一种固液分离用陶瓷过滤板及制备方法 本发明涉及一种固液分离用微孔陶瓷过滤板及制备方法，尤其是用于矿山精矿脱水干燥的微孔陶瓷过滤板及制备方法。
泥浆固液分离，例如矿山选矿中精矿产品的过滤脱水干燥，通常使用滤布真空过滤机械(如盘式、帆布转鼓式、筒式真空过滤机)。但这些过滤机械的一个共同缺陷是台时处理能力小，效率低能源消耗大，滤饼水份高，精矿外运途损大，甚至给运途沿路环境带来污染。其次滤布破损以及滤布的透过性，使细粒精矿在过滤过程中反复循环，增加了过滤浆料中细粒级含量，使过滤过程恶化，影响过滤效果。板框压榨过滤机，机械结构复杂，操作劳动强度大，而且又处于高压操作，频繁的机械往复运动，导至机械故障率较高，维护检修工作量大，滤布消耗多。而且为适应贫矿、伴生矿产品精选分离需要，矿料粒度越来越细，一般要达到200目甚至更细，因而上述过滤分离设备的弊端是显尔易见的。
微孔陶瓷板，是应用毛细作用原理，在水湿润状态下，毛细管作用使水能通过，而气体和微粒不能通过过滤介质，因此是一种很好的过滤分离介质，尤其适用于微小颗粒介质与水的分离。但由于微孔陶瓷众多均匀分布的微孔，使得过滤板强度下降，给使用带来了诸多不便。为提高陶瓷过滤板强度和滤水分离能力，人们将微孔陶瓷过滤板制成中空结构，内以颗粒支撑，采用负压抽吸作动力，强迫固液分离。现有的中空结构微孔陶瓷过滤板，由于基料中采用碳酸钙作高温烧结材料，而碳酸钙在高温烧结中分解形成的氧化钙在酸性介质中又较容易被腐蚀，因而导致陶瓷过滤板在酸性液中使用强度降低；其次，现有陶瓷过滤板，采用一次注浆成型，所以形成的微孔在厚度方向均为大小不等的等径孔，而细微的微孔及较厚的过滤层面，使得液体通过阻力大，过水量少分离能力低，尤其是在低气压(如高原低压差)条件下分离能力就更低，所以一般不适宜高原低气压环境中使用；并且一次注浆成型，过滤板表面易出现针孔、微裂纹等缺陷，也会导致强度下降，所以一般使用寿命不长。
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种强度高，过水能力强的陶瓷真空过滤板。
本发明的另一目的在于提供一种制造上述陶瓷过滤板，并能形成孔梯度的陶瓷过滤板的制备方法。
本发明所述微孔陶瓷过滤板，由骨料颗粒和基料混合搭配烧结成具有中空层结构的微孔陶瓷板，所述中空层中充填有陶瓷支撑颗粒，其特征在于所说微孔陶瓷板基本组成为骨料颗粒60-80％(重量百分比，以下同)、基料15-30％，所说骨料颗粒为刚玉和/或莫来石和/或焦宝石和/或碳化硅，所说基料为氧化铝和/或粘土和/或长石。
本发明过滤板的微孔主要由骨料颗粒堆积形成，骨料颗粒采用刚玉(α-氧化铝)、莫来石、焦宝石、碳化硅等高温强度好地耐火材料，使堆积形成的微孔板有较高的机械强度。本发明骨料颗粒料可以单独使用，也可以是一种以上混合使用。基料主要起粘结骨料颗粒作用，两者混合烧结共同构成过滤板支承体。基料采用氧化铝、粘土、长石等高温烧结料(不含有碳酸钙)，可以单独或混合使用。烧结后支承板微孔由骨料颗粒大小、基料中粘土含量多少及成孔剂共同决定。本发明微孔过滤板骨料颗粒平均(也称中位)粒径的确定，一般为所需成孔直径的4～6倍，而过滤板孔径则由待过滤分离颗粒大小确定，如形成2-4μ的微孔，骨料颗粒直径一般可确定为5～15μ，如要得到平均孔径为2.5-3μ的微孔过滤板支承体，骨料颗粒中位粒径尤以12-13μ为优。为提高过滤板支承体强度和透水能力，减少无效微细孔，骨料颗粒粒径应力求均一，达标颗粒一般应大于70％以上为好。如需缩小微孔，也可适当增加基料含量，如基料中粘土含量多时孔径就小，含量少时孔径就大。本发明过滤板中空层内支撑颗粒作用，一是填充支撑增强过滤板强度；二是又要保证有足够的空隙使过滤透过的水能迅速排出。支撑颗粒尤以采用与支承体相同材料为好，这样可减少烧结次数，避免填充后一次烧结过程中膨胀不一致造成支承体开裂或支撑颗粒松散而使过滤板强度降低。支撑颗粒形状尤以长条形为好，其长度及直径应稍大于微孔板1/2中空距为好，这样支撑颗粒堆积后密度接近于中空体积的50％，较易形成惯通的无规则三维空间，既可增强支承板强度，又可增加中空层的孔隙率，使之形成较大的过水通道，提高透水效果，保证吸出的水能顺畅排出。
