[发明专利]高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体

说明书

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—90℃甚至更高，杂质及污泥含量可达1—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—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％β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40-60um，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。

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。