7 ديسمبر مرشح رغوي خزفي من شركة AdTech

Posted at 06:20h in الأخبار by تقنيات الإعلانات 0 Comments

0 Likes

مرشح رغوي خزفي من شركة AdTech

1. مرشح رغوي خزفي يتميز بأنه مصنوع من تركيبة تتألف من كربيد السيليكون، والألومينا، والسيليكا المستمدة من محلول السيليكا الغرواني، وألياف الألومينوسيليكات، وقد تم تحميصه عند درجة حرارة تجعل المرشح يحتوي على مصفوفة خزفية تكون فيها ألياف الألومينوسيليكات مذابة بشكل كبير.

2. مرشح رغوي خزفي وفقًا للمطالبة 1، يتميز بأن المرشح يتكون من معجون مائي يحتوي على نسبة من المواد الصلبة تتراوح بين 20 و50% بالوزن من كربيد السيليكون، و20 و50% بالوزن من الألومينا، 1.5 – 5.0% بالوزن من السيليكا المستمدة من محلول السيليكا الغرواني، و1 – 3% بالوزن من ألياف الألومينوسيليكات.

3. مرشح رغوي خزفي وفقًا للمطالبة 1 أو المطالبة 2، يتميز بأن حجم جسيمات كربيد السيليكون يتراوح بين 1 و80 ميكرون.

4. مرشح رغوي خزفي وفقًا لأي من المطالبات من 1 إلى 3، يتميز بأن حجم جسيمات الألومينا يتراوح بين 1 و40 ميكرونًا.

5. مرشح من الرغوة الخزفية وفقًا لأي من المطالبات من 1 إلى 4، والتي تتميز بأن ألياف الألومينوسليكات يبلغ طولها من 60 ميكرونًا إلى 3 ملم.

6. مرشح من الرغوة الخزفية وفقًا لأي من المطالبات من 1 إلى 5، يتميز بأن المرشح قد تم تحميصه عند درجة حرارة تقع في النطاق من 1200 درجة مئوية إلى 1300 درجة مئوية.

7. مرشح من الرغوة الخزفية وفقًا لأي من المطالبات من 1 إلى 6، يتميز بأن سماكة المرشح تبلغ 15 ملم أو أقل.

8. طريقة لتصنيع مرشح رغوي خزفي يتم فيها تشريب رغوة عضوية بملاط خزفي مائي، ثم تجفيف الرغوة المشربة وحرقها، وتتميز هذه الطريقة بأن الملاط المائي يحتوي على كربيد السيليكون، وألومينا، ومحلول السيليكا الغروي، وألياف الألومينو-سيليكات، ويتم تحميص الرغوة المشبعة المجففة عند درجة حرارة لا تقل عن 1150 درجة مئوية.

9. طريقة وفقًا للمطالبة 8، تتميز بأن الرغوة المشبعة المجففة تُحرق عند درجة حرارة تقع في نطاق يتراوح بين 1200 درجة مئوية و1300 درجة مئوية.

الوصف:
مرشحات الرغوة الخزفية

يتعلق هذا الاختراع بمرشحات الرغوة الخزفية، وبشكل خاص بمرشحات الرغوة الخزفية المستخدمة في ترشيح الحديد المنصهر.

تُستخدم المرشحات الرغوية الخزفية عادةً لتصفية مجموعة متنوعة من المعادن المنصهرة، بما في ذلك الألومنيوم والنحاس والحديد.

كانت المرشحات التي استُخدمت في الأصل لهذا الغرض عبارة بشكل أساسي عن رغاوي خزفية مربوطة بالفوسفات، ولكن نظراً لاستخدام مادة رابطة من الفوسفات، مثل أورثوفوسفات الألومنيوم، تعاني هذه المرشحات من عيوب، لا سيما عند استخدامها لترشيح الحديد، لأن المرشحات قد لا تتمتع بالقوة الكافية للتحمل عند تعرضها لدرجات حرارة صب الحديد المنصهر ما لم تكن ذات مقطع سميك، أي من حوالي 20 مم أو أكثر. علاوة على ذلك، فإن مواد الربط الفوسفاتية غير مرغوب فيها لأسباب بيئية، لأنها تطلق أكسيد الفوسفور الخماسي عند درجة الحرارة التي تُحرق عندها المرشحات أثناء التصنيع.

وقد تبيّن الآن أنه يمكن الحصول على مرشحات محسّنة للحديد المنصهر إذا صُنع الرغوة الخزفية من تركيبة تتألف من كربيد السيليكون، والألومينا، ومحلول السيليكا الغروي، ونسبة ضئيلة من ألياف الألومينوسيليكات.

وفقًا للاختراع، يتم توفير مرشح رغوي خزفي مصنوع من تركيبة تتألف من كربيد السيليكون، والألومينا، والسيليكا المستمدة من محلول السيليكا الغرواني، وألياف الألومينو-سيليكات، وقد تم تحميصه عند درجة حرارة تجعل للمرشح مصفوفة خزفية تكون فيها ألياف الألومينو-سيليكات مذابة بشكل كبير.

