CN102500171B - 免烧短纤维增强复合过滤管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免烧短纤维增强复合过滤管及其制备方法，属于过滤材料技术领域。所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其配料重量百分组成为：硅灰石0～7.5％、硅酸铝纤维4.5～17％、硅溶胶43.75～91％和蒸馏水0～43.75％；其制备方法是先将硅酸铝纤维经短切、球磨处理，过100目分子筛，留筛上料得到硅酸铝纤维，纤维长径比为50～80；再将各组分混合均匀后，经抽滤成型、烘干制得。本发明加入了硅酸铝纤维，且通过控制其长径比，解决了纤维的分散问题，使得制备的免烧短纤维增强复合过滤管具有气孔率高、透气性能好、成本低的特点，本发明的制备方法科学合理，简单易行，便于实施，制成的免烧短纤维增强复合过滤管的气孔率达到74～83％，用于高温气体过滤时透气性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种免烧短纤维增强复合过滤管及其制备方法，属于过滤材料技术领域。
背景技术
我国电力工业大多是以火力燃煤来发电，其中烟气如何净化成为突出问题。传统的除尘方式一般为湿法除尘，浪费了大量资源；布袋式除尘器难以承受废气的高温，也很难广泛应用；静电除尘又存在一次性投入大且占地面积也大，还要考虑到绝缘等的问题。而整体煤气化联合循环发电技术(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)关键是对含硫煤气进行高温过滤净化，这样既可以充分利用高温煤气的热来提高发电效率以此来降低成本，又可以满足环保的要求。其中高温气体除尘技术又是高温煤气净化的重中之重。想要除去高温煤气中的粉尘就必须要求所用过滤管的材料能抗高温(500～900℃)、高压(1.0～3.0MPa)，能够耐腐蚀以及承受脉冲反吹时由于温度突变而引起的热应力变化。因此，如何选择一种具有优异性能的过滤材料已成为高温气体除尘技术的关键。
现有技术中的过滤管材料一般气孔率均在60％以下，存在气孔率低、透气效果不佳等缺点，阻碍了过滤管在高温过滤领域的进一步应用。
在高压高温过滤领域，采用陶瓷短纤维制备的过滤管具有过滤精度高、耐高温、不可燃、耐酸碱腐蚀、高韧性、低成本等优点，因此，市场需求巨大，目前市场上的该产品均为国外进口，国内没有生产类似产品的企业或机构，因此，急需研制出低成本免烧的陶瓷短纤维过滤管用于高温气体过滤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免烧短纤维增强复合过滤管，具有气孔率高、透气性能好、成本低的特点；本发明同时提供了其制备方法。
所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其配料重量百分组成为：
硅灰石0～7.5％、硅酸铝纤维4.5～17％、硅溶胶43.75～91％和蒸馏水0～43.75％。
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为50～80；
(2)混料：将步骤(1)处理好的硅酸铝纤维和配方所需其它组分混合后，搅拌至均匀；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的物料放置于模具中进行抽滤成型，经脱模、烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管。
步骤(1)所述的研磨机转速为1400r/min，研磨时间为1～2分钟。
步骤(2)所述的搅拌速度为1500～2000r/min，所述的搅拌时间为1～2小时。
步骤(3)所述的烘干温度为100～150℃，烘干时间为24小时。
对硅酸铝纤维进行处理时，是将硅酸铝纤维短切，研磨后再过100目分子筛，留筛上料即可。纤维越长越能增加过滤管的透气性，为了能够充分分散，需要控制处理好的硅酸铝纤维的长径比为50～80。
具体过程如下：
首先将硅酸铝纤维在球磨罐中球磨到长径比为50～80，然后将硅酸铝纤维及配方所需其它组分进行混合，在高速搅拌状态下混合制备成均匀的料浆，料浆分散均匀后，注入到模具中抽滤成型，排除水分，再将抽滤成型的湿坯脱模干燥，经低温烘干处理，得到免烧短纤维增强复合过滤管。
模具为自制，包括内芯和外壳，其中内芯是圆柱面上具有多个出水孔的不锈钢空心圆柱，且出水孔均布设置；外壳是通过螺丝固定在一起的两个半圆柱壳体。内芯和外壳之间具有圆柱形空隙，料浆由此空隙通过，料浆中的水份由出水孔流出。内芯和外壳的上端部由连接圆环连接在一起，连接圆环上设置加料孔，料浆由加料孔加入。
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的管径根据需要进行选择。
本发明具有如下有益效果：
本发明加入了硅酸铝纤维，且通过控制其长径比，解决了纤维的分散问题，使得制备的免烧短纤维增强复合过滤管具有气孔率高、透气性能好、成本低的特点，本发明的制备方法科学合理，简单易行，便于实施，制成的免烧短纤维增强复合过滤管的气孔率达到74～83％，与现有的过滤管相比，用于高温气体过滤时透气性能更好。
附图说明
图1是本发明中模具的结构示意图；
图2是图1的内芯结构示意图。
图3是图1的俯视结构示意图。
1、外壳；2、圆柱形空隙；3、内芯；4、出水孔；5、加料孔；6、连接圆环。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中的原料和使用的仪器规格如下：
硅酸铝纤维(纤维直径6μm，山东鲁阳股份有限公司)；
硅灰石(沉降值40，新余市南方硅灰石实业公司)；
硅溶胶(pH＝5，二氧化硅含量30％，苏州纳迪微电子有限公司)；
分子筛(100目，浙江上虞市道墟五四仪器厂)；
研磨机(型号YMJ，淄博雷德精细陶瓷有限公司)；
实施例中制得的短纤维复合过滤管的内径为40mm，外径为60mm。
实施例中所用模具为自制，如图1～3所示，包括内芯3和外壳1，其中内芯3是圆柱面上具有多个出水孔4的不锈钢空心圆柱，且出水孔4均布设置；外壳1是通过螺丝固定在一起的两个半圆柱壳体。内芯3和外壳1之间具有圆柱形空隙2，料浆由此空隙2通过，料浆中的水份由出水孔4流出。内芯3和外壳1的上端部由连接圆环6连接在一起，连接圆环6上设置加料孔5，料浆由加料孔5加入。
实施例1
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为62，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为1分钟；
