[发明专利]硅藻土基多孔陶瓷及其制备方法和系统

说明书

本发明公开了一种硅藻土基多孔陶瓷及其制备方法和系统，该方法包括：(1)将硅藻土、烧结助剂和造孔剂进行混合处理，以便得到混合粉体；(2)将所述混合粉体与石蜡、改性剂进行混炼，以便得到混炼料；(3)将所述混炼料进行热压铸成型，以便得到成型料；(4)将所述成型料进行排蜡处理，以便得到除蜡料；(5)将所述除蜡料进行烧结处理，以便得到硅藻土基多孔陶瓷。该方法采用有机微球作为造孔剂，并采用热压铸成型工艺，得到了气孔分布均匀、孔隙率为40‑70％、孔径大小为5‑20μm且抗压强度为5‑20MPa的硅藻土基多孔陶瓷。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷领域，具体而言，本发明涉及硅藻土基多孔陶瓷及其制备方法和系统。

背景技术

多孔陶瓷由于其独特特性，具有抗氧化、耐高温、耐腐蚀、孔结构均匀、比表面积高和原料来源广泛、成本低、使用寿命长等特性，被广泛应用于节能、环保、石油、化工、食品等领域，且近年来受到越来越多的关注。

目前制备多孔陶瓷的主要方法有机械挤出成型、颗粒堆积、添加有机造孔剂、添加无机造孔剂，以及发泡法、冷冻干燥法和凝胶注模法，主要难点为如何实现精确控制多孔陶瓷的孔径大小、孔形貌及孔分布，如何在提高孔隙率的同时使保持兼容抗压强度，及如何降低成本。现有技术里有采用有机泡沫微球为成孔剂，并通过热压铸的工艺制备多孔陶瓷。该工艺采用石蜡溶液对有机泡沫微球进行预处理，采用油酸对陶瓷粉体和玻璃助剂进行表面处理，工艺复杂，容易引入杂质造成污染，且制备的多孔陶瓷强度较低，不利于实际工业应用。

因此，现有多孔陶瓷的制备工艺有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种硅藻土基多孔陶瓷及其制备方法和系统。该方法采用有机微球作为造孔剂，并采用热压铸成型工艺，得到了气孔分布均匀、孔隙率为40-70％、孔径大小为5-20μm且抗压强度为5-20MPa的硅藻土基多孔陶瓷。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种硅藻土基多孔陶瓷的制备方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将硅藻土、烧结助剂和造孔剂进行混合处理，以便得到混合粉体；

(2)将所述混合粉体与石蜡、改性剂进行混炼，以便得到混炼料；

(3)将所述混炼料进行热压铸成型，以便得到成型料；

(4)将所述成型料进行排蜡处理，以便得到除蜡料；

(5)将所述除蜡料进行烧结处理，以便得到硅藻土基多孔陶瓷。

根据本发明实施例的硅藻土基多孔陶瓷的制备方法，通过将硅藻土与烧结助剂、造孔剂进行混合，有利于提高后续混炼的效率和混炼料的均匀性；通过将混合粉体与石蜡、改性剂混炼，改性剂可改善硅藻土和石蜡的润湿性和流动性，可进一步提高混合粉体与石蜡的混炼效率和混炼效果；混炼料成型采用简单的热压铸成型工艺，可显著降低成本；成型料经排蜡处理后，可得到呈多孔状的除蜡料，该形状的除蜡料有利于提高后续烧结处理的效率和效果；通过将除蜡料进行烧结，其中的造孔剂挥发，使得陶瓷表面的孔分布更加均匀，同时增加孔隙率，烧结助剂有利于降低除蜡料的烧结温度，进一步提高烧结处理的效率。由此，采用该工艺可得到孔隙率为40-70％、孔径大小为5-20μm且抗压强度为5-20MPa的硅藻土基多孔陶瓷，具有孔隙率高、孔隙分布均匀的特点，且具有足够的强度能满足石油、化工、能源等工业的应用要求。

另外，根据本发明上述实施例的硅藻土基多孔陶瓷的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述烧结助剂为低温且不含重金属的玻璃粉，所述玻璃粉的粒度为1000-3200目，融化温度为500-1000℃。由此，有利于降低除蜡料的烧结温度。