CN104353285B - 一种应用于有色金属高纯度提取的滤布及其织造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于有色金属高纯度提取的滤布，滤布的复丝采用超细旦数多孔丙纶复丝，该滤布由经线与纬线织造后经高温瞬时聚合表面处理工艺制成，滤布的纹理构造为平纹、斜纹、缎纹或所有多层织物结构中任一种，所述高温温度范围为120~220℃。本发明充分利用超细旦数多孔丙纶复丝单根纤维细、单束复丝孔数多的优点，采用高温瞬时聚合表面处理的工艺，织造的滤布具有高截留精度、良好的滤饼剥离性、优良的耐酸耐碱性、较好的疏水性的特点。本发明同时公开该滤布的织造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于有色金属高纯度提取的滤布及其织造方法。
背景技术
有色金属是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。农业现代化、工业现代化、国防和科学技术现代化都离不开有色金属。例如飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由有色金属中的轻金属和稀有金属制成的；此外，没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属也就没有合金钢的生产。有色金属在某些用途（如电力工业等）上，使用量也是相当可观的。现在世界上许多国家，尤其是工业发达国家，竞相发展有色金属工业，增加有色金属的战略储备。
随着科学技术的进步与国民经济的发展，对于有色金属材料在数量、品种、质量及成本等方面不断提出新的要求：不仅要求提供更好性能的结构材料、功能材料，对其化学成分、物理性能、组织结构、晶体状态、加工状态、表面与尺寸精度以及产品的可靠性、稳定性等方面的要求也越来越高。我国的有色金属加工也正在从数量发展走向质量的提高，从低水平走向高水平发展，即正在处于一个升级换代的时代。
由于资源具有不可再生性和有限性，随着开采的加剧，能源匮乏的问题变成了一个严峻的现实，矿石的品位越来越低下，开发和推广高效、节能、短流程加工技术，实施可持续发展的资源战略是十分重要的，而该加工技术的得以推广主要依赖的是与设备配套的滤布的开发。根据目前有色金属行业大多采用湿法工艺技术的特点：颗粒的粒径最小在0.5微米，普遍要求的截留率在99%以上，滤饼的含水率在20%以下。目前国内外所使用的滤布不能完全达到要求，分别存在着滤饼含水率偏高、截留效率低、连续生产效率低下等问题，造成这些问题的主要原因是：1）滤布截留精度不够，物料穿滤严重；2）为了满足滤布的截留精度要求，牺牲滤布的透水速率。此时开发针对有色金属行业高纯度、高截留率、高提取率的滤布成了势不可挡的前提。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种应用于有色金属高纯度提取的滤布及其织造方法，充分利用超细旦数多孔丙纶复丝单根纤维细，单束复丝孔数多的优点，采用高温瞬时聚合表面处理的工艺，织造成一种具有高截留精度、良好的滤饼剥离性、优良的耐酸耐碱性、较好的疏水性的丙纶复丝滤布。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，滤布的复丝采用超细旦数多孔丙纶复丝，该滤布由经线与纬线织造后经高温瞬时聚合表面处理工艺制成，滤布的纹理构造为平纹、斜纹、缎纹或所有多层织物结构中任一种，所述高温温度范围为120~220℃。
其中，所述丙纶复丝采用FDY超细旦数多孔丙纶长纤，单根纤维不超过3D。
其中，单束复丝孔数为240-1200孔。
其中，丙纶复丝的线密度为300-4000D。
其中，丙纶单束复丝的捻度不低于200捻/米。
其中，丙纶复丝上机经向密度为200-1000根/10cm。
其中，所述滤布纹理为多层织物结构，包括表层3/1斜纹与里层3/1经二重的组合，或者是表层2/2斜纹与里层1/3经二重的组合，或者是表层4/1锻纹与里层3/1与2/2经二重的组合。