(2)混料：将步骤(1)处理好的硅酸铝纤维300g和硅溶胶3000g放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，形成均匀的料浆，搅拌速度为1800r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为120℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为80％，孔径为51μm。
实施例2
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为50，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为1分钟；
(2)混料：将步骤(1)处理好的硅酸铝纤维600g和硅溶胶3000g放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，形成均匀的料浆，搅拌速度为1600r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为130℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为74％，孔径为44μm。
实施例3
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为70，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为1分钟；
(2)混料：将步骤(1)处理好的硅酸铝纤维270g和硅溶胶3000g，放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，然后称取硅灰石30g加入其中，继续搅拌0.5h，形成均匀的料浆，搅拌速度为1700r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为110℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为83％，孔径为50μm。
实施例4
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为79，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为1分钟；
(2)混料：步骤(1)处理好的硅酸铝纤维150g和硅溶胶3000g，放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，然后称取硅灰石150g加入其中，继续搅拌0.5h，形成均匀的料浆，搅拌速度为2000r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为150℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为76％，孔径为38μm。
实施例5
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为65，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为2分钟；
(2)混料：将步骤(1)处理后的硅酸铝纤维160g、硅溶胶2520g和水280g，放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，然后称取硅灰石240g加入其中，继续搅拌0.5h，形成均匀的料浆，搅拌速度为1500r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为100℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为78％，孔径为48μm。
实施例6
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
(1)硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为55，研磨机转速为1400r/min，研磨时间为2分钟；
(2)混料：将步骤(1)处理后的硅酸铝纤维160g、硅溶胶1400g和水1400g，放在塑料烧杯中混合后，高速搅拌1h，使硅酸铝纤维充分分散，然后称取硅灰石240g加入其中，继续搅拌0.5h，形成均匀的料浆，搅拌速度为1500r/min；
(3)成型：将步骤(2)混合均匀的料浆放置于模具中进行抽滤成型，经脱模烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管，烘干温度为120℃，烘干时间为24小时。
将上述制备的短纤维复合过滤管进行气孔率和孔径测试，其气孔率为82％，孔径为52μm。
Claims (5)
1.一种免烧短纤维增强复合过滤管，其特征在于其配料重量百分组成为：硅灰石0~7.5%、硅酸铝纤维4.5~17%、硅溶胶43.75~91%和蒸馏水0~43.75%；
所述的免烧短纤维增强复合过滤管的制备方法，包括如下步骤：
（1）硅酸铝纤维处理：先对硅酸铝纤维进行剪切，再放入研磨机中研磨，过100目分子筛，留筛上料，得到处理好的硅酸铝纤维，其长径比为50~80；
（2）混料：将步骤（1）处理好的硅酸铝纤维和配方所需其它组分混合后，搅拌至均匀；
（3）成型：将步骤（2）混合均匀的物料放置于模具中进行抽滤成型，经脱模、烘干制得免烧短纤维增强复合过滤管；
步骤（1）所述的研磨机转速为1400r/min；步骤（1）所述的研磨时间为1~2分钟。
2.根据权利要求1所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其特征在于步骤（2）所述的搅拌速度为1500~2000r/min。
3.根据权利要求1所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其特征在于步骤（2）所述的搅拌时间为1~2小时。
4.根据权利要求1所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其特征在于步骤（3）所述的烘干温度为100~150℃。
5.根据权利要求1所述的免烧短纤维增强复合过滤管，其特征在于步骤（3）所述的烘干时间为24小时。
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