CN101857376B - 耐酸玻纤及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种适用于电厂、钢厂等含硫量较高的烟尘过滤行业的耐酸玻纤及其制备方法，从而延长袋式除尘器过滤袋的使用寿命，特别是延长过滤袋在高温及含硫量较高的烟尘中的使用寿命。本发明的耐酸玻纤，包含ZrO2 10wt％～15wt％。原料成分中的ZrO2是一种碱金属改性剂，SiO2与碱金属改性剂适合的比例可提高玻纤的耐酸性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐酸滤料及其制备方法，尤其是一种耐酸玻纤及其制备方法。
背景技术
袋式除尘器是电厂、钢厂等高温烟尘过滤的最可靠的设备，它对烟尘的过滤效果极好，对于1.0μm以上的粉尘可除去99.99％以上，几乎可以达到零排放，袋式除尘器高温除尘滤袋通常使用玻璃纤维材料制作，玻纤滤袋可用于260℃的工况条件下长期使用，瞬间使用温度可达350℃；且尺寸稳定性好，在280℃以下时，其收缩率几乎为零，拉伸断裂强度高，拉伸断裂伸长率小。
然而，由于电厂、钢厂等排放的烟气中含有“硫”等成分，具有极大的腐蚀性；尤其是燃煤锅炉使用的煤的品种不同，有的品种含硫量很高，一般来讲，煤中如含有1％的硫，燃烧后会在烟气中形成600ppm的“二氧化硫”，还会产生“二氧化碳”等，由于煤等燃料中都含有氢的成份，在燃烧过程中还会形成与空气中的氧反应从而形成水，使烟气湿度增大，出现结露及露点温度的问题，会对玻璃纤维进行化学腐蚀，降低了玻纤过滤材料的强力及使用寿命。为了提高玻纤滤料的耐酸性能，不少厂家在后处理上下功夫，主要是对玻璃纤维原丝或玻纤布浸渍PTFE(聚四氟乙烯)分散液等，但都未能从根本上解决玻璃纤维的耐酸问题，效果也不够理想。近年来也有采用PTFE(聚四氟乙烯)、P84(聚酰亚胺)等滤料制作滤袋，然而，其高昂的价格影响了它们的推广应用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种适用于电厂、钢厂等含硫量较高的烟尘过滤行业的耐酸玻纤，从而延长袋式除尘器过滤袋的使用寿命，特别是延长过滤袋在高温及含硫量较高的烟尘中的使用寿命。
本发明的目的之二是提供上述耐酸玻纤的制备方法。
实现本发明的目的之一所采用的技术方案是提供一种耐酸玻纤，包含ZrO210wt％～15wt％。原料成分中的ZrO2是一种碱金属改性剂，SiO2与碱金属改性剂适合的比例可提高玻纤的耐酸性能。
所述耐酸玻纤包含SiO240wt％～45wt％。SiO2虽然可以促进玻璃液的形成，并能在一定程度上改善玻璃纤维的耐酸性能，但是含量不宜太大，含量过大会使玻璃液发粘，不利于拉丝作业，因此，本发明的玻璃组合物中SiO2的含量应不超过45％。
所述耐酸玻纤还包含Al2O36wt％～10wt％；CaO 4wt％～5wt％；MgO 3wt％～5wt％；R2O 11wt％～13wt％；TiO210wt％～15wt％。
所述R2O(碱金属氧化物)中包含Na2O、K2O和Li。
所述R2O(碱金属氧化物)中Na2O含量为8wt％，其余为K2O+Li。适量的碱金属氧化物R2O(Na2O+K2O+Li)不但可以促进玻璃液的形成，而且碱金属氧化物在酸性介质作用下生成：≡Si-O-Na+H+-→≡Si-OH+Na+，在纤维表面形成保护膜，阻碍侵蚀进程，进一步提高了玻纤的耐酸能力。
所述耐酸玻纤中还含有B2O3，含量为≤0.5wt％。这样可以尽量避免玻纤滤料在与含有酸的烟尘接触时，生成对玻纤有破坏作用的硼酸。
实现本发明的目的之二所采用的技术方案是提供一种耐酸玻纤的制备方法，将上述成份的原料熔化，再将熔化后的玻璃液进行拉丝，熔化温度控制在1460±10℃。
在所述拉丝过程中进行温度补偿，补偿温度控制在1350±10℃。