其中，所述滤布纹理为多层织物结构，至少包括表面的截留层和底部的疏水层，所述截留层为斜纹，疏水层为非对称的经二重组织，截留层和疏水层交织连接，其纱线配比是，截留层经线：支撑层经线=3:1，截留层纬线：支撑层纬线=3:1，表层到里层线径逐渐变大。
本发明同时公开一种应用于有色金属高纯度提取的滤布的织造方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
（1）根据有色金属高纯度提取的应用工况选用超细旦数多孔丙纶复丝；
（2）采用多层织物设计，至少包括截留层和支撑层，选择纱线配比，截留层经密:支撑层经密=3:1，截留层纬密:支撑层纬密=3:1，截留层为1/1平纹或2/2斜纹的织物结构，支撑层为经二重结构；
（3）将超细旦数多孔丙纶复丝附加超大捻度，通过蒸纱处理将丙纶复丝预定型，稳定纱线捻度；
（4）按照设计密度将预处理完的丙纶复丝单根张力均匀的卷绕在经轴上，单根张力必须保证一致，单根张力误差不超过1cN，以保证未来织物的绝对平整；
（5）进行织造，该织造采用大张力，单根经线张力不低于500±1cN；
（6）对滤布进行热定型处理，稳定尺寸，所述温度范围为120-170℃；
（7）将滤布进行表面高温瞬时聚合处理，将经纬节点处理扁平，温度为120-220℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
使用超细旦数多孔复丝的丙纶滤布最大限度的增加了滤布单位面积内的开孔个数，即增加了有效的过滤面积，此举不但增加了滤布对颗粒的截留精度，同时开放了足够多的过滤孔道，保证了在高截留率的同时有足够高的排液速率；通过高温瞬时聚合处理后的滤布织物组织结构不但具有牢固的尺寸稳定性，避免了在使用过程中反复受力而造成的滤布松弛，而且减少了物料颗粒在滤布上的残留，并且滤饼的剥离性很好。
附图说明
图1是本发明采用表层2/2斜纹、下层经二重纹理的滤布织物正面电镜放大图；
图2是图1中滤布织物反面电镜放大图；
图3是图1中滤布织物侧面电镜放大图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1~图3，为本发明一实施例的应用于有色金属高纯度提取的采用表层2/2斜纹、下层经二重纹理的滤布正面、反面及侧面的电镜放大图。
应用于有色金属高纯度提取的滤布，滤布的复丝采用超细旦数多孔丙纶复丝，该滤布由经线与纬线织造后经高温瞬时聚合表面处理工艺制成，滤布的纹理构造为平纹、斜纹、缎纹或所有多层织物结构中任一种，所述高温温度范围为120~220℃。
相比现有滤布采用普通丙纶材质存在，纤维旦数比较大、且孔数较少的缺点，本发明的超细旦数多孔丙纶复丝的丙纶滤布最大限度的增加了滤布单位面积内的开孔个数，即增加了有效的过滤面积，这样不仅增加了滤布对颗粒的截留精度，同时开放了足够多的过滤孔道，保证了高截留率的同时有足够多的排液速率。
作为优选实施方式，丙纶复丝采用FDY超细旦数多孔丙纶长纤，单根纤维不超过3D。
作为另一种优选优选实施方式，单束复丝孔数为240-1200孔。
较佳的，丙纶复丝的线密度为300-4000D。
较佳的，丙纶单束复丝的捻度不低于200捻/米。
较佳的，丙纶复丝上机经向密度为200-1000根/10cm。
在本发明中，纹理设计适用于平纹、斜纹、缎纹及所有多层织物结构。平纹、斜纹、缎纹是三原组织的基本纹理，属单层织物结构，平纹组织最致密，但其孔隙容易堵塞，滤饼也稍难剥离；斜纹组织的强度最高，微孔不易堵塞，流量大；缎纹组织因其纵丝集中配制，滤饼剥离性好，但粒子捕捉能力差。多层织物结构是三原组织的组合，属两层及两层以上织物。
作为优选的实施方式，滤布纹理为多层织物结构，可以是表层3/1斜纹与里层3/1经二重的组合，或者是表层2/2斜纹与里层1/3经二重的组合，或者是表层4/1锻纹与里层3/1与2/2经二重的组合灯，不限于此。不同的组合纹理和不同的经纬线配比以及不同线径可以达到不同的截留精度，能应用于不同的行业，如煤化工、电厂脱硫、生物萃取等，可根据实际情况灵活选用。
