然而該專利公開的凹入?yún)^(qū)占位芯部材料，為基本無壓縮的(基片在10-150巴壓力下被壓制時，芯部材料保持其剛性)的有機或無機材料，并且需用一個以上芯部材料填芯占位。這樣在過濾板壓制成型時，由于芯部材料在所需壓制成型壓力下基本不可壓縮，因芯部材料支撐，芯部材料厚度方向的陶瓷材料較小或不被壓縮，這樣就會造成過濾板有芯部材料凹面處密度顯而易見增大，而周圍連接部位(流道間凸起、及兩側連接面)密度明顯較小，造成基板整體密度存在較大差異。特別是兩過濾板面連接部位疏松密度低，不僅會降低連接部位的強度，進而嚴重影響基板整體機械強度，在工作過程中，抽吸及反沖交變應力，易發(fā)生疲勞開裂而報廢；而且還有可能在燒結過程中，因過濾板各部分密度不同，而發(fā)生變形、甚至發(fā)生開裂，造成生產成品率的降低。此外，過濾板密度不均勻，還會造成吸漿過程中，密度大的部位孔道小而少，密度小的部位孔道多而大，造成過濾板表面濾餅不均勻，反復使用后易使密度大部位造成堵塞而失去工作能力。其次，實際過濾板內部流道較多，多個芯部材料孤立放置占位，不僅放置較復雜，而且難以確保成型的同一平面，這樣就會導致過濾板內部凹陷流道水平高低不統(tǒng)一，不僅影響排水通暢，影響有效過濾分離，還會造成過濾板厚度高低不平整，不僅同樣會影響過濾基板強度，而且在燒結過程中還會因厚薄不均而產生開裂損壞，影響生產成品率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種不僅制作工藝簡單，而且生產效率和產成品率高，整體結構強度好，抗疲勞能力強，使用可靠、壽命長，內部流道更改容易的微孔陶瓷過濾基板。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述微孔陶瓷過濾基板的制備方法。
本發(fā)明第一目的實現(xiàn)，主要改進是選擇采用具有壓縮變形大、變形恢復小、且在高溫中能分解或降解，并加工有眾多通孔或槽的鏤空花板，作為過濾基板整體模壓成型時形成中空流道及支撐的填芯板，在成型時鏤空填芯板孔或槽部位形成凸起連接支撐，無孔或槽部位為設計流道占位，燒成過程填芯板分解消失，從而獲得具有與填芯板鏤空花型相反的、并有眾多凸起連接支撐的中空流道，及無對接縫整體結構的微孔陶瓷過濾基板，克服注漿成型過濾基板或單片模壓對合粘結過濾基板，及采用一個以上基本無壓縮填芯整體模壓的不足。具體說，本發(fā)明微孔陶瓷過濾基板，包括有一對相對微孔抽吸壁組成的中空體，所說抽吸壁內側面有多個同種材質凸起的支撐條或塊支撐連接，其特征在于中空過濾基板為有散點凸起支撐的無對接縫整體結構。
本發(fā)明微孔陶瓷過濾基板的制備，包括向模具中鋪放成型泥料，合上上模，加壓成型，干燥、燒成，其特征在于先向模具中敷放單面成型泥料刮平，放入壓縮變形大、變形恢復小、在高溫中能分解或降解，并有眾多通孔或槽的鏤空獨塊整體型芯，再敷放余下成型泥料，合模加壓成型，干燥、燒成。
本發(fā)明在成型泥料中放置壓縮變形大、變形恢復小、在高溫中能分解或降解的鏤空占位獨塊整體型芯，泥料經(jīng)壓力成型，占位型芯同時被壓縮，并產生不可逆轉形變，留于陶瓷過濾板泥坯中，其上通孔或槽中泥料及四周泥料被與板面相同壓縮，構成凸起連接上下板片支撐及周面連接，型芯實體部分為設計流道占據(jù)相應空間，在燒成過程中填充型芯受熱分解或碳化，從而形成基面在同一水平面上的內凹排水通道。過濾板內部支撐或流道形狀，則由填充型芯板鏤空花型決定，可以根據(jù)所需流道任意改變。
