本發(fā)明屬于高溫陶瓷和耐火材料過濾器技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種氧化鈣過濾器及其制備方法。
背景技術(shù)：
高純凈度的金屬材料具有優(yōu)異的性能和特殊的用途，而金屬熔體在熔鑄或連鑄過程中，由于與爐襯材料的接觸，其純凈度不可避免地受到影響，具體表現(xiàn)在金屬材料中存在一定的不同形狀的氧化物或非氧化物夾雜物，其數(shù)量、尺寸、形態(tài)、類型和分布均對(duì)金屬材料的強(qiáng)度、塑性和韌性造成破壞性影響，容易使金屬制品產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，嚴(yán)重時(shí)使金屬制品降級(jí)使用、甚至成為安全事故的隱患。因此，采用簡(jiǎn)單有效的凈化手段減少夾雜物的數(shù)量并提高金屬的純凈度已受到世界各國(guó)企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)的重視。
國(guó)內(nèi)外目前用于金屬熔體凈化的方法主要有優(yōu)化冶金工藝、改善冶金設(shè)備和采用過濾器凈化金屬熔液。相比前兩種方法，利用過濾器有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)為簡(jiǎn)單有效、通用和成本低。熔融金屬過濾器的使用條件非常苛刻，要求過濾器有足夠的高溫強(qiáng)度、抗熱穩(wěn)定性、耐金屬?zèng)_刷且不與熔體反應(yīng)。常用的過濾器有纖維過濾網(wǎng)、直孔過濾器、蜂窩陶瓷過濾器等。纖維過濾網(wǎng)、直孔芯型陶瓷過濾器和蜂窩過濾器等傳統(tǒng)過濾器均存在高溫強(qiáng)度較低、過濾效率不高、長(zhǎng)期使用溫度低和金屬熔體過流率低等問題。作為金屬熔煉用氧化鈣過濾器已有研究報(bào)道和應(yīng)用，基本工藝包括氧化鈣坯體制備、破碎、級(jí)配、混合、成型和燒成，工藝繁瑣，尤其是在現(xiàn)有的技術(shù)路線中，經(jīng)高溫處理后的氧化鈣坯體表面的燒結(jié)層在破碎過程中被破壞，破碎后暴露出了新的表面，從而導(dǎo)致氧化鈣顆粒極易水化，給氧化鈣原料的儲(chǔ)備和氧化鈣過濾材料的制備的生產(chǎn)帶來了極大困難。
同時(shí)，二氧化硫是大氣中主要污染物之一，空氣中二氧化硫含量過高是導(dǎo)致酸雨和霧霾的重要原因之一。氧化鈣過濾器可用于含硫工業(yè)廢氣的凈化處理，因?yàn)檠趸}可以吸附工業(yè)廢氣中的二氧化硫。但是廢氣凈化用氧化鈣過濾器的制備也同樣面臨著金屬熔煉用氧化鈣過濾器制備所遇到的問題，即顆粒氧化鈣易于水化，成品難以儲(chǔ)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)不足，目的是提供一種氧化鈣過濾器的制備方法，用該方法制備的氧化鈣過濾器使用溫度高、高溫性能穩(wěn)定、抗水化性能好和空隙度高，適用于凈化熔體和工業(yè)廢氣。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：以95~99.5wt%的氧化鈣顆粒和0.5~5wt%的氧化鋯微粉為原料，外加所述原料2~6wt%的結(jié)合劑，攪拌2~10分鐘，壓制成型，于1300~1600℃條件下熱處理1~5小時(shí)，自然冷卻，即得氧化鈣過濾器。
所述氧化鈣顆粒的制備方法是：將氫氧化鈣粉體和添加劑濕磨共混1~5小時(shí)，所述添加劑的加入量為所述氫氧化鈣粉體的0.2~2.0wt%；過濾，烘干，細(xì)磨，即得混合粉體；將所述混合粉體置于造粒設(shè)備的料桶中，在每分鐘800~3000轉(zhuǎn)的條件下，加入所述混合粉體10~40wt%的水，當(dāng)有顆粒形成時(shí)，將轉(zhuǎn)速調(diào)至每分鐘500~800轉(zhuǎn)，待料桶中混合粉體全部轉(zhuǎn)化成顆粒止；然后將所述顆粒置于加熱爐中，于1400~1800℃的條件下保溫1~5小時(shí)，再以每分鐘0.5~5升的流量向所述加熱爐內(nèi)通入氮?dú)饣驓鍤庵潦覝?，即得氧化鈣顆粒；氧化鈣顆粒的粒徑為0.2~7mm。
所述添加劑為氫氧化鋯粉末、氧化鋯粉末和氧化鑭粉末的一種；所述添加劑的粒徑為1~300μm。
所述氧化鋯微粉中zro2含量≥97wt%，粒徑為0.5~20μm。
所述結(jié)合劑為無水樹脂或?yàn)槭灐?/p>
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1）本發(fā)明采用述氧化鈣顆粒料直接制備過濾器，孔隙度高。作為結(jié)合劑的氧化鋯微粉在高溫下與氧化鈣形成鋯酸鈣，鋯酸鈣位于氧化鈣顆粒之間，提高了氧化鈣過濾器的強(qiáng)度。
2）本發(fā)明無需對(duì)氧化鈣原料進(jìn)行破碎，避免了破碎過程中因氧化鈣坯體新表面的產(chǎn)生而對(duì)氧化鈣抗水化性能帶來的不利影響、抗水化性能好。
3）本發(fā)明由于使用了無水樹脂或石蠟做為結(jié)合劑，在混合過程中，樹脂或石蠟包裹在氧化鈣顆粒的表面形成保護(hù)膜，提高了氧化鈣過濾器坯體的抗水化性能，延長(zhǎng)了儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間。
4）本發(fā)明制得的氧化鈣過濾器無需加工可直接投入使用。
本發(fā)明制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥95wt%，耐壓強(qiáng)度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤2%。
