CN107596788A - 一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，包括如下步骤：（1）玄武岩纤维层制备、（2）过滤毡制备、（3）成品制备。本发明对玄武岩纤维过滤毡的制备工艺进行了特殊的改进处理，最终制得的过滤毡具有很好的耐温、阻燃、耐化学腐蚀特性，且其力学特性好，稳定性高，极具推广使用价值。

Description

一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法

技术领域

本发明属于过滤毡加工技术领域，具体涉及一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法。

背景技术

在中国，电力、钢铁、化学、水泥、垃圾焚烧等“高消耗、高排放、高污染”工业的飞速发展，在给人们创造了更加富裕、方便、快捷的生活的同时，也对我国的天然资源、能源、环境的可持续发展造成了严重的威胁。这些社会工业排放的大气污染物中，主要包括高温烟气、粉尘、SOX、NOX 等。如果不经过治理而直接排入大气中，会直接或间接影响到人们的呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统、免疫系统等，并进而威胁到人体的生命安全。

随着国内外环保法规的日趋严格，世界各国对过滤器材的开发与应用越来越重视。国内、外收尘装置有惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、袋式过滤器、静电除尘器等多种，除特殊用途外，多采用袋式过滤器（以下简称袋滤器）与静电过滤器，其中袋滤器占80%左右。袋滤器的关键部件是过滤材料。过滤材料有棉、毛、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等多种，应用最广的是玻璃纤维和合成纤维。玻璃纤维由于耐温性高、耐腐蚀、表面光滑、粉尘剥离性和尺寸稳定性好，作为过滤材料使用已有半个世纪。目前，高温滤料行业不得不接受挑战，将注意力从“增量”转移到“提质”上来，具体包括提升滤料的过滤性能、减小过滤阻力、提高耐高温耐腐蚀性能、增加使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，包括如下步骤：

（1）玄武岩纤维层制备：

将玄武岩纤维经气流成网工艺制成玄武岩纤维层备用，所用的玄武岩纤维是一种特制的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

a.按对应重量份称取下列物质备用：90~95份玄武岩、25~30份石英砂、15~20份炉渣、10~15份安山岩；

b.将操作a称取的所有物料按对应重量份投入到粉碎机内粉碎后过500目，得混合粉料备用；

c.将操作b所得的混合粉料投入到加热窑内加热熔融，期间控制熔融的温度为1450~1500℃，熔融完全后得溶体A备用；

d.向操作c所得的溶体A内加入其总质量5~8%的改性纳米二氧化钛，混合均匀后得溶体B备用；

e.将向操作d所得的溶体B由加热窑底部引出，经过漏板流出，再经过喷吹设备喷吹成型冷却即可；

（2）过滤毡制备：

在基布的上表面和下表面各叠放一层步骤（1）所制得的玄武岩纤维层，然后经过预针刺、主针刺制得过滤毡备用；

（3）成品制备：

对步骤（2）所制得的过滤毡进行浸渍处理、烘干定型后即得成品。

进一步的，步骤（1）操作a中所述的炉渣为高炉炉渣。

进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性纳米二氧化钛的制备方法是：将纳米二氧化钛投入到硅烷偶联剂中，加热保持硅烷偶联剂的温度为55~60℃，搅拌浸泡处理1~2h后将纳米二氧化钛滤出，用去离子水冲洗一遍后再放入到紫外线处理仪中，控制辐照的功率为600W，处理15~20min后取出即可，所述改性纳米二氧化钛的最终颗粒粒径不大于50nm。对纳米二氧化钛进行改性处理后，提升了其表面基团活性，增强了其在玄武岩纤维中的分散相容特性，提高了其与玄武岩纤维间的结合强度和填充使用效果。

