专利名称：高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体。
背景技术：
陶瓷无机膜分离管作为一种高效过滤分离介质，在工业各领域得到广 泛应用。分离工艺中使用的无机微孔陶瓷膜过滤管，是在多孔陶瓷管支撑 体上覆盖无机微孔膜，从而形成梯度微孔陶瓷膜过滤管，过滤管工作承压 则主要由多孔陶瓷支撑体承担。
有色金属工业常采用电解工艺提纯金属，在电解槽中以含有杂质的粗 金属作阳极，以其硫酸盐及硫酸作为电解质，通过电解在阴极获得纯度高 的金属，实现金属提纯。然而在电解过程中，粗金属中杂质会随电解进行， 不断进入电解液中污染电解液，而电解液的洁净度会影响电解金属的纯度， 为获得纯度高的金属，必须经常对电解液进行过滤分离杂质。通常电解过
程，电解液的温度可达70—9(TC甚至更高，杂质及污泥含量可达1一2%， 日生成量达数吨或更多。现有技术洁净电解液， 一种为采用帆布过滤，但 由于帆布孔直径粗大，达到50—200um，过滤初期，通过帆布微孔杂质较 多，肉眼也可以观察到液体的混浊，净化效果相对较差，导致在阴极上获 取的金属纯度也随之降低，所得金属使用范围及价格受到限制；另一种为 采用塑料有机膜过滤装置，但由于电解液工作温度较高，有机材质耐温性 较差，使用过程中极易发生变形，甚至失去过滤效果。近年来陶瓷无机膜 过滤因其独特的优势，而被引入用于电解液净化过滤，为电解液的净化高 效过滤提供了一种新颖高效过滤元件。然而由于电解液中污泥杂质粘度较 大，以及细小微粒渗入无机膜中，采用普通静压式反冲清洗，难以消除膜 面及孔道的污染，必须采用水锤式冲击清洗和化学清洗共同作用。而水锤 式冲击清洗对过滤管振动冲击力极大，现有过滤管多孔陶瓷支撑体难以承 受如此强大的冲击力，如(GB/T16533—1996)"多孔陶瓷产品通用技术条 件"，抗折强度只要求不低于3.5Mpa，极易发生过滤管的开裂。经现场测 试及计算，水锤式冲击清洗，过滤管抗折强度必须》45Mpa以上，才能保证安全可靠使用。
中国专利CN1350996公开的高强度耐高温陶瓷催化净化过滤器，其支 撑体组成为氧化铝50 70%、锆英石20 35%、氟化铝10 15%， 与聚乙烯醇水溶液混合，制成支撑体坯体，经烧结即成为自生莫来石纤维 增强锆刚玉一莫来石陶瓷基复合材料支撑体，但未给出支撑体强度指标， 就用途分析，用于废气净化，由于孔径较大，陶瓷壁内外两侧压差较小， 对强度要求不是很高；钢水过滤为一次性使用，对强度要求也不高，因此 此多孔支撑体难以满足上述高抗折使用要求。
中国专利CN1793040公开的高强度无机分离膜用多孔碳化硅陶瓷支撑 体，由90-95%(3相碳化硅骨料，5-10%体积百分比为35-50%的造孔剂，干 压或冷等静压成型，无压烧结。所得支撑体强度也仅达22-26.4Mpa，孔隙 率36-45，平均孔径40-60 um，显然仍然不能满足上述使用要求。
申请人通过采用添加纳米材料例如纳米级氧化铝使其增强，但是由于 纳米的团聚性，极少添加量实际很难在物料中充分均匀分散发挥作用，因 此增强作用也有限，试样最高也只能达到40Mpa，仍不能满足上述使用要 求；并且纳米材料价格昂贵，造成制造成本增加较多，难以进入批量实用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种制备简单，强 度高，成本较低的高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体。
本发明高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，其特征是由刚玉砂100 分，高岭土和/或粘土 10—15分，钾长石8—15分，碳酸盐l一2分，硬脂 酸铝和/或石墨3—5分，甲基纤维素和/或糊精2—10分，固含量8-12%的 铝溶胶8—12分组成。
本发明中
刚玉砂作为支撑体微孔形成瘠性骨料，为获得高的气孔率，例如》40%， 及均匀一致孔径，较好采用整形砂(W型)，即近似球状颗粒；平均粒径按 4-6倍设计孔径选择。
高岭土和/或粘土，以及钾长石，在本发明组成中作为在高温烧成形成 玻璃相，粘结刚玉砂颗粒。
碳酸盐，在本发明中既作为成孔剂，同时还能进入玻璃相形成高温粘剂。例如可以采用碳酸钙、大理石、碳酸镁、白云石等中的一种或数种混合。
硬脂酸铝和/或石墨，及甲基纤维素和/或糊精，在成型中与水共同作为 成型粘接剂，和占位成孔剂，经高温烧失后成为多孔体。此外，硬脂酸铝、 石墨在挤出成型时还起到润滑剂作用，有利于减小挤出阻力。
