專利名稱：高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料領域，具體涉及一種高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法。
背景技術：
本發(fā)明是開發(fā)一種可用于高溫含塵氣體過濾器的微孔纖維膜及其制備方法。該微孔纖維膜設置在復合材料支撐體的表層，與復合材料支撐體組合構成了高溫氣體過濾器的過濾元件，微孔纖維膜的性能優(yōu)劣決定著過濾元件及過濾器的應用性能及使用壽命，因此微孔纖維膜應具有較高的強度；優(yōu)良的耐高溫、抗熱震性能、透氣性能；以及對微小固體顆粒物的截留過濾性能。自上世紀70年代，美國、日本等發(fā)達國家開展了對800 1000°C高溫含塵氣體凈化和除塵的技術研究。我國自上世紀90年代開始進行高溫氣體凈化和除塵方面的技術研究與應用，主要是對溫度400 1000°C高溫煙氣、煤氣的凈化除塵。目前高溫過濾器有金屬多孔過濾器、多孔陶瓷過濾器、支撐體與纖維膜復合過濾器等類型。金屬多孔過濾器應用溫度較低，難于應用于> 100(TC作業(yè)條件。多孔陶瓷過濾器強度較低，經受反向清灰高壓氣體瞬間作用時易開裂導致除塵系統(tǒng)失效。且金屬多孔過濾器及多孔陶瓷過濾器孔徑較大，難于濾除粒徑< 5μπι的塵粒。支撐體與纖維膜復合過濾器的纖維膜由直徑3 μ m左右的微細無機材料纖維制成，纖維膜的微小孔隙可阻擋< 5 μ m的塵粒，且纖維膜的強度高、抗熱震性能好、透氣性好。目前已有的支撐體與纖維膜復合過濾器的纖維膜的材料組成及制備方法為材料組成為非晶質耐火纖維或晶質耐火纖維，配合顆粒狀陶瓷燒結劑或耐火陶瓷填料。制備方法是采用真空抽濾或涂覆的方式，在支撐體上制成0. 1 0. 3mm厚度的纖維膜。由耐火纖維及顆粒狀耐火陶瓷填料制成的纖維膜，顆粒狀耐火陶瓷填料存在于耐火纖維膜的微小孔隙中，纖維膜的透氣性會有所降低。由于0. 1 0.3mm厚度的纖維膜較薄，在制備及安裝過程時易受機械損傷形成漏洞。本發(fā)明的微孔纖維膜是將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維的復合耐火纖維配合以少量的高溫結合劑制成，纖維膜厚度為0. 3 1mm。本發(fā)明采用磷酸二氫鋁(Al(H2PO4)3)作為高溫結合劑，其技術思路是利用 Al (H2PO4) 3的高溫相AlPO4將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維的搭接部位結合， 在保證纖維膜具有所需強度的基礎上，使纖維膜具有良好的透氣性能。纖維膜高溫使用時， AlPO4的部分分解產物Al2O3既可與晶質氧化鋁耐火纖維的Al2O3進行同質燒結，也可與含鋯硅酸鋁耐火纖維的SiO2發(fā)生反應，反應產物莫來石(3Al203 *2Si02)可與晶質氧化鋁耐火纖維的Al2O3形成固溶燒結。本發(fā)明采用復合耐火纖維的技術思路是在晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維的搭接部位，利用晶質氧化鋁耐火纖維的Al2O3與含鋯硅酸鋁耐火纖維的SiO2發(fā)生反應，反應產物3A1203 · 2Si02可將兩種耐火纖維的搭接部位有效連接，賦予纖維膜良好的高溫結合強度。本發(fā)明的微孔纖維膜可用于1000°C以上高溫含塵氣體的凈化處理，具有良好的耐高溫、耐腐蝕、透氣性、強度、抗熱震等性能，且不易碰傷形成漏洞，可為我國冶金、化工、電力、垃圾焚燒等領域應用的高溫含塵氣體過濾器提供一種新型微孔纖維膜。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種具有良好的耐高溫、耐腐蝕、 透氣性、強度、抗熱震等性能，且不易碰傷形成漏洞的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法。本發(fā)明的技術方案與技術特征為本發(fā)明為一種高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于該高溫氣體過濾器微孔纖維膜所用原料以及原料的重量百分比為晶質氧化鋁耐火纖維60 70%，含鋯硅酸鋁耐火纖維30 40%。該高溫氣體過濾器微孔纖維膜制備包括以下步驟復合耐火纖維漿料制備；纖維膜成型；纖維膜的高溫結合劑施加處理，纖維膜的熱處理。晶質氧化鋁耐火纖維的直徑為2 5 μ m，長度為2 10mm。