进一步的，步骤（2）中所述的基布由经纱玻璃纤维纱线和纬纱芳砜纶纱线按传统纺织工艺制成。

现有市面上以玄武岩纤维为原料制成的过滤毡已较为常见，其具有不错的耐温、阻燃特性，对于酸的抗蚀能力也较强，但因其自身的特性原因，对于碱的抗蚀能力较弱，而当玄武岩纤维过滤毡用于酸碱类化工领域过滤时，较易出现力学特性腐蚀下降，寿命降低的问题，对此本发明对玄武岩纤维过滤毡的制备方法进行了改进处理，尤其是对所用到的玄武岩纤维原料进行了改性处理，具体是在玄武岩纤维的制备中，选择了石英砂、炉渣和安山岩来搭配玄武岩作为主要原料成分，很好的增强了玄武岩的耐温、力学强度等特性，其中安山岩是一种中性的钙碱性喷出岩，添加于玄武岩原料中可提升其耐碱腐蚀特性，接着在熔融处理后又添加了改性纳米二氧化钛成分，二氧化钛的熔点较高，此纳米级别的二氧化钛混入到溶体中，能接枝固化于玄武岩纤维的硅氧骨架网络中，不仅提升了玄武岩纤维的力学强度特性，同时又能降低碱液中的氢氧根离子对玄武岩纤维中硅酸盐离子网络骨架的断裂侵蚀度，阻挡了其向内的进一步腐蚀，进一步提高了玄武岩纤维的耐碱特性。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明对玄武岩纤维过滤毡的制备工艺进行了特殊的改进处理，最终制得的过滤毡具有很好的耐温、阻燃、耐化学腐蚀特性，且其力学特性好，稳定性高，极具推广使用价值。

具体实施方式

实施例1

一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，包括如下步骤：

（1）玄武岩纤维层制备：

将玄武岩纤维经气流成网工艺制成玄武岩纤维层备用，所用的玄武岩纤维是一种特制的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

a.按对应重量份称取下列物质备用：90份玄武岩、25份石英砂、15份炉渣、10份安山岩；

b.将操作a称取的所有物料按对应重量份投入到粉碎机内粉碎后过500目，得混合粉料备用；

c.将操作b所得的混合粉料投入到加热窑内加热熔融，期间控制熔融的温度为1450~1500℃，熔融完全后得溶体A备用；

d.向操作c所得的溶体A内加入其总质量5%的改性纳米二氧化钛，混合均匀后得溶体B备用；

e.将向操作d所得的溶体B由加热窑底部引出，经过漏板流出，再经过喷吹设备喷吹成型冷却即可；

（2）过滤毡制备：

在基布的上表面和下表面各叠放一层步骤（1）所制得的玄武岩纤维层，然后经过预针刺、主针刺制得过滤毡备用；

（3）成品制备：

对步骤（2）所制得的过滤毡进行浸渍处理、烘干定型后即得成品。

进一步的，步骤（1）操作a中所述的炉渣为高炉炉渣。

进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性纳米二氧化钛的制备方法是：将纳米二氧化钛投入到硅烷偶联剂中，加热保持硅烷偶联剂的温度为55℃，搅拌浸泡处理1h后将纳米二氧化钛滤出，用去离子水冲洗一遍后再放入到紫外线处理仪中，控制辐照的功率为600W，处理15min后取出即可，所述改性纳米二氧化钛的最终颗粒粒径不大于50nm。

进一步的，步骤（2）中所述的基布由经纱玻璃纤维纱线和纬纱芳砜纶纱线按传统纺织工艺制成。

实施例2

一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，包括如下步骤：

（1）玄武岩纤维层制备：

将玄武岩纤维经气流成网工艺制成玄武岩纤维层备用，所用的玄武岩纤维是一种特制的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