作为较佳的实施方式，滤布纹理为多层织物结构，至少包括表面的截留层和底部的疏水层，截留层为斜纹，疏水层为非对称的经二重组织，截留层和疏水层交织连接，其纱线配比是，截留层经线：支撑层经线=3:1，截留层纬线：支撑层纬线=3:1。在该实施方式中，特殊的纹路设计和纱线配比将滤布的截留层和疏液支撑层做到了功能的区分，保证截留精度的前提下最大限度的增大疏水性。疏液支撑层采用FDY高强多孔丙纶长纤，使得滤布具有很好的抗拉强度和尺寸稳定性，锥形的疏水通道和放大的侧隙能加速疏水的效率。下层人字纹结构能很好的保证滤布在运转时的稳定性，具体参考图1~图3。
经二重组织：由两个系统的经纱（即表经和里经）和一个系统的纬纱交织而成。经二重组织织物的正面和反面均显经面效应。表经与纬纱交织构成织物的正面，称为表面组织（也称表组织）；里经与纬纱交织构成织物的反面，称为反面组织（从正面看，反面组织的背面在织物的里面也称里组织）。构成经二重组织的两组经纱如何才能相互重叠，使一组经纱显现在织物表面，另一组经纱能较好地隐藏在织物的背面，必须遵守一定的设计原则。
在本发明的多层织物结构中，当表层到里层的线径由细到粗；表层到里层的密度由密到稀；里层纹理的孔径比表层大，都可以形成锥形疏水通道和放大的侧隙。下层人字纹结构是斜纹与穿综方法的组合形成人字形，比如四片综框，穿一定宽度的穿综顺序为1234，然后反过来穿一定宽度的4321。
在本发明中，丙纶滤布表面高温瞬时聚合处理是指滤布表面先经过预热，再经过充满高温、高压的轧光机，滤布表面被迅速加热到滤布材料的熔融临界温度，处理滤布表面的平整度及滤布的经纬节点；处理温度范围为120-220摄氏度。高温将滤网表面的材料熔融聚合、压平，保证网面的平整度，使得滤网具有良好的滤饼剥离性，能做到自动卸饼，同时滤网表面的残留较少，能延长清洗周期。
本发明同时公开一种应用于有色金属高纯度提取的滤布的织造方法，主要包括以下步骤：
（1）根据有色金属高纯度提取的应用工况选用超细旦数多孔丙纶复丝；
（2）采用多层织物设计，至少包括截留层和支撑层，选择纱线配比，截留层经密:支撑层经密=3:1，截留层纬密:支撑层纬密=3:1，截留层为1/1平纹或2/2斜纹的织物结构，支撑层为经二重结构；
（3）将超细旦数多孔丙纶复丝附加超大捻度，通过蒸纱处理将丙纶复丝预定型，稳定纱线捻度；
（4）按照设计密度将预处理完的丙纶复丝单根张力均匀的卷绕在经轴上，单根张力必须保证一致，单根张力误差不超过1cN，以保证未来织物的绝对平整；
（5）进行织造，该织造采用大张力，单根经线张力不低于500±1cN；
（6）对滤布进行热定型处理，稳定尺寸，所述温度范围为120-170℃；
（7）将滤布进行表面高温瞬时聚合处理，将经纬节点处理扁平，温度为120-220℃。
在步骤（1）中，根据滤布应用工况、应用要求、应用目的，选择经纬线材质、线径，主要是指根据工况的PH值、使用机型、截留精度、滤饼剥离效果要求等选择，PH值3~9选择涤纶或丙纶材质，PH值1~12选择丙纶材质。在本发明中选择超细旦数多孔丙纶复丝，利用单根复丝纤维细，单束复丝孔数多的特点，最大限度增加滤布单位面积内的开孔个数，即增加了有效的过滤面积，此举不但增加了滤布对颗粒的截留精度，同时开放了足够多的过滤孔道，保证了高截留率的同时具有足够高的排液速率。
在步骤（4）中，不同的截留精度对应不同的密度，可以是315根/10cm,400根/10cm或500根/10cm等，在本发明中，有色金属的截留精度为2~8微米，可按照这个密度整经。
在步骤（6）中，定型指通过某种物理或化学的处理消除滤网中积存的应力、应变，使其在状态、尺寸或结构上获得某种需要的形式，并达到一定的稳定性。热定型指滤网在一定张力下进行热处理，使其尺寸，形态稳定的加工工艺。其意义是①尺寸定形：尺寸热稳定性提高，缩水率下降；②平整定形：消除皱痕，提高抗皱性；③改善滤网的内部性能：单丝的结晶度、强度，滤网透气、厚度、应用性能等的改善。该滤布的定型是热定型，温度范围120℃-170℃。
定型的目的是整理滤布网面，织造过程中滤布存在着内部应力，这是由于整经局部的张力不匀，织造时因设备、材料等引起的应力不一致等，这些会使下机后的坯布网面不平整，需靠定型整理。
在步骤（7）中，丙纶滤布表面高温瞬时聚合处理是指滤布表面先经过预热，再经过充满高温、高压的轧光机，滤布表面被迅速加热到滤布材料的熔融临界温度，处理滤布表面的平整度及滤布的经纬节点；处理温度范围为120-220摄氏度。
