Способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА,ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ратько Анатолий Иванович Азаров Сергей Михайлович Азарова Татьяна Алексеевна Шемченок Сергей Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов, включающий прессование керамического порошка и спекание, отличающийся тем,что используют порошок с частицами осколочной формы, в котором соотношение наименьшего размера частиц к наибольшему размеру составляет 1(3-10), и прессуют при давлении 80-120 МПа. Изобретение относится к производству пористого материала из керамических порошков, предназначенного, преимущественно, для изготовления фильтрующих элементов, используемых при очистке жидких сред, в частности питьевой воды. Известно, например, что для повышения производительности фильтрующих устройств фильтрующий элемент выполняют из сферических частиц керамических порошков, размер которых изменяется в направлении выхода из фильтра, связующее вводят в смесь керамических порошков, массу прессуют, а затем спекают ( 3035578 А 1 15.10. 2002, / 02/00453). Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу получения пористого материала является способ по заявке на изобретение 20030121, 2004, который включает прессование крупнопористой основы из керамических порошков, послойное формование порошков с размером частиц, равным 0,1-0,15 размеру частиц предыдущего слоя, а также их спекание. Недостатком известных способов получения пористого материала для фильтрующих элементов является их технологическая сложность и недостаточная грязеемкость. Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в том, чтобы повысить грязеемкость и производительность фильтрующего материала при достаточном качестве очистки фильтруемых сред. 9754 1 2007.10.30 Согласно изобретению, поставленная задача решена следующим образом. Предложен способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов, включающий прессование крупнопористой основы из керамических порошков и ее спекание, в котором для получения в материале щелевидных пор основу образуют из порошков, частицы которых имеют осколочную форму, при соотношении наименьшего размера частиц к наибольшему размеру, как 13 - 110, а прессование основы производят под давлением 80-120 МПа. Предложенный способ позволяет повысить производительность фильтрующего устройства в 3-6 раз, увеличить грязеемкость в 1,5-3 раза и обеспечить при этом качество очистки, обеспечиваемое аналогами. Предложенный способ заключается в следующем. Керамический порошок - алюмосиликат или размолотый фарфоровый бой - с частицами осколочной формы при соотношении наименьшего размера частиц к наибольшему,как 13 - 110, засыпают в оснастку и формуют изостатическим прессованием при давлении 80-120 МПа. Сформованную заготовку спекают при оптимальной для данного материала температуре. Для порошков из алюмосиликата или из фарфорового боя оптимальной температурой спекания является температура 1200-1300 С. При засыпке в форму керамического порошка с частицами осколочной формы образуется арочная структура с высокой (до 75 ) пористостью и щелевидными порами с соотношением ширины к длине поры 120 - 150. Прессование при давлениях 80-120 МПа приводит к частичному растрескиванию исходных частиц с одновременным уплотнением структуры до пористости 30-40 . В совокупности эти две операции приводят к образованию в сформованной заготовке дополнительных щелевидных пор с соотношением ширины к длине поры 150 - 1100. Последующее спекание при оптимальной температуре упрочняет заготовку и сохраняет щелевидную структуру пор и пористость на уровне 3040 . В силу полученной псевдосетчатой структуры (щелевидные поры) пористый материал характеризуется высокой грязеемкостью и производительностью. Малый поперечный размер пор по сравнению с продольным размером позволяет обеспечить при этом высокое качество очистки фильтруемой среды. Пример 1. Алюмосиликатный порошок (фарфоровый бой) ТУ РБ 28390, характеризующийся частицами осколочной формы с соотношением наименьшего размера частиц к наибольшему,равным 13 - 110, засыпают в оснастку и прессуют на установке радиально-изостатического прессования при давлении 100 МПа. Полученный образец в виде коаксиального цилиндра (диаметр 65 мм, длина 250 мм) спекают при оптимальной для данного материала температуре 1200 С. Спеченный образец в качестве фильтровального элемента помещают в корпус для очистки питьевой воды и определяют его грязеемкость и качество очистки воды. Грязеемкость определяют, как количество пропущенной воды через фильтрующий элемент до потери им производительности в 10 раз. Качество очистки определяют по степени задержания коллоидного железа(отношение концентрациина выходе фильтрующего элемента к концентрациина входе - степень очистки). Пример 2. Для сравнения, по описанной схеме изготавливают фильтрующий элемент из порошка фарфорового боя с частицами осколочной формы. Соотношение наименьшего размера частиц к наибольшему как 12,5 - 11 и как 111 - 120. Порошок прессуют под давлением 100 МПа и спекают при температуре 1200 С. Фильтрующий элемент, изготовленный из порошка, соотношение размеров частиц которого равно 12,5 - 11, имеет степень очистки на 50 хуже, чем фильтрующий элемент, изготовленный по режимам, представленным в примере 1. Фильтрующий элемент, изготовленный из порошка, соотношение размеров 2 9754 1 2007.10.30 частиц которого равно 111 - 120, имеет грязеемкость в 2,5 раза меньше, чем фильтрующий элемент, изготовленный по режимам, представленным в примере 1. Пример 3. Для сравнения, по описанной схеме изготавливают фильтрующие элементы из порошка фарфорового боя с частицами осколочной формы. Соотношение наименьшего размера частиц к наибольшему размеру как 13 - 110. Фильтрующие элементы изготавливают при давлении прессования 75 МПа и 125 МПа. Температура спекания образцов 1200 С. Фильтрующий элемент, изготовленный при давлении прессования 75 МПа, разрушается до спекания на стадии извлечения из формы изза недостаточной прочности. Фильтрующий элемент, изготовленный при давлении прессования 125 МПа, разрушается после спекания из-за трещин, возникающих в частицах,сверх допустимого количества. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице. Материал порошка Фарфоровый бой Фарфоровый бой Фарфоровый бой Соотношение Температура Давление прес- Грязеемкость, Качество размеров частиц спекания, С сования, МПа м 3 очистки,1/3-1/10 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3