所述拉丝漏板的温度控制在1285±2℃。
所述熔化过程采用碳棒和电极的复合方法进行熔化。
具体实施方式
以下为本发明的耐酸玻纤及其制备方法的较佳实施例：
实施例1
一种耐酸玻纤包含：SiO240wt％；B2O30.5wt％；AI2O310wt％；CaO5wt％；MgO 4wt％；R2O(Na2O+K2O+Li)13wt％；TiO215wt％；ZrO212.5wt％；其中13wt％RO2的(碱金属氧化物)中，Na2O含量为原料总成分含量的8wt％，其余为K2O+Li。
上述耐酸玻纤的制备方法，将上述原料中的石英砂(SiO2含量为99.9％)需要过80目筛网；锆英砂需要过200目筛网；其他原料粉碎后过40目筛网。将上述原料混合均匀后，加入原料总重量3％的水，在搅拌器中连续搅拌3分钟，使原料充分混合。
将上述混合后的原料投入到熔化部，熔化部采用碳棒和电极的复合方法将其熔化，熔化温度选择在1460±10℃，熔化后的玻璃液进入主通道进行均化，均化后经澄清后，流入拉丝作业部，作业部是一个类似于代铂拉丝坩埚的装置，拉丝作业部装有电极，对玻璃液进行温度补偿并调节至1350±10℃，其下部装有漏板，经拉丝机拉成单丝直径φ＝5.5μm原丝，漏板温度控制在1280±2℃的范围内，这样有利于玻璃纤维的拉制和成型后玻璃纤维的强度。
实施例2
一种耐酸玻纤包含：SiO244wt％；B2O30.3wt％；Al2O38wt％；CaO4wt％；MgO5wt％；R2O(Na2O+K2O+Li)11wt％；TiO212.7wt％；ZrO215wt％；其中11wt％RO2(碱金属氧化物)中，Na2O含量为原料总成分含量的8wt％，其余为K2O+Li。
上述耐酸玻纤的制备方法，将上述原料中的石英砂(SiO2含量为99.9％)需要过80目筛网；锆英砂需要过200目筛网；其他原料粉碎后过40目筛网。将上述原料混合均匀后，加入原料总重量3％的水，在搅拌器中连续搅拌3分钟，使原料充分混合。
将上述混合后的原料投入到熔化部，熔化部采用碳棒和电极的复合方法将其熔化，熔化温度选择在1460±10℃，熔化后的玻璃液进入主通道进行均化，均化后经澄清后，流入拉丝作业部，作业部是一个类似于代铂拉丝坩埚的装置，拉丝作业部装有电极，对玻璃液进行温度补偿并调节至1350±10℃，其下部装有漏板，经拉丝机拉成单丝直径φ＝8μm原丝，漏板温度控制在1280±2℃的范围内，这样有利于玻璃纤维的拉制和成型后玻璃纤维的强度。
实施例3
一种耐酸玻纤包含：SiO245wt％；B2O30.1wt％；AI2O36wt％；CaO4.5wt％；MgO3wt％；R2O(Na2O+K2O+Li)12wt％；TiO214.9wt％；ZrO214.5wt％；其中12wt％RO2的(碱金属氧化物)中，Na2O含量为原料总成分含量的8wt％，其余为K2O+Li。
上述耐酸玻纤的制备方法，将上述原料中的石英砂(SiO2含量为99.9％)需要过80目筛网；锆英砂需要过200目筛网；其他原料粉碎后过40目筛网。将上述原料混合均匀后，加入原料总重量3％的水，在搅拌器中连续搅拌3分钟，使原料充分混合。
将上述混合后的原料投入到熔化部，熔化部采用碳棒和电极的复合方法将其熔化，熔化温度选择在1460±10℃，熔化后的玻璃液进入主通道进行均化，均化后经澄清后，流入拉丝作业部，作业部是一个类似于代铂拉丝坩埚的装置，拉丝作业部装有电极，对玻璃液进行温度补偿并调节至1350±10℃，其下部装有漏板，经拉丝机拉成单丝直径φ＝6.5μm原丝，漏板温度控制在1280±2℃的范围内，这样有利于玻璃纤维的拉制和成型后玻璃纤维的强度。
实施例4
一种耐酸玻纤包含：SiO244.5wt％；B2O30.2wt％；AI2O39wt％；CaO4.8wt％；MgO4.5wt％；R2O(Na2O+K2O+Li)12.5wt％；TiO214.5wt％；ZrO210wt％；其中12.5wt％RO2的(碱金属氧化物)中，Na2O含量为原料总成分含量的8wt％，其余为K2O+Li。