作为一种具体的织造方式，具体织造方法包括以下步骤：
用超细旦数多孔600D和3000D丙纶复丝附加200-350捻/米的捻度，经蒸纱处理后将复丝单根张力均匀的卷绕到经轴上，单根张力必须保证一致，单根张力误差不超过1cN，以保证未来织物的绝对平整；
将滤布用多层织物组织纹路结构（表层2/2斜纹、下层经二重），上机经密为550-600根/10cm，机上纬密为150-200根/10cm织造，坯布透气为20-60L/m2.s200Pa；然后将滤布热定型处理，稳定尺寸，同时将滤布表面高温瞬时聚合处理，将经纬节点处理扁平，处理后成品滤布的透气度为3-15L/m2.s200Pa。
按此工艺技术制作的滤布，用于国内某企业碳酸钴物料在水平带式真空机的生产过滤，物料最小颗粒0.5μm，截留率在99%，滤饼的含水率低于18%，使用效果良好。
本发明滤布具有很高的颗粒截留精度，在有色金属行业的应用能有效的提高产品的品质和提取率，良好的透水率和极佳的滤饼易剥离性，能够保证设备生产的高效率和稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，滤布的复丝采用超细旦数多孔丙纶复丝，该滤布由经线与纬线织造后经高温瞬时聚合表面处理工艺制成，滤布的纹理构造为平纹、斜纹、缎纹或所有多层织物结构中任一种，所述高温温度范围为120~220℃,所述的滤布纹理为多层织物结构，包括表层3/1斜纹与里层3/1经二重的组合，或者是表层2/2斜纹与里层1/3经二重的组合，或者是表层4/1锻纹与里层3/1与2/2经二重的组合。
2.根据权利要求1所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，所述丙纶复丝采用FDY超细旦数多孔丙纶长纤，单根纤维不超过3D。
3.根据权利要求1或2所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，单束复丝孔数为240-1200孔。
4.根据权利要求1或2所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，丙纶复丝的线密度为300-4000D。
5.根据权利要求4中所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，丙纶单束复丝的捻度不低于200捻/米。
6.根据权利要求5所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，丙纶复丝上机经向密度为200-1000根/10cm。
7.根据权利要求1所述的应用于有色金属高纯度提取的滤布，其特征在于，所述滤布纹理为多层织物结构，至少包括表面的截留层和底部的疏水层，所述截留层为斜纹，疏水层为非对称的经二重组织，截留层和疏水层交织连接，其纱线配比是，截留层经线：支撑层经线=3:1，截留层纬线：支撑层纬线=3:1，表层到里层线径逐渐变大。
8.应用于有色金属高纯度提取的滤布的织造方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
（1）根据有色金属高纯度提取的应用工况选用超细旦数多孔丙纶复丝；
（2）采用多层织物设计，至少包括截留层和支撑层，选择纱线配比，截留层经密:支撑层经密=3:1，截留层纬密:支撑层纬密=3:1，截留层为1/1平纹或2/2斜纹的织物结构，支撑层为经二重结构；
（3）将超细旦数多孔丙纶复丝附加超大捻度，通过蒸纱处理将丙纶复丝预定型，稳定纱线捻度；
（4）按照设计密度将预处理完的丙纶复丝单根张力均匀的卷绕在经轴上，单根张力必须保证一致，单根张力误差不超过1cN，以保证未来织物的绝对平整；
（5）进行织造，该织造采用大张力，单根经线张力不低于500±1cN；
（6）对滤布进行热定型处理，稳定尺寸，温度范围为120-170℃；
（7）将滤布进行表面高温瞬时聚合处理，将经纬节点处理扁平，高温范围120-220℃。
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