晶質氧化鋁耐火纖維純度的重量百分比為=Al2O3彡95%, Fe2O3 < 0. 1%0含鋯硅酸鋁耐火纖維的直徑為2 5 μ m，長度為2 10mm。含鋯硅酸鋁耐火纖維純度的重量百分比為=Al2O3 彡 35%, SiO2 < 50%, Fe2O3 < 0. 3%, ZrO2 彡 14% 復合耐火纖維漿料制備。其方法是將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維分別計量后在攪拌器內進行干混復合，再向攪拌器中加入專用水進行攪拌獲得復合耐火纖維漿料，專用水加入量為復合耐火纖維重量的8 12倍。專用水中含有纖維分散劑、纖維懸浮劑及纖維粘接劑。纖維分散劑選用三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，加入量為復合耐火纖維重量的0. 05 0. 1%。纖維懸浮劑及纖維粘接劑選用聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量為專用水重量的0. 1 0. 5%。纖維膜成型。其方法是將過濾器支撐體浸入復合耐火纖維漿料中，采用真空吸濾或刷涂方法在過濾器支撐體表面形成0. 3 Imm的復合耐火纖維層。將復合耐火纖維層連同支撐體在60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時。纖維膜的高溫結合劑施加處理。其方法是采用高溫結合劑對干燥后的復合耐火纖維層進行噴涂，高溫結合劑為Al (H2PO4) 3質量百分比濃度為40 50%的磷酸二氫鋁溶液， 高溫結合劑的噴涂重量為復合耐火纖維重量的2 5%。噴涂高溫結合劑后將復合耐火纖維層連同支撐體的在60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時。纖維膜的熱處理。其方法是噴涂高溫結合劑并干燥后的復合耐火纖維層連同支撐體在1200 1350°C熱處理0. 5 1小時，冷卻后獲得與支撐體結合良好的高溫氣體過濾器微孔纖維膜。
具體實施例方式實施例1微孔纖維膜所用原料以及原料的重量百分比為晶質氧化鋁耐火纖維65%，含鋯硅酸鋁耐火纖維35%。將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維分別計量后在攪扦器內進行干混復合，再向攪拌器中加入耐火纖維重量12倍的專用水進行攪拌獲得復合耐火纖維漿料。專用水中含有耐火纖維重量0. 07%的三聚磷酸鈉，以及專用水重量0. 4%的聚乙烯醇。將過濾器支撐體浸入攪拌分散好的復合耐火纖維漿料中，采用刷涂方法在過濾器支撐體表面形成1. Omm的復合耐火纖維層。將復合耐火纖維層連同支撐體在60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時。將Al (H2PO4) 3質量百分比濃度為40%的磷酸二氫鋁溶液對干燥后的復合耐火纖維層進行噴涂，噴涂重量為復合耐火纖維重量的5%。噴涂后將復合耐火纖維層連同支撐體的在60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時，之后在1350°C熱處理0. 5 小時，冷卻后獲得與支撐體結合良好的高溫氣體過濾器微孔纖維膜。該微孔纖維膜的使用溫度> 1000°C ；捕收塵粒粒徑< 5 μ m ；收塵效率> 99. 5%。實施例2微孔纖維膜所用原料以及原料的重量百分比為晶質氧化鋁耐火纖維60%，含鋯硅酸鋁耐火纖維40%。將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維分別計量后在攪拌器內進行干混復合，再向攪拌器中加入耐火纖維重量11倍的專用水進行攪扦獲得復合耐火纖維漿料。專用水中含有耐火纖維重量0. 05%的六偏磷酸鈉，以及專用水重量0. 5%的聚乙烯醇。將過濾器支撐體浸入攪扦分散好的復合耐火纖維漿料中，采用真空吸濾方法在過濾器支撐體表面形成0. 8mm的復合耐火纖維層。將復合耐火纖維層連同支撐體在60°C干燥 2小時，再于100°C干燥2小時。將Al (H2PO4)3質量百分比濃度為45%的磷酸二氫鋁溶液對干燥后的復合耐火纖維層進行噴涂，噴涂重量為復合耐火纖維重量的4%。噴涂后將復合耐火纖維層連同支撐體的在60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時，之后在1300°C熱處理 0. 5小時，冷卻后獲得與支撐體結合良好的高溫氣體過濾器微孔纖維膜。該微孔纖維膜的使用溫度> 1000°C ；捕收塵粒粒徑< 5 μ m ；收塵效率> 99. 5%。
