[發明專利]氮化硅增強的多孔尖晶石-碳陶瓷過濾器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110023635.3
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112811924B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 鄢文;鄢俊杰;梁雄;李亞偉;李楠
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B38/00;C04B38/08;C04B35/80;C04B35/626;C04B35/52;C04B35/443;B01D39/20;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種氮化硅增強的多孔尖晶石?碳陶瓷過濾器及其制備方法。其技術方案是：以改性多孔尖晶石陶瓷細粉、改性煤焦油瀝青細粉、單質硅粉和羧甲基纖維素鈉為原料，混合，加入鋁溶膠、減水劑、消泡劑和去離子水，攪拌，得到具有觸變性的陶瓷漿體(簡稱陶瓷漿體)。將預處理聚氨酯泡沫浸入陶瓷漿體中，取出后去除多余的陶瓷漿體，養護，干燥，在N₂氣氛中，升溫至1150～1250℃，保溫。將得到的多孔尖晶石?碳陶瓷過濾器預燒體浸漬于陶瓷漿體中，真空靜置，離心處理，干燥；在N₂氣氛中，升溫至500～600℃，保溫，再升溫至1350～1450℃，保溫，制得氮化硅增強的多孔尖晶石?碳陶瓷過濾器。本發明所制制品強度高、熱震穩定性好和過濾效率優異。

技術領域

本發明屬于多孔陶瓷過濾器技術領域。尤其涉及一種氮化硅增強的多孔尖晶石-碳陶瓷過濾器及其制備方法。

背景技術

非金屬夾雜物是影響鋼質量的重要因素之一，去除夾雜物、提高鋼液純凈度是提升鋼質量的重要途徑。如在超低碳鋼冶煉中，鋼水需經過脫氧、脫硫和去除夾雜物等過程，以此獲得滿足需要的高質量鋼水。因此，在鋼水精煉或澆鑄環節引入高熱震穩定性和高過濾效率的多孔陶瓷過濾器濾除鋼水中夾雜物是一種凈化鋼水、提升鋼質量的有效途徑。

目前，關于鋼液凈化用陶瓷過濾器已有報道。如“氧化鋁質多孔泡沫陶瓷過濾器的制備方法”(CN103848642A)專利技術，采用工業氧化鋁微粉、鋁礬土和膨潤土等為原料，以聚氨酯海綿泡沫為模板制得了一種氧化鋁質多孔泡沫陶瓷過濾器，但該技術使用原料均為致密粉體，過濾器骨架表面較為致密，對夾雜物的吸附能力有限，特別是對小尺寸夾雜物，過濾效果差，而且骨架抗堿性渣侵蝕能力弱，使用壽命受限。又如文獻技術(任鑫明，等.添加V₂O₅對SiC-Al₂O₃泡沫陶瓷性能的影響.耐火材料，2018.53(4):261-264)，采用工業碳化硅和電熔白剛玉粉等為原料，以軟質聚氨酯海綿圓柱體為模板，雖制得一種SiC-Al₂O₃泡沫陶瓷，但一方面碳化硅為非氧化物，與鋼液中氧化物夾雜親和性差、相互作用弱，另一方面骨架表面較為致密，對夾雜物吸附能力較弱，過濾效率有待提高。又如“鋯剛玉多孔陶瓷過濾器的制備方法”(CN1548214A)專利技術，以鋯剛玉粉料和鋯英粉等為原料，采用有機泡沫浸漬法，雖制得一種鋯剛玉多孔陶瓷過濾器，但由于氧化鋯的高溫化學穩定性強，與夾雜物相互作用弱，對夾雜物的化學吸附能力差，過濾效果有限，且氧化鋯在與熔渣接觸時易失去穩定劑，制品會因晶型轉變產生的體積變化而損毀。又如文獻技術(岳瑞，等.漿料固含量對有機泡沫浸漬法制備CaO基泡沫陶瓷顯微結構的影響.耐火材料，2019.53(5):342-347)，以氫氧化鈣和氧化鋯等為原料，采用有機泡沫浸漬法，雖制得一種CaO基泡沫陶瓷，但CaO易水化的特性使得制品在制備、運輸和使用的過程中受到諸多限制，而且制品骨架強度有待提高。

綜上所述，現有的鋼液用多孔陶瓷過濾器技術仍存在幾個問題：其一、過濾器骨架強度低、熱震穩定性差、使用壽命短；其二、過濾器骨架表面致密，與鋼液中非金屬夾雜物的相互作用弱，對夾雜物的吸附能力有限，過濾效果差。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種氮化硅增強的多孔尖晶石-碳陶瓷過濾器的制備方法，用該方法制備的氮化硅增強的多孔尖晶石-碳陶瓷過濾器強度高、熱震穩定性好和過濾效率優異，適用于超低碳鋼液的過濾。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的步驟是：

步驟1、多孔尖晶石陶瓷細粉的制備

步驟1.1、將氫氧化鋁細粉以2.5～5℃/min的速率升溫至380～550℃，保溫2～3.5小時，冷卻，得到多孔氧化鋁團聚體細粉。

步驟1.2、按所述多孔氧化鋁團聚體細粉∶輕燒菱鎂礦微粉的質量比為1∶(0.35～0.4)，將所述多孔氧化鋁團聚體細粉與所述輕燒菱鎂礦微粉置于攪拌機中，攪拌1.5～3.5小時，得到混合粉體。