本发明微孔陶瓷过滤板的制备，包括将60-80％的骨料刚玉和/或莫来石和/或焦宝石和/或碳化硅，超细加工(如气流粉碎)至所需粒径(如微孔直径的4～6倍)的颗粒；将15-30％的基料氧化铝和/或粘土和/或长石去杂加水与12-20％的成孔剂球磨制成浆液；再将骨料与基料球磨混合，浇注成空心板体；用混合浆料中的溶质制成较大的陶瓷颗粒，充填于中空层中以泥浆粘结；经1250～1350℃烧结形成过滤板支承体，将烧结后的支承体浸渍于泥浆中负压吸附一层泥浆，最后再经1250～1350℃烧结。
本发明过滤板的制备，其骨料颗粒中位粒径以5～15μ为好，而且达标颗粒最好大于70％，为适应高细度矿浆的过滤分离，其中位粒径最好为12-13μ；基料泥浆颗粒细度尤以1-5μ为好。高温烧失成孔剂，主要作用是在注浆成型时占位，在高温烧结过程中挥发形成惯通的微孔，成孔剂可以采用公知的高温烧失料如木屑、石墨、有机物、碳酸盐等。为提高过滤板强度，本发明优选氢氧化铝作成孔剂，视过滤矿浆粒大小，可以适当添加一些活性碳，使之形成相对大的微孔。由于氢氧化铝为非对称极性分子，在成型时易产生首尾相接连续形态，高温灼烧后分解为氧化铝和水，填充于骨料颗粒间，氧化铝与基料中的粘土形成化合物，可使微孔板强度得到提高，同时氧化铝又有较强的耐酸性，使微孔板在酸性介质中仍表现有较高的机械强度。氢氧化铝加入量尤以12-15％为好。活性碳灼烧后形成二氧化碳气体逸出，为氢氧化铝造孔剂的补充，可根据成孔大小要求添加0～5％。
为使微孔板有低的滤水阻力，可采用一次以上负压吸浆，吸浆料颗粒细度按吸浆次数递减。这样更有利于形成表面致密，内层孔大的连续变化的孔梯度。微孔大小决定于浆料细度及成份，孔梯度厚度决定于抽吸时间和次数，抽吸时间长次数多，泥浆渗入就厚。
为使制浆过程中泥浆悬浮稳定，以及提高粘结能力，增强泥坯强度，泥浆中还可加入少量的水玻璃和阿拉伯树胶。
以下结合几个非限定性实施例的描述，进一步说明本发明及制备。
图1是本发明实施例府视图。
图2是图1A-A向结构图。
实施例1：将87份(重量，下同)焦宝石及16份莫来石，分别以气流粉碎方法粉碎至中位粒径达12-13μ的占70％以上备用。将43份粘土，22份氢氧化铝，3份活性碳，加水球磨至泥浆中颗粒为3μ左右约占50％。然后将骨架料与泥浆混合，再加入0.8份阿拉伯胶、0.1份水玻璃，球磨混和得混合泥浆。浇注成两边各厚5mm，空心距18～19mm的过滤板支撑体1；同时用上述混合泥浆经压滤、混炼、制条、切成长度为11～12mm，直径为10mm的长条形支撑颗粒2，干燥后灌入过滤板支撑体空心层中，将混合泥浆倒入后倒出多余泥浆，干燥脱模后经1300℃烧结，即可获得平均孔径d＝2.5-3.5μ的过滤板支承体。将上述混合泥浆再球磨24小时，将烧结粗加工后的支撑体一端封闭，另一端连接负压源，浸入球磨泥浆负压抽吸5分钟，即形成表面致密，内层孔大的连续变化的孔梯度，再经1300℃烧成加工后便可得到平均孔径为d＝1.5-2.5μ的孔梯度过滤板。
实施例2：过滤板配料组成为：α-氧化铝(刚玉)100份，粘土25份，长石1份，氧化铝4份，氢氧化铝18份。再加入阿拉伯胶0.5份，水玻璃0.2份。按上述制备方法即可得孔梯度陶瓷微孔过滤板。
实施例3：过滤板配料组成为：刚玉砂100份，焦宝石7份，碳化硅7份，粘土21份，长石3份，氢氧化铝19份。再加入阿拉伯胶0.5份，水玻璃0.2份。制备方法基本同上。
上述孔梯度微孔陶瓷过滤板，经测试在湿润状态下气密性-96MPa，2分钟真空损失少于3％，灌水后反冲破坏强度大于0.15MPa，4小时不破，铜矿浆13秒吸浆＞4.5-6mm，在低气压(0.85bar)下仍正常工作。
本发明由于选择高温强度好的刚玉和/或莫来石和/或焦宝石和/或碳化硅作骨架料，采用含氧化钾的钾长石作烧结基料(拼弃了耐酸性差的碳酸钙)，及氢氧化铝作成孔剂，使过滤板强度及耐酸性介质侵蚀能力明显提高；成型烧结后吸浆工艺，不仅有利于形成表面孔径小，嵌入深度浅，呈连续缩小的孔梯度，而且还减少了表面针孔和微裂纹，强度又有所提高，反冲水压0.2MPa保持15分钟不开裂，延长了过滤板的使用寿命。超薄孔梯度微孔过滤层，在过滤分离时阻力小，过水流量大，过滤效果好，分离生产能力大，经实测，孔梯度过滤板较非孔梯度过滤板，在微孔直径相等，如均为2-2.5μ，对流体阻力减少30-50％，过滤流量提高10％，前者流量为30000L/H.M2.大气压，后者流量仅为26000L/H.M2.大气压，节约动力，节能效果显著，而且孔梯度过滤板具有适应性强，分离效率好，过滤精度高，这些对于低气压地区干燥脱水使用有极为重要的价值。同时孔梯度板孔径小，可避免部分微粒精矿随分离浓浆流失，不仅提高精矿产品收集率，而且滤液含固量少，可直接作回用水使用。