專利名稱：多孔陶瓷濾芯的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔陶瓷制品的制造方法，更具體地涉及添加造孔劑工藝制造凈水器多孔陶瓷濾芯的方法。
背景技術(shù)：
添加造孔劑工藝制造多孔陶瓷是在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定空間，然后通過燒結(jié)，造孔劑氣化或氧化離開基體成為氣孔而得到多孔陶瓷。配料組成一般以石英、氧化鋁粉、堇青石、碳化硅等為基體材料，以長石、粘土等組成的低共熔組合物為結(jié)合劑，以活性炭、鋸木屑等作為造孔劑，此外還需要一定量的粘結(jié)劑使物料易于成型。
多孔陶瓷作為過濾、分離、吸音、催化劑等在各領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，不同用途對多孔陶瓷的孔徑、抗折強(qiáng)度、氣孔率、耐高溫性能等指標(biāo)各有不同的要求。凈水器陶瓷濾芯主要用于純水或食用水的過濾，一般只在常溫使用，對強(qiáng)度和耐高溫性能的要求較低，在產(chǎn)品性能上要求在保證過濾精度的前提下，應(yīng)當(dāng)有盡可能大的過濾速度和盡可能低的制造成本。然而，按現(xiàn)有技術(shù)，由于配方復(fù)雜、煅燒時(shí)間長或燒結(jié)成品率低，凈水器陶瓷濾芯的制造成本明顯過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低燒結(jié)溫度、低成本制造小孔徑凈水器濾芯的方法。
本發(fā)明方法包括以下步驟A.配制配料配料組成和含量(重量)為基體材料60～70％、熔塊5～12％、谷物淀粉20～30％，其中，基體材料是石英粉、麥飯石粉、氧化鋁粉、碳化硅粉、莫來石粉或堇青石粉，熔塊的組成和含量(重量)為SiO260～80％，Al2O31～10％，CaO 2～10％，MgO 0～5％，Na2O 5～15％，K2O 0～5％。
B.加水球磨在上述配料中按配料總重量1∶0.4～0.7的比例加水，球磨10～16小時(shí)形成漿料，球磨后漿料細(xì)度最好控制在過320目篩后篩余2％以下。
C.真空除泡將球磨后的漿料置于真空中除去氣泡。
D.成型制取素坯并干燥素坯將除去氣泡后的漿料按成品的形狀要求成型成為素坯，然后將素坯曬干或在低于100℃下烘干。
E.煅燒素坯煅燒素坯過程爐膛采用如下程序控制溫度在室溫～200℃間溫度升高速度1.1～1.8℃/分鐘，200～600℃間溫度升高速度為1.6～2.7℃/分鐘，600～700℃間溫度升高速度0.6～1.1℃/分鐘，700℃以上以1.3～2.7℃/分鐘的速率升高溫度至終點(diǎn)1000～1200℃，在終點(diǎn)溫度下保溫0.5～1.5小時(shí)。
在煅燒素坯過程中，爐膛在室溫～700±20℃間爐膛采用缺氧干餾方式煅燒素坯，然后向爐膛通入空氣對素坯進(jìn)行氧化煅燒。
本發(fā)明中，熔塊是將含有上述成分的天然礦物和/或化工原料混合，在1300℃共熔，水淬而成。其優(yōu)選的組成和含量(重量)為SiO267.5～74.1％，Al2O32.8～9.5％，CaO 7.5～8.8％，MgO 0.5～2.1％，Na2O 9.3～12.4％，K2O1.4～4.5％。
谷物淀粉最好選擇玉米粉、米粉、面粉、高粱粉中的一種或多種。
本發(fā)明可以將球磨后的漿料干燥至含水率10～14％(重量)，在輪輾機(jī)輾壓造粒，在液壓機(jī)中用鋼模沖壓成型制取素坯。
本發(fā)明也可以在漿料中按漿料總重量0.1～2％的比例加入45～50％(重量)Na2SiO3水溶液、40～45％(重量)Na2CO3水溶液或30～35％(重量)NaOH水溶液，均勻混合后將漿料澆注在石膏模具中，脫水成型制取素坯。
本發(fā)明中，煅燒素坯過程中室溫～700℃爐膛的控溫程序優(yōu)選為在室溫～200℃間溫度升高速度1.2～1.6℃/分鐘，200～600℃間溫度升高速度為1.7～2.3℃/分鐘，600～700℃間溫度升高速度0.7～0.9℃/分鐘。在700℃～終點(diǎn)溫度間爐膛的溫度升高速率優(yōu)選為1.4～2℃/分鐘。