本發(fā)明所說壓縮變形大、變形恢復小、在高溫中能分解或降解的占位型芯，是指只要符合能在外力作用下具有較大壓縮變形、變形殘留量大(復原性小)、并在陶瓷燒成溫度內可分解或燒失(最終殘留物少)的材料，例如但不限于如各種由聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯等制成的泡沫塑料(例如發(fā)泡聚苯乙烯EPS，發(fā)泡聚乙烯EPE)，硬泡海綿，各種氈片等有機材料。本發(fā)明中優(yōu)選采用發(fā)泡聚苯乙烯或發(fā)泡聚乙烯，具有材料易得，價格低，成型加工性好，可直接制成占位填芯花板，且成型規(guī)整，尤其是彈性模量小(可壓縮性好)，范性變形大(恢復性小，壓縮后基本不會還原損傷成型板)。所說填充占位鏤空花板整體型芯，為在板材上加工挖孔/槽形成鏤空花板，其鏤空處即為成型泥料占據(jù)形成凸起支撐。既方便成型，又有利于保持過濾板支撐層厚度及流道水平均勻一致。所說占位型芯厚度，較好是取相近于所需成型流道高度*成型壓縮倍率，如成型泥料壓縮比為2.2倍，成型后所需流道高度為4.4mm，則填充型芯厚度可取9.7mm左右，但此值并非精確極值，適當大于或小于，同樣能達到占位形成中空流道。
考濾到填充型芯在燒失過程中產生揮發(fā)性氣體，如集中短時排出，氣體脹力有可能造成坯體產生裂紋，本發(fā)明成型產品燒成，升溫初期宜采取緩慢升溫燒成方式，使填充型芯緩慢氣化排出，其初期升溫燒成速率較好控制在10-20℃/小時，并在升至350-400℃左右保溫2小時，以使填充型芯充分分解揮發(fā)，可有效避免型芯揮發(fā)過快使產品產生微裂紋。
本發(fā)明微孔陶瓷過濾基板，由于采用可分解或碳化及可壓縮、范性變形大，恢復力小的整體占位鏤空花板型芯，一次模壓成型的有散點凸起支撐的無對接縫整體結構，替代現(xiàn)有技術兩片分別模壓粘接陶瓷過濾基板，不僅保留了原壓制過濾板強度高，排水流道阻力小等優(yōu)點；而且具有一整體結構強度好，抗抽吸交變應力抗疲勞度大大提高，可延長過濾板使用壽命；二整體壓制對稱結構，在干燥、燒成過程中形變小，成品率高，成品率可以達到95％以上；三可分解或碳化整體占位鏤空花板型芯模壓一次成型，經(jīng)解剖基板厚度均勻一致，各流道尺寸均勻、規(guī)整，高低劃一在同一基面，流體阻力小，排水通暢，可保證吸出的水能順暢排出；四生產工藝流程短，填芯占位花板放置簡單，生產效率高，可以提高生產工效約30-50％，節(jié)約人力、物力，材料消耗，產品生產成本低；五改變流道簡單，不需要重新制作新的模型，只需改變填充型芯鏤空花板鏤空花型，生產靈活性高。本發(fā)明微孔陶瓷過濾基板，不僅無對接縫，而且中空內部支撐呈散點分布，并且凸起支撐及連接側面密度與板片面一致、密實，為與過濾板一體的相間條、塊，不僅流道面積大，支撐分布好，過濾能力強，這是本發(fā)明過濾基板區(qū)別于現(xiàn)有模壓或注漿陶瓷過濾基板的一個最大區(qū)別特征。
尤其是填充可壓縮變形、彈性恢復小整體鏤空花板，使得花板鏤空部位及周圍連接凸起部分陶瓷材料，能與基板一樣被緊密壓實，基板整體致密度一致，強度高，克服了現(xiàn)有技術中國專利1486212A采用至少一個基本無壓縮芯部材料成型帶來的不足，散點鏤空花板占位填芯，所得過濾板不僅內凹流道相互貫通，面積大，基面在同一平面上，更有利于水的快速排出，過濾板面密度均勻，過濾能力差的支撐部面積小，濾板表面濾餅形成均勻，反洗均一、效果好，過濾能力強；而且過濾板強度高，抗抽吸交變應力能力強。
以下結合一個具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。


圖1為已有技術單片模壓截面示意圖。
圖2為本發(fā)明模壓成型截面示意圖。
圖3為本發(fā)明一個具體占位型芯鏤空花板示意圖。
具體實施例方式
