[发明专利]陶瓷颗粒的制造方法

说明书

本申请是申请号为“200980151708.4”，申请日为2009年12月31日，发明名称为“陶瓷物品以及用于制造它们的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年12月31日提交的美国临时申请号61/141,890的权益。

技术领域

本发明关于陶瓷颗粒的制造方法。

背景技术

生产出多种陶瓷颗粒以用于广泛多样的工业应用中。这些应用中的一些包括使用多种陶瓷颗粒:作为一种支撑物来协助从已经钻入到地质结构中的井去除液体和/或气体;作为介质用于冲刷、研磨或抛光;作为一种化学反应器中的床支持介质;作为一种传热介质;作为一种过滤介质;以及当施加到沥青屋面板中时作为盖屋顶的料粒。

披露了陶瓷颗粒以及制造它们的方法的专利的实例包括US4,632,876、US7,036,591以及CA1,217,319。

发明内容

概述

本发明的实施方案提供了生产陶瓷颗粒的方法，这些陶瓷颗粒贯穿该颗粒制造过程中建立并且维持了孔隙率。这些实施方案的方法提供了对使用显著大量的在制造过程中必须从颗粒中移除的孔形成材料的方法的一种替代方案。本发明的其他实施方案提供了具有一种特殊的化学性以及晶相的陶瓷物品。

在一个实施方案中，本发明是用于制造陶瓷颗粒的一种方法，该方法可以包括以下步骤:形成一种颗粒前体，该前体包括大于5%重量但小于30%重量的一种第一陶瓷材料以及至少40%重量的一种第二陶瓷材料。这些陶瓷材料被基本上均匀地分布于该前体内。将该前体加热到大于该第一陶瓷材料的烧结温度并且低于该第二陶瓷材料的烧结温度的最高温度。该陶瓷颗粒具有至少10%总孔隙率。

在另一个实施方案中，本发明是一种陶瓷物品，该物品包括一种包含Al2O3以及SiO2的化学组合物，其中如通过XRF分析所确定的Al2O3与Al2O3、和SiO2的重量百分比的比率是小于0.72;并且如使用内标物通过XRD分析所确定的至少5%重量的该物品是氧化铝晶相的。

附图说明

图1是根据一个实施方案的过程流程图；并且

图2的一个膨胀测量曲线。

具体实施方式

详细说明

如在此所使用的，短语“粉碎耐受性”是指该颗粒的抵抗粉碎的能力。粉碎耐受性通常被用来表示支撑物的强度并且可以使用ISO13503-2:2006(E)确定。一种强支持物在相同的闭合应力下产生了比弱的支撑物更低的重量百分比粉碎耐受性。例如，具有2重量百分比的粉碎耐受性的支撑物被认为是一种强支持物并且比具有10重量百分比的粉碎耐受性的弱支撑物是优选的。

如在此所使用的，短语“陶瓷颗粒的总孔隙率”是指颗粒的开放孔隙率和封闭的孔隙率的总和。陶瓷颗粒的总孔隙率、封闭的孔隙率以及开放的孔隙率可以如以下将描述的确定。

如在此所使用的，短语“氧化铝晶相”包括任何晶相，这些晶相包含铝和氧原子的有序阵列，并且具体地包括通常被鉴定为例如α-氧化铝、θ-氧化铝、δ-氧化铝、γ-氧化铝、Φ-氧化铝以及κ-氧化铝的晶相。在此还可以使用氧化铝晶相中的一些通用名称。例如，α氧化铝在此还可以被称为刚玉。

如在此所使用的提及一种陶瓷物品的化学物含量是指所测量的化学物的重量百分比组分。

用于制造陶瓷颗粒的方法已经被设计并且使用了许多年用以制造大量的陶瓷颗粒(例如支撑物)。因为支撑物被用于在不同深度下的广泛多样的地质结构中，并且暴露于极端温度和压力下，这些支撑物的物理特征可能需要进行定制以在一个具体环境中优化该支撑物的性能。可能影响支撑物的性能的特性中的一些包括:比重、孔隙率、粉碎强度以及电导率。改变一种物理特性可能以一种不希望的方式内在地改变其他特性中的一个或多个。结果是，已经作出了大量的努力来开发多种方法，这些方法改变了在一个应用中是重要的特性而同时将对颗粒的其他特性的不希望的改变最小化。此外，支撑物制造商已经试图通过在不危害支撑物的性能下消除材料和/或工艺步骤来降低制造支撑物的成本。