本發(fā)明以谷物淀粉作為造孔劑和粘結(jié)劑，可使用注漿或沖壓成型方法制成形狀復(fù)雜的制品，制品尺寸精度高，結(jié)合劑采用預(yù)制的熔塊，簡化配方，適應(yīng)多種基體材料，燒成溫度低，成品率可達(dá)90％，是一低成本的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明制造的產(chǎn)品孔徑2～20μm，氣孔率50～55％，抗折強(qiáng)度10Mpa左右，過濾速度16～20ml/hr·cm2(水位落差200mm)，除菌率97～99％，符合凈水器濾芯的使用要求，較好解決陶瓷濾芯小孔徑大滲透量的矛盾。本發(fā)明可通過基體材料和谷物淀粉的粒徑調(diào)節(jié)成品的孔徑。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取石英粉66kg、熔塊8kg和米粉26kg，加入43kg水和0.8kg濃度50％(重量)的水玻璃溶液，在球磨機(jī)中球磨16小時(shí)左右，球磨后漿料細(xì)度控制在過320目篩后篩余小于0.5％。漿料在真空中除去氣泡，在石膏模具中注漿成型制成素坯，曬干。將素坯置于常壓燒成爐中，爐膛以1.3℃/分鐘的速度升高溫度至200℃，后以2℃/分鐘的速度升高至600℃，再以0.8℃/分鐘的速度升高至700℃。爐膛在700℃前以缺氧干餾方式加熱素坯，700℃后向爐膛通入預(yù)熱的空氣讓素坯中的可燃物質(zhì)燃燒，同時(shí)控制溫度，以1.8℃/分鐘的速度升高至1020℃，在1020℃下保溫1小時(shí)后冷卻，再經(jīng)后加工成為成品。所得產(chǎn)品外觀潔白，平均孔徑2μm，最大孔徑5μm，氣孔率50.3％，過濾速度16ml/hr·cm2(水位落差200mm)，抗折強(qiáng)度7.4Mpa左右。其中，熔塊組成和含量(重量)為SiO274.01％，Al2O32.82％，CaO 8.78％，MgO 0.56％，Na2O 12.38％，K2O 1.45％。
實(shí)施例2取麥飯石粉65kg、熔塊6kg、米粉20kg和玉米粉9kg，加入45kg水和0.4kg濃度為40％(重量)的Na2CO3溶液，在球磨機(jī)中球磨14小時(shí)左右，球磨后漿料細(xì)度控制在過320目篩后篩余小于0.5％。將漿料置于真空中除去氣泡，在石膏模具中注漿成型制成素坯，曬干。將素坯置于常壓燒成爐中，爐膛以1.6℃/分鐘的速度升高溫度至200℃，后以2.3℃/分鐘的速度升高至600℃，再以0.7℃/分鐘的速度升高至700℃。爐膛在700℃前以缺氧干餾方式加熱素坯，700℃后向爐膛通入預(yù)熱的空氣讓素坯中的可燃物質(zhì)燃燒，同時(shí)控制溫度，以2℃/分鐘的速度升高至1100℃，在1100℃下保溫1小時(shí)后冷卻，再經(jīng)后加工成為成品。制得產(chǎn)品的平均孔徑2μm，最大孔徑8μm，氣孔率54.3％，過濾速度17.3ml/hr·cm2(水位落差200mm)，抗折強(qiáng)度9.1Mpa左右。其中，熔塊組成和含量(重量)為SiO270.48％，Al2O35.34％，CaO 8.28％，MgO 2.07％，Na2O 10.44％，K2O 3.39％。
實(shí)施例3配料組成氧化鋁粉64kg、熔塊10kg、面粉20kg和玉米粉6kg，加入60kg水，在球磨機(jī)中球磨14小時(shí)左右，球磨后漿料細(xì)度控制在過320目篩后篩余小于0.5％。將漿料置于真空中除去氣泡，壓濾脫水，干燥至含水率12％(重量)左右，用輪輾機(jī)造粒，在液壓機(jī)鋼模中沖壓成型制成素坯，曬干。將素坯置于常壓燒成爐中，爐膛以1.2℃/分鐘的速度升高溫度至200℃，后以2℃/分鐘的速度升高至600℃，再以0.9℃/分鐘的速度升高至700℃。爐膛在700℃前以缺氧干餾方式加熱素坯，700℃后向爐膛通入預(yù)熱的空氣讓素坯中的可燃物質(zhì)燃燒，同時(shí)控制溫度，以2.5℃/分鐘的速度升高至1200℃，在1200℃下保溫0.5小時(shí)后冷卻，再經(jīng)后加工成為成品。制得產(chǎn)品平均孔徑2μm，最大孔徑12μm，氣孔率49.5％，過濾速度20ml/hr·cm2(水位落差200mm)，抗折強(qiáng)度16.4Mpa左右。其中，熔塊組成和含量(重量)為SiO267.58％，Al2O39.44％，CaO 7.56％，MgO 1.62％，Na2O 9.37％，K2O 4.43％。
