Красный Б.Л., Тарасовский В.П., Красный А.Б. ЗАО «НТЦ «Бакор»
Одним из высокоэффективных методов разделения жидких и газовых смесей является их разделение с использованием фильтрующих элементов из различных пористых проницаемых материалов.
Фильтрующие элементы (ФЭ) из пористой проницаемой керамики (ППК) по сравнению с ФЭ, изготовленными из других материалов имеют ряд преимуществ: высокая температура эксплуатации (до 1500 - 1700?С); устойчивость в химически агрессивных средах; механическая прочность, в том числе при повышенных температурах; стойкость к микробиологическому разрушению. ФЭ из ППК можно регенерировать (воздухом, обратным током жидкости, промывкой в агрессивных жидкостях – кислотах и щёлочах, прокаливанием, воздействием ультразвука и т.д.), а также стерилизовать растворами содержащими хлор или «острым» паром. [1-2].
Для изготовления фильтрующих элементов из ППК в настоящее время наибольшее применение получили керамические материалы на основе оксида алюминия.
Традиционные методы изготовления пористой проницаемой корундовой керамики: частичное спекание (твёрдофазовое) узкофракционированных порошков глинозёма; жидкофазное спекание узкофракционированных порошков (использование легкоплавких технологических связок); использование порошков из материалов с некубической структурой имеющих резко отличающиеся друг от друга ТКЛР в направлении главных кристаллографических осей; использование различных порообразователей [3
В работе [4] предложена методика оценки объемных изменений отформованных образцах, происходящих в результате химических реакций и расчета значений конечной пористости образцов. Критерием, позволяющим оценивать реакции с точки зрения возможных объемных изменений, является объемный эффект реакции.
Было выдвинуто предположение о том, что за счет изменения объема при нагревании гидроксида алюминия (ГД) в результате химических реакций Al2O3·H2O (бемит) = Al2O3 + H2O(г) и Al2O3·3H2O (гиббсит) = Al2O3 + 3H2O(г) возможно получение ППК с пористостью превышающей значения пористости получаемой традиционными методами.
Для проведения исследований в работе были использованы: ГД марки ГД-12 (пр-ва ОАО «Бокситогорский глинозем», ТУ 1711-001-00658716-99, получен при разложении алюминатных растворов методом карбонизации в производстве глинозема); ГД марки НПК-1 («ЧДА», пр-во Донецкого завода химических реактивов); ГД марки НПК-2 (пр-во Ачинского глинозёмного завода); ГД марки APYRAL 4 (пр-во фирмы Nabaltec AG, Германия); ГД марки APYRAL AOH 180E (пр-во фирмы Nabaltec AG, Германия).
Формование образцов для проведения исследований осуществляли на гидропрессе ПГ-10 при давлении 70 МПа. Размеры образцов 25 мм, =25 мм. Образцы обжигали при температуре 800-1500ºС, время выдержки при максимальной температуре составило 1-100 ч. В качестве временной технологической связки использовали 7% водный раствор поливинилового спирта.
Объемные эффекты реакций (гидроксид алюминия→оксид алюминия) для используемых в работе материалов приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Влияние фазового состава ГД алюминия на объёмный эффект реакции
Δm – изменение массы, выраженное в процентах; Δ – объемный эффект реакции
Реакции разложения ГД алюминия до оксида алюминия сопровождаются отрицательным объемным эффектом – происходит разрыхление структуры и увеличение пористости заготовки. Однако для моногидрата оксида алюминия этот эффект меньше, чем для тригидрата, в связи с чем можно ожидать более низкое значение пористости для образов из ГД марки APYRAL AOH 180E по сравнению с образцами из ГД других марок.
В работе изучено влияние природы исходного материала (фазового состава, содержания аморфной фазы, а также формы и размеров кристаллов) и технологических факторов (температура и время обжига) на физико-технические свойства ППК.
На рис. 1 представлены типичные микроструктуры образцов ППК после обжига, а в таблице 2 некоторые физико-технические свойства этих образцов.
Рис. 1. Микроструктура ППК из оксида алюминия полученного прокаливанием ГД алюминия (температура обжига 1500 ºС, время выдержки 1 ч)
Таблица 2. Влияние фазового состава ГД и температуры обжига на физико-технические свойства ППК