權利要求
1.本發(fā)明為一種高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于該高溫氣體過濾器微孔纖維膜所用原料以及原料的重量百分比為晶質氧化鋁耐火纖維60 70%，含鋯硅酸鋁耐火纖維30 40%。該高溫氣體過濾器微孔纖維膜制備包括以下步驟復合耐火纖維漿料制備；纖維膜成型；纖維膜的高溫結合劑施加處理，纖維膜的熱處理。
2.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于所用晶質氧化鋁耐火纖維的直徑為2 5 μ m，長度為2 10mm。晶質氧化鋁耐火纖維純度的重量百分比為=Al2O3 彡 95%, Fe2O3 < 0. 1%0
3.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于所用含鋯硅酸鋁耐火纖維的直徑為2 5 μ m，長度為2 10mm。含鋯硅酸鋁耐火纖維純度的重量百分比為:A1203 ^ 35%, SiO2 < 50%, Fe2O3 < 0. 3%, ZrO2 ^ 14% 0
4.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于復合耐火纖維漿料制備方法是將晶質氧化鋁耐火纖維與含鋯硅酸鋁耐火纖維分別計量后在攪拌器內進行干混復合，再向攪拌器中加入專用水進行攪拌獲得復合耐火纖維漿料，專用水加入量為復合耐火纖維重量的8 12倍。專用水中含有纖維分散劑、纖維懸浮劑及纖維粘接劑。纖維分散劑選用三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，加入量為復合耐火纖維重量的0. 05 0. 1%。纖維懸浮劑及纖維粘接劑選用聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量為專用水重量的0. 1 0. 5%。
5.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于纖維膜成型方法是將過濾器支撐體浸入復合耐火纖維漿料中，采用真空吸濾或刷涂方法在過濾器支撐體表面形成0. 3 Imm的復合耐火纖維層。將復合耐火纖維層連同支撐體在60°C干燥 2小時，再于100°C干燥2小時。
6.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于纖維膜的高溫結合劑施加處理方法是采用高溫結合劑對干燥后的復合耐火纖維層進行噴涂，高溫結合劑為Al (H2PO4) 3質量百分比濃度為40 50 %的磷酸二氫鋁溶液，高溫結合劑的噴涂重量為復合耐火纖維重量的2 5%。噴涂高溫結合劑后將復合耐火纖維層連同支撐體的在 60°C干燥2小時，再于100°C干燥2小時。
7.如權利要求1所述的高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，其特征在于纖維膜的熱處理方法是將噴涂高溫結合劑并干燥后的復合耐火纖維層連同支撐體在1200 1350°C熱處理0. 5 1小時，冷卻后獲得與支撐體結合良好的高溫氣體過濾器微孔纖維膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及高溫氣體過濾器微孔纖維膜及其制備方法，屬耐火材料領域。該纖維膜所用原料以及原料的重量百分比為晶質氧化鋁耐火纖維60～70％，含鋯硅酸鋁耐火纖維30～40％。其制備方法是將兩種纖維干混后加入含有纖維分散劑、纖維懸浮劑及纖維粘接劑的專用水濕法攪拌為復合耐火纖維漿料，將過濾器支撐體浸入復合耐火纖維漿料中，經真空吸濾或刷涂在過濾器支撐體表面形成0.3～1mm的復合耐火纖維層。干燥后的復合耐火纖維層采用磷酸二氫鋁溶液噴涂，干燥后在1200～1350℃熱處理0.5～1小時獲得高溫氣體過濾器微孔纖維膜。本發(fā)明為高溫氣體過濾器領域提供一種新型微孔纖維膜，可應用于1000℃以上高溫氣體的凈化除塵。
文檔編號C04B35/66GK102160968SQ201010600880
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者卜景龍, 王志發(fā), 王榕林, 王瑞生, 賈翠, 鄭林波 申請人:唐山市科碩特種陶瓷制造有限公司, 河北聯(lián)合大學