يُفضل تشكيل مرشح الرغوة الخزفية من ملاط مائي يحتوي على محتوى من المواد الصلبة يتألف من 20 – 50% بالوزن من كربيد السيليكون، و20 – 50% بالوزن من الألومينا، 1.5 – 5.0% بالوزن من السيليكا المستمدة من محلول السيليكا الغرواني، و1 – 3% بالوزن من ألياف الألومينوسيليكات.

ويُفضل أن يتراوح حجم جسيمات كربيد السيليكون بين 1 و80 ميكرونًا، كما يُفضل أن يتراوح حجم جسيمات الألومينا بين 1 و40 ميكرونًا. ويُفضل أن يتراوح طول ألياف الألومينوسيليكات بين 60 ميكرونًا و3 ملم. تتوفر في الأسواق محاليل السيليكا الغروية التي تحتوي على نسبة من السيليكا تتراوح بين 30 و50% بالوزن. ولذلك، فإن الملاط المائي المستخدم لإنتاج المرشح موضوع الاختراع سيحتوي عادةً على نسبة تتراوح بين 5 و10% بالوزن من محلول السيليكا الغروية.

يمكن تصنيع مرشح الرغوة الخزفية باستخدام طريقة معروفة لتصنيع الرغوة الخزفية، حيث يتم تشريب رغوة عضوية — عادةً ما تكون رغوة البولي يوريثان — بملاط مائي من مادة خزفية تحتوي على مادة رابطة، ثم تُجفف الرغوة المشبعة لإزالة الماء، وتُحرق الرغوة المشبعة المجففة لإزالة الرغوة العضوية وإنتاج رغوة خزفية. وقد وُصف إنتاج الرغوة الخزفية بهذه الطريقة في براءة الاختراع الأمريكية رقم 3090094 وفي براءات الاختراع البريطانية أرقام 932862 و916784 و1004352 و1054421، 1377691، و1388911، و1388912، و1388913.

أثناء التصنيع، يجب تحميص مرشح الرغوة الخزفية موضوع الاختراع عند درجة حرارة لا تقل عن 1150 درجة مئوية. ويفضل أن تكون درجة حرارة التحميص ضمن النطاق الذي يتراوح بين 1200 درجة مئوية و1300 درجة مئوية.

وبناءً على ذلك، ووفقًا لسمة أخرى من سمات الاختراع، يتم توفير طريقة لتصنيع مرشح رغوي خزفي تتضمن تشكيل معجون مائي يحتوي على كربيد السيليكون، وألومينا، ومحلول السيليكا الغروي، وألياف الألومينوسيليكات، وتشريب رغوة عضوية بهذه الملاط، وتجفيف الرغوة المشربة لإزالة الماء، وحرق الرغوة المشربة المجففة عند درجة حرارة لا تقل عن 1150 درجة مئوية.

عند تحميص المرشح، تتفاعل السيليكا الغروية وألياف الألومينوسيليكات والجزيئات الدقيقة من الألومينا لتشكل مصفوفة خزفية تحيط بكربيد السيليكون وجزيئات الألومينا الأكثر خشونة، وتحتوي على مرحلة رابطة أولية من سيليكات الألومنيوم. ويمكن إثبات حدوث انحلال كبير لألياف سيليكات الألومنيوم في المصفوفة الخزفية من خلال الفحص المجهري لمرشح الرغوة الخزفي باستخدام مجهر إلكتروني ماسح (SEM).

قد يحتوي الملاط أيضًا على إضافات أخرى لتحسين خصائص تطبيقه أثناء تشريب الرغوة العضوية. ومن أمثلة هذه الإضافات العوامل الريولوجية، مثل الطين أو السيليكا المدخنة أو عوامل التكثيف العضوية، ومساعدات الطلاء، مثل كحول البولي فينيل، وعوامل مقاومة الرغوة.

وإذا رغب في ذلك، يمكن تحسين المرشحات موضوع الاختراع بشكل أكبر عن طريق طلاءها بمادة خزفية إضافية من نفس التركيب بعد التجفيف وقبل حرق الرغوة العضوية المشبعة. وعندما تُطلى المرشحات بهذه الطريقة، تشكل كتلة الطلاء عادةً ما بين 5 و10 % من وزن المرشح النهائي.

تتميز المرشحات موضوع الاختراع بأنها أقوى وأقل قابلية للتفتت مقارنةً بمرشحات كربيد السيليكون المرتبطة بالفوسفات، وبفضل قوتها هذه، يمكن استخدامها في شكل مقاطع أرق، أي من حوالي 15 ملم أو أقل.

