泡沫陶瓷过滤器（精选4篇）
泡沫陶瓷过滤器 篇1
在铸造生产中, 由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的铸件废品率一般高达废品总数的50%～60%。夹杂缺陷不仅严重降低铸件机械性能, 也对其加工性能及外观产生有害影响。净化液态铸造合金, 减少或消除其中各种非金属夹杂物, 无疑是获得高质量铸件的非常重要的技术措施。采用过滤技术可以有效地实现净化液态铸造合金的目的。
在铸件的浇注系统上设置过滤装置是近二十年的技术。开始, 人们用油砂或粘土砂制成带孔的砂芯, 一般是圆形或方形, 厚度在10～20mm, 烘干后使用。通常放置在直浇道上端或下端以及横浇道中, 起到滤渣的作用, 但油砂或粘土砂过滤器耐高温金属液冲刷的能力较差, 使用受到限制。后来, 纤维和金属过滤网获得大量推广应用, 它们的使用非常方便, 但是它们的抗高温能力和过滤效果仍不是很理想, 其广泛的使用也受到限制。
随着科学技术的发展, 以及对铸件金属合金洁净度、铸件性能要求的提高, 近10年来, 一种新型的泡沫陶瓷过滤片在铸造生产中获得了应用, 给金属液的过滤带来了质的飞跃。优质的泡沫陶瓷过滤片对提高铸件质量起着非常重要的作用, 它可以有效地滤掉金属熔体中的一次、二次液态固态非金属夹杂, 从而减少渣孔、提高铸件力学性能、减少机加工余量, 提高铸件表面光洁度, 延长机加刀具寿命。
泡沫陶瓷过滤器 (CeramicFoamFilter) 是采用聚氨酯泡沫塑料为载体, 经过水解后将他浸入到由陶瓷粉末、黏结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料中, 然后挤掉多余涂料, 使陶瓷涂料均匀涂敷于载体骨架成为坯体, 再把坯体烘干并经高温焙烧而成。
1 泡沫陶瓷过滤片有四种过滤净化机理
(1) 机械筛分 (拦截) :
去除大颗粒夹杂氧化物。
(2) 滤饼机制:
过滤小颗粒夹杂氧化物。
(3) 深层过滤 (化学吸附) :
吸附细小夹杂物。
(4) 整流机制:
使液流从紊流→层流, 防止涡流形成。
2 过滤器的作用
(1) 滤渣, 减少渣对铸件的危害。
(2) 滤出金属液中的气泡。
(3) 整流, 使金属液的流动由紊流→→层流状态, 减轻金属液的二次氧化和吸气, 提高铸件性能。
3 过滤器的使用原则
(1) 安放位置越靠近型腔越好, 并可以任何角度放置。
(2) 浇注系统的设计以简单为好, 可不考虑其它挡渣措施, 这样可提高砂型的利用率和工艺出品率。
(3) 过滤器工作面积应为浇注系统阻流截面的4～6倍, 以确保浇注速度不受影响。
(4) 根据铸造合金的种类及浇注温度选用, 不应超温使用。
(5) 选择合适的孔径, 真正起到过滤效果。
(6) 不能用过滤器来控制浇注速度。
4 过滤器的放置
过滤器都放置在铸件的浇注系统中。浇注系统是铸型中引导液态金属进入型腔的通道。通常过滤器放在:
(1) 直浇道上端或下端;
(2) 横浇道中;
(3) 浇口杯中。
5 过滤器放置在浇道内尺寸结构
6 过滤器基座及其尺寸
泡沫陶瓷过滤器 篇2