權(quán)利要求
1.一種多孔陶瓷濾芯的制造方法，其特征在于，包括以下步驟A.配制配料配料組成和含量(重量)為基體材料60～70％、熔塊5～12％、谷物淀粉20～30％，其中，基體材料是石英粉、麥飯石粉、氧化鋁粉、碳化硅粉、莫來石粉或堇青石粉，熔塊的組成和含量(重量)為SiO260～80％，Al2O31～10％，CaO 2～10％，MgO 0～5％，Na2O 5～15％，K2O 0～5％；B.加水球磨形成漿料按配料總重量1∶0.4～0.7的比例加水，球磨10～16小時(shí)；C.脫泡將球磨后的漿料置于真空中除去氣泡；D.漿料成型制取素坯并干燥素坯；E.按控制溫度和控制氧氣的方式煅燒素坯成為成品煅燒素坯過程爐膛溫度升高程序?yàn)樵谑覝亍?00℃間溫度升高速度1.1～1.8℃/分鐘，200～600℃間溫度升高速度為1.6～2.7℃/分鐘，600～700℃間溫度升高速度0.6～1.1℃/分鐘，700℃以上以1.3～2.7℃/分鐘的速率升高至終點(diǎn)溫度1000～1200℃，在終點(diǎn)溫度下保溫0.5～1.5小時(shí)；控制氧氣的方式是在室溫～700±20℃間爐膛采用缺氧干餾方式煅燒素坯，然后向爐膛通入空氣對素坯進(jìn)行氧化煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述煅燒過程的終點(diǎn)溫度是1020～1100℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述成型工藝是在漿料中按漿料總重量0.1～2％的比例加入45～50％(重量)Na2SiO3水溶液、40～45％(重量)Na2CO3水溶液或35～40％(重量)NaOH水溶液，均勻混合后將漿料澆注在石膏模具中，脫水成型成為素坯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述成型工藝是將漿料干燥至含水率10～14％(重量)，在輪輾機(jī)輾壓造粒后，在液壓機(jī)中用鋼模沖壓成型成為素坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述煅燒素坯過程中室溫～700℃爐膛的控溫程序?yàn)樵谑覝亍?00℃間溫度升高速度1.2～1.6℃/分鐘，200～600℃間溫度升高速度為1.7～2.3℃/分鐘，600～700℃間溫度升高速度為0.7～0.9℃/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述煅燒素坯過程在700℃～終點(diǎn)溫度間爐膛的溫度升高速率為1.4～2℃/分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述熔塊的組成和含量(重量)為SiO267.5～74.1％，Al2O32.8～9.5％，CaO 7.5～8.8％，MgO 0.5～2.1％，Na2O 9.3～12.4％，K2O 1.4～4.5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述谷物淀粉是玉米粉、米粉、面粉、高粱粉中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種添加造孔劑工藝制造凈水器陶瓷濾芯的方法，包括以下步驟配制基體材料、熔塊和谷物淀粉組成的配料、加水球磨、真空除泡、成型制取素坯并干燥素坯、煅燒素坯，煅燒素坯過程爐膛采用程序控溫方式，爐膛在室溫～700℃±20℃間爐膛采用缺氧干餾方式煅燒素坯，然后向爐膛通入空氣對素坯進(jìn)行氧化煅燒。本發(fā)明以谷物淀粉作為造孔劑和粘結(jié)劑，可使用注漿或沖壓成型方法制成形狀復(fù)雜的制品，制品尺寸精度高，結(jié)合劑采用預(yù)制的熔塊，簡化配方，適應(yīng)多種基體材料，燒成溫度低，成品率可達(dá)90％，是一低成本的生產(chǎn)工藝。
文檔編號B01D39/20GK1548402SQ03126598
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者邱偉志, 陳史民 申請人:廣東省楓溪陶瓷工業(yè)研究所