本发明属于高温陶瓷和耐火材料过滤器技术领域。尤其涉及一种氧化钙过滤器及其制备方法。
背景技术：
高纯净度的金属材料具有优异的性能和特殊的用途，而金属熔体在熔铸或连铸过程中，由于与炉衬材料的接触，其纯净度不可避免地受到影响，具体表现在金属材料中存在一定的不同形状的氧化物或非氧化物夹杂物，其数量、尺寸、形态、类型和分布均对金属材料的强度、塑性和韧性造成破坏性影响，容易使金属制品产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷，严重时使金属制品降级使用、甚至成为安全事故的隐患。因此，采用简单有效的净化手段减少夹杂物的数量并提高金属的纯净度已受到世界各国企业和研发机构的重视。
国内外目前用于金属熔体净化的方法主要有优化冶金工艺、改善冶金设备和采用过滤器净化金属熔液。相比前两种方法，利用过滤器有较为明显的优势，具体体现为简单有效、通用和成本低。熔融金属过滤器的使用条件非常苛刻，要求过滤器有足够的高温强度、抗热稳定性、耐金属冲刷且不与熔体反应。常用的过滤器有纤维过滤网、直孔过滤器、蜂窝陶瓷过滤器等。纤维过滤网、直孔芯型陶瓷过滤器和蜂窝过滤器等传统过滤器均存在高温强度较低、过滤效率不高、长期使用温度低和金属熔体过流率低等问题。作为金属熔炼用氧化钙过滤器已有研究报道和应用，基本工艺包括氧化钙坯体制备、破碎、级配、混合、成型和烧成，工艺繁琐，尤其是在现有的技术路线中，经高温处理后的氧化钙坯体表面的烧结层在破碎过程中被破坏，破碎后暴露出了新的表面，从而导致氧化钙颗粒极易水化，给氧化钙原料的储备和氧化钙过滤材料的制备的生产带来了极大困难。
同时，二氧化硫是大气中主要污染物之一，空气中二氧化硫含量过高是导致酸雨和雾霾的重要原因之一。氧化钙过滤器可用于含硫工业废气的净化处理，因为氧化钙可以吸附工业废气中的二氧化硫。但是废气净化用氧化钙过滤器的制备也同样面临着金属熔炼用氧化钙过滤器制备所遇到的问题，即颗粒氧化钙易于水化，成品难以储备。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种氧化钙过滤器的制备方法，用该方法制备的氧化钙过滤器使用温度高、高温性能稳定、抗水化性能好和空隙度高，适用于净化熔体和工业废气。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以95~99.5wt%的氧化钙颗粒和0.5~5wt%的氧化锆微粉为原料，外加所述原料2~6wt%的结合剂，搅拌2~10分钟，压制成型，于1300~1600℃条件下热处理1~5小时，自然冷却，即得氧化钙过滤器。
所述氧化钙颗粒的制备方法是：将氢氧化钙粉体和添加剂湿磨共混1~5小时，所述添加剂的加入量为所述氢氧化钙粉体的0.2~2.0wt%；过滤，烘干，细磨，即得混合粉体；将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在每分钟800~3000转的条件下，加入所述混合粉体10~40wt%的水，当有颗粒形成时，将转速调至每分钟500~800转，待料桶中混合粉体全部转化成颗粒止；然后将所述颗粒置于加热炉中，于1400~1800℃的条件下保温1~5小时，再以每分钟0.5~5升的流量向所述加热炉内通入氮气或氩气至室温，即得氧化钙颗粒；氧化钙颗粒的粒径为0.2~7mm。
所述添加剂为氢氧化锆粉末、氧化锆粉末和氧化镧粉末的一种；所述添加剂的粒径为1~300μm。
所述氧化锆微粉中zro2含量≥97wt%，粒径为0.5~20μm。
所述结合剂为无水树脂或为石蜡。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1）本发明采用述氧化钙颗粒料直接制备过滤器，孔隙度高。作为结合剂的氧化锆微粉在高温下与氧化钙形成锆酸钙，锆酸钙位于氧化钙颗粒之间，提高了氧化钙过滤器的强度。
2）本发明无需对氧化钙原料进行破碎，避免了破碎过程中因氧化钙坯体新表面的产生而对氧化钙抗水化性能带来的不利影响、抗水化性能好。
3）本发明由于使用了无水树脂或石蜡做为结合剂，在混合过程中，树脂或石蜡包裹在氧化钙颗粒的表面形成保护膜，提高了氧化钙过滤器坯体的抗水化性能，延长了储运时间。
4）本发明制得的氧化钙过滤器无需加工可直接投入使用。
本发明制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥95wt%，耐压强度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤2%。