泡沫陶瓷作为一种具有许多优良特性的新型陶瓷材料, 是继多孔陶瓷、蜂窝陶瓷之后, 发展起来的第三代陶瓷产品[1]。碳化硅泡沫陶瓷结合了碳化硅材料和泡沫陶瓷的优良特性, 相比其他材质的泡沫陶瓷, 其具有高温强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀、抗热冲击好等特点[2-3]。目前碳化硅泡沫陶瓷主要应用于金属熔融液的过滤, 在铸铁行业中使用非常广泛, 能有效地过滤铁水中的大块夹杂物甚至很大部分小至数十微米的微小悬浮夹杂物, 从而显著降低铸件废品率和焊补率[4]。但是由于碳化硅材料的熔融温度高达2000多度, 不利于工业生产, 所以加入烧结助剂较低生产成本, 节约资源成为当前研究热点。本文采用有机泡沫浸渍工艺制备碳化硅泡沫陶瓷, 引入MgO-Al2O3-SiO2作为烧结助剂体系, 降低烧成温度, 为工业生产提供了一定的参考意见。
二、实验
1、样品制备
首先将SiC和氧化铝等原料按比例称好倒入球磨罐中。其次配液相, 先将用量为配方中固含量0.6%的CMC倒入烧杯中, 加适量的蒸馏水混合均匀, 加热, 待CMC完全溶解后再称取固含量10%的硅溶胶倒入溶液中, 得到混合溶液, 将其倒入球磨罐中, 用行星磨球3h。将经过预处理的有机泡沫放入配置好的浆料中, 并多次搓揉, 待浆料完全充满泡沫体后取出, 挤出多余浆料, 然后, 将辊压成型后的制品在室温下干燥24h, 在110℃干燥24h, 最后烧成。
2、性能测试与表征
采用德国布鲁克AXS有限公司的D8Advance型X-射线衍射仪进行晶相分析, 实验条件:扫描范围为2θ=20°—70°。采用采用中国科学院科学仪器厂产KYKY-1000B型扫描电镜对样品进行了显微结构分析, 加速电压为20kV, 分辨率为1024×1024, 放大倍数为15×一8000×。用INSTRON-1195万能材料试验机测试样品的抗压强度。
三、结果与讨论
1、滑石含量对碳化硅泡沫陶瓷性能的影响
实验改变滑石的量, 其加入量分别为1.2%、1.8%、3.8%和5.8%来考查其对碳化硅泡沫陶瓷性能的影响。样品的SEM照片如图1示。由图可以看出:当滑石用量为1.2%、1.8%和3.8时, 在样品的玻璃相和SiC颗粒表面出现了针状的晶体, 而当滑石用量为5.8%时没有针状的晶体出现。滑石在加热时, 于600℃左右开始脱水, 在800—100℃结构水完全排出, 滑石分解为偏硅酸镁和Si O2, 当温度进一步的升高, 偏硅酸镁和Al2O3、SiO2发生反应生成堇青石。当滑石用量为5.8%时, 样品中没有堇青石晶体出现, 可能是因为滑石量过多, 使组成点没有落在相应的生成堇青石相区域内。样品中看到的晶体是莫来石晶体, 它是样品冷却时, 从液相中析出的二次莫来石。表1是样品抗压强度, 滑石加入量为1.8%时制得的泡沫陶瓷抗压强度最高。
2、高岭土的加入量对碳化硅泡沫陶瓷性能的影响
实验改变高岭土的量, 做样品进行分析。发现随着高岭土含量的增加, 样品强度也有所提高, 但提高的强度不是很大。图2是高岭土加入量为12%时样品的SEM图。从图中可以看出, 样品中出现了一定量的玻璃相, 该玻璃相将碳化硅颗粒粘结在一起, 证明在烧成过程中产生了较多的液相, 样品中玻璃相的存在使样品的低温强度较高, 但是会降低样品的高温使用性能。
四、结论
以MgO-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂制备的碳化硅泡沫陶瓷主晶相为莫来石、堇青石、方石英和α-碳化硅。滑石加入量为1.8%, 高岭土含量为12%且保持烧成温度为1350℃时该体系制得的碳化硅泡沫陶瓷强度最高, 可达1.23MPa, 该体系制备的碳化硅泡沫陶瓷可适用于铁水过滤。