上述耐酸玻纤的制备方法，将上述原料中的石英砂(SiO2含量为99.9％)需要过80目筛网；锆英砂需要过200目筛网；其他原料粉碎后过40目筛网。将上述原料混合均匀后，加入原料总重量3％的水，在搅拌器中连续搅拌3分钟，使原料充分混合。
将上述混合后的原料投入到熔化部，熔化部采用碳棒和电极的复合方法将其熔化，熔化温度选择在1460±10℃，熔化后的玻璃液进入主通道进行均化，均化后经澄清后，流入拉丝作业部，作业部是一个类似于代铂拉丝坩埚的装置，拉丝作业部装有电极，对玻璃液进行温度补偿并调节至1350±10℃，其下部装有漏板，经拉丝机拉成单丝直径φ＝6μm原丝，漏板温度控制在1280±2℃的范围内，这样有利于玻璃纤维的拉制和成型后玻璃纤维的强度。
实施例5
一种耐酸玻纤包含：SiO244.8wt％；B2O30.4wt％；AI2O38.5wt％；CaO 4.9wt％；MgO 4.7wt％；R2O(Na2O+K2O+Li)12.8wt％；TiO210wt％；ZrO213.9wt％；其中12.8wt％RO2的(碱金属氧化物)中，Na2O含量为原料总成分含量的8wt％，其余为K2O+Li。
上述耐酸玻纤的制备方法，将上述原料中的石英砂(SiO2含量为99.9％)需要过80目筛网；锆英砂需要过200目筛网；其他原料粉碎后过40目筛网。将上述原料混合均匀后，加入原料总重量3％的水，在搅拌器中连续搅拌3分钟，使原料充分混合。
将上述混合后的原料投入到熔化部，熔化部采用碳棒和电极的复合方法将其熔化，熔化温度选择在1460±10℃，熔化后的玻璃液进入主通道进行均化，均化后经澄清后，流入拉丝作业部，作业部是一个类似于代铂拉丝坩埚的装置，拉丝作业部装有电极，对玻璃液进行温度补偿并调节至1350±10℃，其下部装有漏板，经拉丝机拉成单丝直径φ＝7μm原丝，漏板温度控制在1280±2℃的范围内，这样有利于玻璃纤维的拉制和成型后玻璃纤维的强度。
本发明的耐酸玻纤，在200摄氏度、10wt％浓度的硫酸溶液中浸泡120小时，其强力保留率大于等于94％；
本发明的耐酸玻纤，在200摄氏度、在浓度为20wt％的硫酸溶液中浸泡120小时，其强力保留率大于等于93％；
本发明的耐酸玻纤，在200摄氏度、在浓度为30wt％的硫酸液中浸泡120小时，其强力保留率大于等于92％；
本发明的耐酸玻纤，在200摄氏度、在浓度为50wt％的硫酸溶液中浸泡120小时，其强力保留率大于等于90％。
Claims (7)
1.一种耐酸玻纤，包含SiO2，含量为40wt％～45wt％，其特征在于：还包含ZrO2，含量为10wt％～15wt％；
还包含Al2O3 6wt％～10wt％；CaO 4wt％～5wt％；MgO3wt％～5wt％；R2O 11wt％～13wt％；TiO2 10wt％～15wt％，所述R2O为Na2O、K2O和Li。
2.根据权利要求1所述的耐酸玻纤，其特征在于：所述R2O中Na2O含量为8wt％，其余为K2O+Li。
3.根据权利要求1所述的耐酸玻纤，其特征在于：还包含B2O3，含量为≤0.5wt％。
4.一种权利要求1～3任一耐酸玻纤的制备方法，将所述耐酸玻纤的成份的原料熔化，再将熔化后的玻璃液进行拉丝，所述熔化温度控制在1460±10℃。
5.根据权利要求4所述的耐酸玻纤的制备方法，其特征在于：在所述拉丝过程中进行温度补偿，补偿温度控制在1350±10℃。
6.根据权利要求5所述的耐酸玻纤的制备方法，其特征在于：所述拉丝漏板的温度控制在1285±2℃。
7.根据权利要求4所述的耐酸玻纤的制备方法，其特征在于：所述熔化过程采用碳棒和电极的复合方法进行熔化。
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