實施例參見圖2，首先向下模4內鋪放約2/5的成型泥料6鋪平，然后放入聚苯乙烯泡沫開孔/槽花板3，花板呈散點狀鏤空7(圖3)，再鋪放約1/5的泥料(填滿花板鏤空部分)，鋪放余下的2/5成型泥料，刮平，合上上模2加壓成型。干燥后，初期以15℃/小時升溫速率加溫，至350℃左右時保溫約2小時，然后按原有燒成曲線燒成得到有散點凸起支撐、內凹流道基面在同一平面上的中空過濾基板。磨削加工平面，施加過濾工作層，即得過濾板。成型上下模周圍有?？?，底部有頂推板5。
實施例中每次加入成型泥量，僅是一種相對約量并非精確值，隨著操作熟練程度，完全可由經(jīng)驗確定、完成，并且第二次泥料與第三次泥料可以合并成一次加入。
權利要求
1.微孔陶瓷過濾基板，包括有一對相對微孔抽吸壁組成的中空體，所說抽吸壁內側面有多個同種材質凸起的支撐條或塊支撐連接，其特征在于中空過濾基板為有散點凸起支撐的無對接縫整體結構。
2.根據(jù)權利要求1所述微孔陶瓷過濾基板，其特征在于所說抽吸壁內側面內凹流道基面在同一平面上。
3.根據(jù)上述權利要求所述微孔陶瓷過濾基板的制備，包括向模具中鋪放成型泥料，合上上模，加壓成型，干燥、燒成，其特征在于先向模具中敷放單面成型泥料刮平，放入壓縮變形大、變形恢復小、在高溫中能分解或降解，并有眾多通孔或槽的鏤空獨塊整體型芯，再敷放余下成型泥料，合模加壓成型，干燥、燒成。
4.根據(jù)權利要求3所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于所說型芯為發(fā)泡聚苯乙烯或發(fā)泡聚乙烯。
5.根據(jù)權利要求3或4所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于所說鏤空花板為散點狀鏤空。
6.根據(jù)權利要求3或4所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于所說型芯厚度為相近似于成型流道高度*成型壓縮倍率。
7.根據(jù)權利要求5所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于所說型芯厚度為相近似于成型流道高度*成型壓縮倍率。
8.根據(jù)權利要求3所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于燒成初期升溫速率為10-20℃/小時。
9.根據(jù)權利要求8所述微孔陶瓷過濾基板的制備方法，其特征在于升溫至350-400℃時保溫2小時。
全文摘要
本發(fā)明是關于對漿體物料固液分離，及抽吸干燥，例如礦山精礦脫水用微孔陶瓷過濾基板及制備方法的改進，其特征是在成型陶瓷泥料中放置可壓縮變形及燒失的鏤空獨塊整體填充型芯，經(jīng)一次壓制成型，通過燒成使填芯分解或碳化，從而獲得具有散點凸起支撐中空整體結構過濾基板。本發(fā)明較現(xiàn)有技術，不僅保留了原壓制過濾板強度高，排水流道阻力小等優(yōu)點；而且具有整體密度均勻一致，結構強度好，使用壽命長；在干燥、燒成過程中形變小，成品率高，成品率可以達到95％以上；流道尺寸均勻、規(guī)整，流體阻力小，排水通暢；生產工藝流程短、生產效率高，可以提高生產工效約30－50％，節(jié)約人力、物力，材料消耗，產品生產成本低；改變流道簡單，生產靈活性高。
文檔編號B01D33/15GK1765463SQ20051010658
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月9日 優(yōu)先權日2005年8月18日
發(fā)明者汪伯川, 馮家迪, 何衛(wèi)平 申請人:江蘇省宜興非金屬化工機械廠