甲基纤维素和/或糊精，作为成型中粘结剂和造孔剂，如果采用糊精， 加量宜大于甲基纤维素。
铝溶胶，在本发明中主要起增强作用。铝溶胶在混料过程中较易分散，
与物料能充分均匀混合，较易加入；在烧成过程中失去水分，可得到具有 纳米效应的氧化铝，起到增强作用，而且由于在物料中分散性好，其增强 作用明显优于纳米材料。此外试验还发现，加入铝溶胶，还有利于在坯体 中形成水通道，在干燥过程中有利于水分排出，这样减小了坯体内外湿度 梯度，在干燥过程中可以有效减少开裂，提高了干燥性能，从而克服通常 单一使用有机粘结剂，难以形成水通道，在干燥过程中表面结皮，内部水 分难以顺畅排出，导致内外湿度梯度变大，造成开裂。
本发明高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，由于采用上述试验所得 配方，大大提高了过滤管多孔陶瓷支撑体抗折强度，试样机械强度可达55— 65Mpa，以此为基体制成的陶瓷无机膜过滤管，完全可以满足前述有色金属 电解提纯工艺，对电解液的过滤净化使用要求；并且本发明制备简单，无 特殊要求，原料成本低，无特别昂贵原材料，例如铝溶胶仅为纳米氧化铝 的1/5-1/10，因此并不会导致制造成本较大幅度提高。铝溶胶在本发明组成 中的特殊作用，不仅提高了千燥成品率，尤其是其的显著增强作用，更是 其他原料无可比拟。本发明多孔陶瓷支撑体，烧结后骨料仍然以原态刚玉 颗粒存在。
以下结合二个示例性实施例，进一步说明本发明。
具体实施例方式
实施例l:取W63刚玉砂100分，苏州土15分，钾长石13分，白云 石1分，硬脂酸铝3分，甲基纤维素3分，固含量10%的铝溶胶10分，加 水适量，经拌和、混练、陈腐，挤制成中空管状，干燥后，经1270-1450。C 烧成得本发明多孔陶瓷支撑体，测得平均强度达60Mpa。表面喷涂以W5及W3.5刚玉粉制成的泥浆各涂一遍，从而制成具有阶梯微孔过滤管，试样 滤过固体含量小于0.04%，滤过残固体直径〈0.01U，电解液体清澈。
实施例2:取W40刚玉砂100分，粘土12分，钾长石8分，碳酸钙2 分，硬脂酸铝2分，石墨3分，甲基纤维素2分，糊精5分，固含量10% 的铝溶胶8分，加水适量，经拌和、混练、陈腐，挤制成中空管状，.干燥， 经1270-1450'C烧成得本发明多孔陶瓷支撑体，测得平均强度达62Mpa。表 面喷涂以W5及W3.5刚玉粉制成的泥浆各涂一遍，从而制成具有阶梯微孔 过滤管。
比较例取W63刚玉砂100分，苏州土15分，钾长石13分，白云石 l分，硬脂酸铝3分，甲基纤维素3分，加水适量，方法同上，所得多孔陶 瓷支撑体平均强度仅40Mpa。
权利要求
1、高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，其特征是由刚玉砂100分，高岭土和/或粘土10-15分，钾长石8-15分，碳酸盐1-2分，硬脂酸铝和/或石墨3-5分，甲基纤维素和/或糊精2-10分，固含量8-12％的铝溶胶8-12分组成。
2、 根据权利要求1所述高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，其特征在 于所说刚玉砂为整形砂。
3、 根据权利要求1或2所述高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，其特 征在于所说刚玉砂平均粒径为4-6倍设计孔径。
全文摘要
本发明涉及一种高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体，其特征是由刚玉砂100分，高岭土和/或粘土10-15分，钾长石8-15分，碳酸盐1-2分，硬脂酸铝和/或石墨3-5分，甲基纤维素和/或糊精2-10分，固含量8-12％的铝溶胶8-12分组成。大大提高了过滤管多孔陶瓷支撑体抗折强度，试样机械强度可达55-65MPa，以此为基体制成的陶瓷无机膜过滤管，完全可以满足前述有色金属电解提纯工艺，对电解液的过滤净化使用要求；并且本发明制备简单，无特殊要求，原料成本低，无特别昂贵原材料，因此并不会导致制造成本较大幅度提高。铝溶胶在本发明组成中的特殊作用，不仅提高了干燥成品率，尤其是其的显著增强作用，更是其他原料无可比拟。
文档编号C04B38/00GK101318808SQ20071002563
公开日2008年12月10日 申请日期2007年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者何卫平, 冯家迪, 吕建新, 汪伯川, 钱均新 申请人:江苏省宜兴非金属化工机械厂