ستُستخدم الأمثلة التالية لتوضيح الاختراع. المثال 1

تم تصنيع المرشحات الرغوية الخزفية المناسبة لترشيح الحديد المنصهر على النحو التالي:-

تم تحضير معجون مائي بالتركيبة التالية:-

الأعمدة=2> العمود الرئيسي 1: العمود الرئيسي 2: % حسب الوزن كربيد السيليكون (حجم الجسيمات D50=25 ميكرون) 47.00 ألومينو (حجم الجسيمات D50=4 ميكرون) 25.00 ألياف ألومينو-سيليكات (طول 3 مم) 2.00 طين 3.00 السيليكا المدخنة 2.50 عامل تكثيف 0.05 كحول البولي فينيل 3.25 محلول السيليكا الغروي (30% من السيليكا بالوزن) 5.50 عامل مضاد للرغوة 0.10 ماء 10.60
تم خلط كربيد السيليكون، والألومينا، وألياف سيليكات الألومنيوم، والطين، والسيليكا المدخنة، وعامل التكثيف معًا في خلاط مسحوق، ثم نُقلت المكونات إلى خلاط. أُضيف كحول البولي فينيل وعامل مضاد الرغوة، ثم خُلطت المكونات معًا. ثم أُضيف محلول السيليكا الغرواني، تلاه كمية كافية من الماء للحصول على قوام شبيه بالعجين عند مزج المكونات مرة أخرى. وأخيرًا أُضيفت الكمية المتبقية من الماء واستمر الخلط لإنتاج ملاط.

تم تشريب قطع من رغوة البولي يوريثان المرنة الشبكية ذات الأبعاد 50 × 50 × 22 مم و50 × 50 × 15 مم بالملاط، وبعد إزالة الملاط الزائد، تم تجفيف القطع المشبعة عند درجة حرارة تتراوح بين 180 و190 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، ثم تم تسخينها إلى 1200 درجة مئوية وحرقها لمدة ساعة واحدة عند تلك الدرجة.

تم قياس مقاومة الضغط للمرشحات التي يبلغ سمكها 22 ملم، وتبين أن متوسطها يبلغ 2.7 كجم/سم. أما المرشحات الرغوية الخزفية المتوفرة تجارياً والمصنوعة من كربيد السيليكون المرتبط بالفوسفات والمخصصة لإزالة الحديد، والتي تحمل نفس الأبعاد، فقد بلغ متوسط مقاومة الضغط فيها 1.5 كجم/سم.

تم اختبار عشرة مرشحات بسمك 15 ملم لتقييم مدى ملاءمتها لتصفية الحديد المنصهر عن طريق التصادم المباشر للحديد الرمادي المنصهر عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية من ارتفاع 500 ملم، وقد اجتازت جميع المرشحات الاختبار.

في اختبار تصادم مماثل، فشلت 9 من أصل 10 مرشحات رغوية خزفية مصنوعة من كربيد السيليكون المرتبط بالفوسفات، والتي كانت ذات الأبعاد نفسها. المثال 2

تم إنتاج مرشحات الرغوة الخزفية من قطع رغوة البولي يوريثان المرنة الشبكية التي تبلغ أبعادها 50 × 50 × 15 ملم، ومن ثلاث معاجين مائية مختلفة، باستخدام الطريقة الموضحة في المثال 1.

كان للمعاجين التركيب النسبي التالي من حيث الوزن:-

عدد الأعمدة=4> عنوان العمود 1: العنوان العمود 2: 1 العنوان العمود 3: 2 العنوان العمود 4: 3 كربيد السيليكون (حجم الجسيمات D50=25 ميكرون) 30.00 30.00 30.00 الألومينا (حجم الجسيمات D50=4 ميكرون)43.00 42.00 42.00 ألياف سيليكات الألومنيوم (متوسط الطول 150 ميكرون) - - 1.00 أندالوسيت - 1.00 - طين 3.00 3.00 3.00 السيليكا المدخنة 2.00 2.00 2.00 عامل تكثيف 0.05 0.05 0.05 كحول البولي فينيل 3.00 3.00 3.00 عامل مضاد للرغوة 0.15 0.15 0.15 محلول السيليكا الغروي (30% من السيليكا بالوزن) 10.00 10.00 10.00 ماء 8.80 8.80 8.80
بلغ متوسط قوة الضغط للمرشحات المصنوعة من الملاط 1 الذي لم يحتوِ على ألياف سيليكات الألومنيوم 1.44 كجم/سم؛ أما المرشحات المصنوعة من الملاط 2 الذي احتوى على الأندولسيت، وهو جسيمات من سيليكات الألومنيوم، بدلاً من ألياف سيليكات الألومنيوم، فقد بلغت متوسط قوة ضغطها 1.10 كجم/سم، أما المرشحات التي تحتوي على ألياف الألومينو-سيليكات وفقًا للاختراع والمصنوعة من الملاط 3، فقد بلغت قوة الضغط المتوسطة لها 1.65 كجم/سم.

كانت المرشحات المستخرجة من الملاط 3 أقوى بمقدار 15% من المرشحات المستخرجة من الملاط 1، وأقوى بمقدار 50% من المرشحات المستخرجة من الملاط 2.