摘要：采用有机泡沫浸渍工艺以MgO-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂制备碳化硅泡沫陶瓷, 。研究了滑石加入量、高岭土加入量和烧成温度对泡沫陶瓷制品的影响。结果表明:滑石含量为1.8%, 高岭土含量为12%和烧成温度1350℃时泡沫陶瓷制品强度最高, 可达1.23Mpa。
关键词：碳化硅泡沫陶瓷,有机泡沫浸渍工艺,烧结助剂
参考文献
[1]黄金发, 张小珍, 李月明, 泡沫陶瓷材料在工业设计中的应用[J], 中国陶瓷, 2006, 44 (3) :6-8。[1]黄金发, 张小珍, 李月明, 泡沫陶瓷材料在工业设计中的应用[J], 中国陶瓷, 2006, 44 (3) :6-8。
泡沫陶瓷过滤器 篇3
传统的有机膜生产精致盐水的工艺是在化盐池制成饱和粗盐水, 经前折流槽加入适量氢氧化钠、次氯酸钠, 进入前反应池中, 控制粗盐水中游离氯的浓度为1-3ppm, 破坏其中的有机物。之后用泵送至加压溶气罐, 将压缩空气溶入其中。再经文丘里混合器在盐水中加入三氯化铁絮凝剂后进入预处理器, 将盐水中的镁和固形物除去。预处理器的浮泥通过底流进入盐泥槽, 经盐泥处理装置处理后其滤液回用。预处理器的上清液流入后反应槽, 加入纯碱液除去盐水中的钙后进入中间槽, 再由泵送入有机膜过滤器进行过滤, 得到合格的一次盐水。
有机膜过滤器其结构与管式过滤器相同, 其核心是薄膜滤芯, 它是在支撑笼骨上复以彭体聚四氟乙烯膜复合层。滤膜薄而多孔, 孔径接近于1微米, 需要低压过渡及低压反冲洗, 实行脉冲式运行, 过滤与反冲洗交替进行, 循环往复。
1 一次盐水质量好坏直接影响离子膜电解槽生产的平稳运行, 使用有机膜盐水过滤器目前还存在以下几方面缺点:
1.1 因有机聚合物微滤膜抗氢氧化镁及有机物污染的性能极
差, 需要对过滤盐水采用加压溶气浮上澄清桶进行预处理盐水, 占地面积大, 投资多。
1.2 生产运行时, 需加入三氯化铁、次氯酸钠等腐蚀性化学药
剂, 增加了系统设备和管道的腐蚀危害, 部分设备和管道受到腐蚀, 降低了使用寿命。
1.3 存在有机聚合膜的膜表面剥离、撕裂、腐蚀、孔径拉伸等现
象, 致使大颗粒物质没有过滤下来, 进入到二次盐水中, 堵塞螯合树脂塔过滤器, 造成盐水流量供应不足, 影响电解装置正常生产。
1.4 砂滤器、精滤器、预处理器等设备表层需要有纤维素涂层硅, 表层的纤维涂层硅进入一次盐水中, 会造成盐水的二次污染。
现在采用无机陶瓷膜法盐水精制工艺, 是基于多孔陶瓷介质的筛分效应而进行物质分离的技术, 通过对化学反应完全的粗盐水采用高效率的“错流”过滤方式进行膜分离过滤, 得到满足离子膜电解装置树脂交换塔进料要求的精制盐水。
2 工艺流程简述
来自界区外的淡盐水、工业水及滤液进入配水桶混合后, 由化盐给料泵经汽水混合器加热升温后, 送入化盐池化盐, 饱和粗盐水自流进入反应池, 在反应池盐水进口处折流槽内加入精制剂次氯酸钠、氯化钡、碳酸钠和氢氧化钠, 加药后粗盐水在反应桶中, 次氯酸钠将有机物氧化分解, 氯化钡与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀, 碳酸钠与粗盐水中的钙离子反应生成碳酸钙结晶沉淀, 氢氧化钠与粗盐水中的镁离子反应生成氢氧化镁胶体沉淀。完成精制反应的粗盐水自流进入中间池, 用陶瓷膜过滤供料泵经粗过滤器截留大于1.0mm机械杂质送往陶瓷膜过滤单元。
陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方式, 由陶瓷膜过滤供料泵送来的粗盐水料液经过滤循环泵先送入陶瓷膜过滤器一级过滤组件过滤, 一级组件出来的浓缩液进入二级过滤组件过滤;二级过滤组件出来的浓缩液进入三级过滤组件过滤。各级过滤组件过滤出的精制过滤盐水通过陶瓷膜过滤器各级渗透清液出口排出, 在混合器中, 加入亚硫酸钠, 自流进入一次盐水贮槽, 再经由一次盐水泵送到螯合树脂塔进行二次精制。
3 无机陶瓷膜主要有如下优点
3.1 孔径分布窄, 分离精度高
无机陶瓷膜过滤器的过滤能力是一般有机聚合物膜过滤能力的2~5倍, 在某些特殊领域甚至可达20倍, 无机陶瓷膜过滤器无需要借助其它的固液分离设备或预处理工艺来达到净化液体的目的, 而是通过陶瓷膜一次过滤完成固液分离。采用50nm孔径的陶瓷超滤膜可以完全去除化盐水中的固体悬浮物, 使过滤盐水澄清透明, 利于离子膜电槽的高效运行。过滤器的过滤范围广, 被过滤的液体的沉淀物含量可从20ppm到25%均可被有效去除且滤液清澈。不会因为进液含固量的变动而变动, 滤液质量稳定可靠。
3.2 耐高温、耐酸碱、耐溶剂、耐氧化
陶瓷膜支撑体是采用高纯度进口α-Al2O3在1600℃以上高温情况下烧结而成, 具有广阔的操作温度, 其使用温度一般可达400℃, 最高可到800℃, 其适用介质p H的范围为0~14, 并且能在很强的氧化介质中使用。
3.3 机械强度高, 有良好的耐磨、耐冲刷性能
无机陶瓷膜可承受高达几十千克每平方厘米的操作压力, 并可以反向冲洗。具有极好的化学稳定性, 能耐酸、碱、盐溶液及有机溶剂和强氧化剂。优良的过滤特性使得其寿命长, 维修费用很低, 使用成本也大为降低。
3.4 渗透通量大无机陶瓷膜有很高的孔隙率, 高达35%以上,
因此其盐水通量很高, 其中50nm孔径的陶瓷超滤膜饱和氯化钠盐水通量大于700L/m2.h。可反复清洗及高温再生恢复渗透通量, 使用寿命长, 采用酸、碱清洗, 能有效的恢复膜渗透通量, 使用寿命可达5年以上。
3.5 采用错流过滤方式
错流过滤操作又称切线流操作, 与终端过滤方式相比, 这种方法对悬浮粒子的大小、密度、浓度的变化不敏感, 系统可长期连续运行, 无需频繁进行反冲洗及排出渣料, 适用大规模生产应用。
3.6 成套分离装备的运行能耗低、清洗再生费用低
通过膜组件有效的并联与串联组合, 极大的降低了单位膜面积的能耗。通过普通的物理清洗或化学清洗即可完成, 降低清洗费用。
4 经济效益
4.1 使用无机陶瓷膜工艺, 系统无需加入三氯化铁等腐蚀性化
学药剂, 减少了系统设备和管道的腐蚀危害, 三十万吨/年离子膜烧碱装置加入三氯化铁的运行费用为316000元 (生产一吨氢氧化钠需加入三氯化铁0.00025吨) 。
4.2 无机陶瓷膜工艺因不需要粗盐水沉降、预处理系统, 整个盐
水精制系统流程大大缩短, 设备也大幅度减少, 三十万吨离子膜烧碱一次盐水装置可节约投资:预处理器设备费1944700元;加压溶气罐设备费2台135000元;后反应器设备费233400元;空气缓冲罐设备费6000元;工艺管道费300000元;设备土建基础费1500000元。合计:1944700元+135000元+233400元+6000元+300000元+1500000元=4119100元。
4.3 由于不需要加压溶气、预处理器和后反应器等, 全套装置占
地面积小, 与有机膜装置相比, 占地面积可减少300平方米以上, 只占有机膜装置用地面积的40%。
4.4 高质量的盐水, 可使二次盐水螯合树脂塔的再生周期延