因此，本發(fā)明具有使用溫度高、強(qiáng)度高、高溫性能穩(wěn)定、抗水化性能好和空隙度高的特點(diǎn)，適用于凈化熔體和工業(yè)廢氣。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例1
一種氧化鈣過濾器及其制備方法。本實(shí)施所述制備方法是：
以99~99.5wt%氧化鈣顆粒和0.5~1%的氧化鋯微粉為原料，外加所述原料2~3wt%的結(jié)合劑，攪拌2~4分鐘，壓制成型，于1300~1400℃條件下熱處理4~5小時(shí)，自然冷卻，即得氧化鈣過濾器。
所述氧化鈣顆粒的制備方法是：將氫氧化鈣粉體和添加劑濕磨共混1~5小時(shí)，所述添加劑的加入量為所述氫氧化鈣粉體的0.2~2.0wt%；過濾，烘干，細(xì)磨，即得混合粉體；將所述混合粉體置于造粒設(shè)備的料桶中，在每分鐘800~3000轉(zhuǎn)的條件下，加入所述混合粉體10~40wt%的水，當(dāng)有顆粒形成時(shí)，將轉(zhuǎn)速調(diào)至每分鐘500~800轉(zhuǎn)，待料桶中混合粉體全部轉(zhuǎn)化成顆粒止；然后將所述顆粒置于加熱爐中，于1400~1800℃的條件下保溫1~5小時(shí)，再以每分鐘0.5~5升的流量向所述加熱爐內(nèi)通入氮?dú)饣驓鍤庵潦覝?，即得氧化鈣顆粒；氧化鈣顆粒的粒徑為0.2~7mm。
所述添加劑為氫氧化鋯粉末、氧化鋯粉末和氧化鑭粉末的一種；所述添加劑的粒徑為1~300μm。
所述氧化鋯微粉中zro2含量≥97wt%，粒徑為0.5~20μm。
所述結(jié)合劑為無水樹脂。
本實(shí)施例制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥98wt%，耐壓強(qiáng)度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤2%。
實(shí)施例2
一種氧化鈣過濾器及其制備方法。除下述外其余同實(shí)施例1：
以98~99wt%氧化鈣顆粒和1~2%的氧化鋯微粉為原料，外加所述原料3~4wt%的結(jié)合劑，攪拌4~6分鐘，壓制成型，于1400~1500℃條件下熱處理3~4小時(shí)，自然冷卻，即得氧化鈣過濾器。
所述結(jié)合劑為石蠟。
本實(shí)施例制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥97.5wt%，耐壓強(qiáng)度≥2.5mpa，空隙率≥35%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤1.8%。
實(shí)施例3
一種氧化鈣過濾器及其制備方法。除下述外其余同實(shí)施例1：
以97~98wt%氧化鈣顆粒和2~3%的氧化鋯微粉為原料，外加所述原料4~5wt%的結(jié)合劑，攪拌6~8分鐘，壓制成型，于1500~1600℃條件下熱處理2~3小時(shí)，自然冷卻，即得氧化鈣過濾器。
所述結(jié)合劑為無水樹脂。
本實(shí)施例制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥96.5wt%，耐壓強(qiáng)度≥2.8mpa，空隙率≥40%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤1.5%。
實(shí)施例4
一種氧化鈣過濾器及其制備方法。除下述外其余同實(shí)施例1：
以95~97wt%氧化鈣顆粒和3~5%的氧化鋯微粉為原料，外加所述原料5~6wt%的結(jié)合劑，攪拌8~10分鐘，壓制成型，于1500~1600℃條件下熱處理1~2小時(shí)，自然冷卻，即得氧化鈣過濾器。
所述結(jié)合劑為石蠟。
本實(shí)施例制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥95wt%，耐壓強(qiáng)度≥3mpa，空隙率≥45%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤1.2%。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1）本具體實(shí)施方式采用述氧化鈣顆粒料直接制備過濾器，孔隙度高。作為結(jié)合劑的氧化鋯微粉在高溫下與氧化鈣形成鋯酸鈣，鋯酸鈣位于氧化鈣顆粒之間，提高了氧化鈣過濾器的強(qiáng)度。
2）本具體實(shí)施方式無需對(duì)氧化鈣原料進(jìn)行破碎，避免了破碎過程中因氧化鈣坯體新表面的產(chǎn)生而對(duì)氧化鈣抗水化性能帶來的不利影響、抗水化性能好。
3）本具體實(shí)施方式由于使用了無水樹脂或石蠟做為結(jié)合劑，在混合過程中，樹脂或石蠟包裹在氧化鈣顆粒的表面形成保護(hù)膜，提高了氧化鈣過濾器坯體的抗水化性能，延長(zhǎng)了儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間。
4）本具體實(shí)施方式制得的氧化鈣過濾器無需加工可直接投入使用。
本具體實(shí)施方式制備的氧化鈣過濾器經(jīng)檢測(cè)：cao含量≥95wt%，耐壓強(qiáng)度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%濕度條件下，保持10小時(shí)，于110℃烘干后，氧化鈣過濾器的水化增重率≤2%。
因此，本具體實(shí)施方式具有使用溫度高、強(qiáng)度高、高溫性能穩(wěn)定、抗水化性能好和空隙度高的特點(diǎn)，適用于凈化熔體和工業(yè)廢氣。