因此，本发明具有使用温度高、强度高、高温性能稳定、抗水化性能好和空隙度高的特点，适用于净化熔体和工业废气。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种氧化钙过滤器及其制备方法。本实施所述制备方法是：
以99~99.5wt%氧化钙颗粒和0.5~1%的氧化锆微粉为原料，外加所述原料2~3wt%的结合剂，搅拌2~4分钟，压制成型，于1300~1400℃条件下热处理4~5小时，自然冷却，即得氧化钙过滤器。
所述氧化钙颗粒的制备方法是：将氢氧化钙粉体和添加剂湿磨共混1~5小时，所述添加剂的加入量为所述氢氧化钙粉体的0.2~2.0wt%；过滤，烘干，细磨，即得混合粉体；将所述混合粉体置于造粒设备的料桶中，在每分钟800~3000转的条件下，加入所述混合粉体10~40wt%的水，当有颗粒形成时，将转速调至每分钟500~800转，待料桶中混合粉体全部转化成颗粒止；然后将所述颗粒置于加热炉中，于1400~1800℃的条件下保温1~5小时，再以每分钟0.5~5升的流量向所述加热炉内通入氮气或氩气至室温，即得氧化钙颗粒；氧化钙颗粒的粒径为0.2~7mm。
所述添加剂为氢氧化锆粉末、氧化锆粉末和氧化镧粉末的一种；所述添加剂的粒径为1~300μm。
所述氧化锆微粉中zro2含量≥97wt%，粒径为0.5~20μm。
所述结合剂为无水树脂。
本实施例制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥98wt%，耐压强度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤2%。
实施例2
一种氧化钙过滤器及其制备方法。除下述外其余同实施例1：
以98~99wt%氧化钙颗粒和1~2%的氧化锆微粉为原料，外加所述原料3~4wt%的结合剂，搅拌4~6分钟，压制成型，于1400~1500℃条件下热处理3~4小时，自然冷却，即得氧化钙过滤器。
所述结合剂为石蜡。
本实施例制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥97.5wt%，耐压强度≥2.5mpa，空隙率≥35%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤1.8%。
实施例3
一种氧化钙过滤器及其制备方法。除下述外其余同实施例1：
以97~98wt%氧化钙颗粒和2~3%的氧化锆微粉为原料，外加所述原料4~5wt%的结合剂，搅拌6~8分钟，压制成型，于1500~1600℃条件下热处理2~3小时，自然冷却，即得氧化钙过滤器。
所述结合剂为无水树脂。
本实施例制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥96.5wt%，耐压强度≥2.8mpa，空隙率≥40%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤1.5%。
实施例4
一种氧化钙过滤器及其制备方法。除下述外其余同实施例1：
以95~97wt%氧化钙颗粒和3~5%的氧化锆微粉为原料，外加所述原料5~6wt%的结合剂，搅拌8~10分钟，压制成型，于1500~1600℃条件下热处理1~2小时，自然冷却，即得氧化钙过滤器。
所述结合剂为石蜡。
本实施例制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥95wt%，耐压强度≥3mpa，空隙率≥45%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤1.2%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1）本具体实施方式采用述氧化钙颗粒料直接制备过滤器，孔隙度高。作为结合剂的氧化锆微粉在高温下与氧化钙形成锆酸钙，锆酸钙位于氧化钙颗粒之间，提高了氧化钙过滤器的强度。
2）本具体实施方式无需对氧化钙原料进行破碎，避免了破碎过程中因氧化钙坯体新表面的产生而对氧化钙抗水化性能带来的不利影响、抗水化性能好。
3）本具体实施方式由于使用了无水树脂或石蜡做为结合剂，在混合过程中，树脂或石蜡包裹在氧化钙颗粒的表面形成保护膜，提高了氧化钙过滤器坯体的抗水化性能，延长了储运时间。
4）本具体实施方式制得的氧化钙过滤器无需加工可直接投入使用。
本具体实施方式制备的氧化钙过滤器经检测：cao含量≥95wt%，耐压强度≥2mpa，空隙率≥30%；在50℃、90%湿度条件下，保持10小时，于110℃烘干后，氧化钙过滤器的水化增重率≤2%。
因此，本具体实施方式具有使用温度高、强度高、高温性能稳定、抗水化性能好和空隙度高的特点，适用于净化熔体和工业废气。