长, 再生周期从24小时可延长到72小时以上, 二次盐水螯合树脂塔每次再生需用纯水230m3, 每年节约纯水费用为181100元。减少再生费用和废水排放量60%以上, 同时, 还延长了螯合树脂塔树脂寿命, 保证和增加电解槽离子膜的寿命, 提高电流效率, 降低直流电消耗。
总之, 采用无机陶瓷膜法生产工艺比采用有机膜法生产工艺, 三十万吨/年离子膜烧碱节约费用为316000元+4119100元+181100元=4616200元。无机陶瓷膜盐水精制技术具有过滤精度高、滤后盐水质量好、出水水质稳定等优点, 同时还具有工艺简单、操作方便、
摘要：膜科学与技术是21世纪最有发展前途的高新技术之一。近30年来, 膜技术的应用范围遍及海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产以及生物、医药、轻工、食品、电子、纺织、冶金等领域, 产生了巨大的经济效益和社会效益。同时对新的膜过程的研究也在不断深入, 逐渐完善和发展膜过程存在的不足。本文主要阐述了通过采用无机陶瓷膜盐水过滤器, 相对于传统工艺的盐水过滤器, 工艺流程简单, 操作方便, 过滤面积大, 装置占地面积小, 可节省较多投资。
陶瓷过滤机脱水系统研究 篇4
1 陶瓷过滤机的工作原理
1.1 高度真空的形成原理
1转子;2滤室;3滤板;4滤饼;5矿浆槽;6真空桶;7超声装置
圆盘真空过滤机,其滤盘采用网格滤板和滤布所构成的过滤介质,由于滤布的孔径较大,磨损也较快,且容易漏气,所以圆盘过滤机在作业时需要配备具有大功率的真空抽吸设备,而且在反吹卸料时也存在网格滤板和滤布中的水反流入滤饼的现象,使过滤工作的效率无法得到高真空度保证,以及滤后产品低水分率的保证。陶瓷过滤机陶瓷滤盘的亲水微孔在过滤时发生毛细效应,在负压状态下,亲水陶瓷滤盘和水之间存在表面张力,从而阻碍微孔中的水不被全部抽空,而存在于微孔中的水又可以阻止外界空气的进入,所以只要很小功率的真空抽吸设备,便可实现较高的真空度要求。
1.2 陶瓷过滤机的脱水工作原理
陶瓷过滤机在工作时,主机由分配阀的控制转子循环工作,转子循环一周,可完成吸浆、脱水、卸料和滤盘反冲洗4个过程,转子循环运转,便可实现设备的连续工作。其具体工作原理如图1所示。
1)滤饼
过滤时矿浆进入到过滤机的矿浆本槽里,滤盘浸没在矿浆当中,通过真空泵形成负压的工作条件后,水便从滤盘微孔进入到滤液通道并到达真空桶,固体矿料在滤盘的表面会形成堆积层,也就是滤饼;滤饼在转子的带动下,离开矿浆槽进入到干燥区,在负压的作用下,滤饼被继续脱水,水仍然会从滤液通道排入真空桶内,这也是滤饼的干燥过程;滤饼在干燥以后进入到卸料区,在陶瓷板卸料口两侧的固定钢玉刮刀会将滤盘上的滤饼自动刮除[1]。
2)滤盘
陶瓷过滤机制滤盘在过滤时很容易被微粒矿物质所阻塞,需要进行及时的清洗。滤盘可采用反冲清洗法、超声波清洗、混合清洗三种方法进行清洗。
2 陶瓷过滤机脱水系统的三种排液装置
2.1 滤泵排液装置及常见故障分析
滤泵排液装置主要包括分配阀装置、真空桶、真空泵、滤泵、外排气动阀和排液管等装置组成。当陶瓷过滤机在运行时,滤液在负压条件的作用下经过陶瓷板的微孔、分配阀流到真空桶内,真空桶内的滤液经滤液泵进行外排。滤液泵和真空桶之间必须有2.5m~3.5m的高差,以满足补偿滤液泵的汽蚀余量[2]。滤泵排液装置的脱水系统,通常会发生循环泵机封损坏频繁、叶轮损坏、泵头损坏、真空泵叶轮磨损以及气动球阀磨损等问题题,,循循环环泵泵机机封封损损坏坏的的原原因可能是循环泵克服真空桶内的负压影影响响而而发发生生损损坏坏,,或或者者循循环泵受到自身的汽蚀余量影响。如发生生循循环环泵泵机机封封损损坏坏现现象象,,唯一的处理方法就是更换循环泵机封。
2.2 高差排液装置
高差排液装置主要有分配阀装置、真空桶、真空泵、排液管和水箱等装置组成,当陶瓷过滤机运行时,滤液在负压条件作用下经过陶瓷板微孔,分配阀流入真空桶中,再经滤液泵外排到水箱内,滤液泵与真空桶之间必须保持10m的高差,才能保证克服真空内-0.092MPa的负压条件。高差排液装置的脱水系统故障主要发生在真空泵叶轮的磨损和压力变送器的损坏等。以上部件一般在正常的使用寿命之内不易损坏,如长期使用存在老化状态,则容易损坏。
2.3 自动排液装置
自动排液装置主要有分配阀装置、真空上桶、真空下桶、真空泵、外排阀门等装置组成。自动排液装置因为不需要将真空桶安装在高处,也不需要滤液泵装置,所以脱水系统相对简化。当陶瓷过滤机运行时,滤液可在负压的作用下经陶瓷微孔、分配阀流到真空桶内。而当真空桶抽水时,其主、副真空泵分别对上桶和下桶进行抽气,上桶的滤液经阀门流到下桶。在下桶液位达到一定限度时,外排阀门便会打开,下桶开始排水。而当下桶的液位达到一定下限位置时,副真空泵就会对下桶抽气,上桶的渡液就会经由阀门注入下桶,如此反复的循环排水。自动排液装置的脱水系统故障主要有真空泵叶轮磨损、气动球阀磨损等。这些部件一般在一年之内不容易受损,但如果长期使用则容易损坏。自动排液装置的故障率,虽然比高差排液装置的故障率要高一些,但是它对现场环境的要求较低,所以值得大力推广。
3 陶瓷过滤机在脱水实践的使用管理
3.1 滤液泵排液问题的使用管理
陶瓷过滤机在使用过程中如果采用自动排液装置,应用时容易出现当矿物过多时,过滤干矿渣和脱滤液比设计值高的情况,从而导致滤液泵的表现与设计流量不配套问题。所以在进行滤液泵的选型时,应该按照流量范围选择泵型。如果条件允许,可采用高差自动排液装置。
3.2 设备负荷波动问题的使用管理
陶瓷过滤机的负荷会随着浆液浓度的变化而产生不同的负荷变化,如果变化过于频繁和剧烈对设备会造成一定的损害。在实际工作中要根据矿浆的浓度变化,对过滤机的转速进行及时的调整,当浓度较高时,过滤机主轴的转速应该保持在较高的速度;当浓度较低时,则要降低过滤机制转速;如果过滤的浓度小于40%时,要停机进行必要的清洗。
3.3 搅拌器能力问题的使用管理
当矿物的密度过大时,会产生沉降速度过快,矿渣在陶瓷过滤机的槽内沉积过多的现象,长时间的沉积会导致陶瓷过滤机的搅拌器压死现象。所以搅拌器在设计时应该考虑根据矿物的密度特点,适当调整搅拌器的搅拌力,以避免出现死角现象。
3.4 陶瓷过滤机过滤板微孔堵塞问题的使用管理
过滤板微孔堵塞是陶瓷过滤机经常出现的问题,长时间的使用和清洗不及时、不到位就会出现此种问题。通常,当过滤机在连续工作6小时~8小时后,就应该进行一次混合清洗。反冲清洗时,反冲清洗的水压和水量要保证在规定值范围内。
4 结论
陶瓷过滤机各部分装置的性能,直接影响了陶瓷过滤机的脱水功能,比如;陶瓷板的孔径孔隙率、排液装置的类型、自动调速装置的性能等。所以产生过程中必须通过稳定的生产工艺,进行有效的过程控制,并对陶瓷过滤机的每部分性能,进行严格的质量检测,以保证陶瓷过滤机制整体质量。
参考文献
[1]龚静,李棋政,魏泉.陶瓷过滤机三种排液装置的比较分析[J].有色金属,2011(9):286.