a.按对应重量份称取下列物质备用：93份玄武岩、28份石英砂、17份炉渣、13份安山岩；

b.将操作a称取的所有物料按对应重量份投入到粉碎机内粉碎后过500目，得混合粉料备用；

c.将操作b所得的混合粉料投入到加热窑内加热熔融，期间控制熔融的温度为1450~1500℃，熔融完全后得溶体A备用；

d.向操作c所得的溶体A内加入其总质量7%的改性纳米二氧化钛，混合均匀后得溶体B备用；

e.将向操作d所得的溶体B由加热窑底部引出，经过漏板流出，再经过喷吹设备喷吹成型冷却即可；

（2）过滤毡制备：

在基布的上表面和下表面各叠放一层步骤（1）所制得的玄武岩纤维层，然后经过预针刺、主针刺制得过滤毡备用；

（3）成品制备：

对步骤（2）所制得的过滤毡进行浸渍处理、烘干定型后即得成品。

进一步的，步骤（1）操作a中所述的炉渣为高炉炉渣。

进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性纳米二氧化钛的制备方法是：将纳米二氧化钛投入到硅烷偶联剂中，加热保持硅烷偶联剂的温度为58℃，搅拌浸泡处理1.5h后将纳米二氧化钛滤出，用去离子水冲洗一遍后再放入到紫外线处理仪中，控制辐照的功率为600W，处理18min后取出即可，所述改性纳米二氧化钛的最终颗粒粒径不大于50nm。

进一步的，步骤（2）中所述的基布由经纱玻璃纤维纱线和纬纱芳砜纶纱线按传统纺织工艺制成。

实施例3

一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，包括如下步骤：

（1）玄武岩纤维层制备：

将玄武岩纤维经气流成网工艺制成玄武岩纤维层备用，所用的玄武岩纤维是一种特制的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

a.按对应重量份称取下列物质备用：95份玄武岩、30份石英砂、20份炉渣、15份安山岩；

b.将操作a称取的所有物料按对应重量份投入到粉碎机内粉碎后过500目，得混合粉料备用；

c.将操作b所得的混合粉料投入到加热窑内加热熔融，期间控制熔融的温度为1450~1500℃，熔融完全后得溶体A备用；

d.向操作c所得的溶体A内加入其总质量8%的改性纳米二氧化钛，混合均匀后得溶体B备用；

e.将向操作d所得的溶体B由加热窑底部引出，经过漏板流出，再经过喷吹设备喷吹成型冷却即可；

（2）过滤毡制备：

在基布的上表面和下表面各叠放一层步骤（1）所制得的玄武岩纤维层，然后经过预针刺、主针刺制得过滤毡备用；

（3）成品制备：

对步骤（2）所制得的过滤毡进行浸渍处理、烘干定型后即得成品。

进一步的，步骤（1）操作a中所述的炉渣为高炉炉渣。

进一步的，步骤（1）操作d中所述的改性纳米二氧化钛的制备方法是：将纳米二氧化钛投入到硅烷偶联剂中，加热保持硅烷偶联剂的温度为60℃，搅拌浸泡处理2h后将纳米二氧化钛滤出，用去离子水冲洗一遍后再放入到紫外线处理仪中，控制辐照的功率为600W，处理20min后取出即可，所述改性纳米二氧化钛的最终颗粒粒径不大于50nm。

进一步的，步骤（2）中所述的基布由经纱玻璃纤维纱线和纬纱芳砜纶纱线按传统纺织工艺制成。

对比实施例1

本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（1）玄武岩纤维层制备中的安山岩成分，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例2

本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（1）玄武岩纤维层制备中，省去向溶体A内加入改性纳米二氧化钛成分的操作，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例3

本对比实施例3与实施例2相比，在步骤（1）玄武岩纤维层制备中，用等质量份的纳米二氧化钛取代改性纳米二氧化钛成分，除此外的方法步骤均相同。

对照组

现有的采用市售玄武岩纤维制备过滤毡的方法。

为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述方法对应制得的过滤毡进行性能测试，其中各组所用的基布成分规格都相同，克重均为400g/m²，其上下层的玄武岩纤维层的克重均为200g/m²，测得的各组的对比数据如下表1所示：

表1

	100 小时加热后强度保持率（%）	酸浸强力保持率（%）	碱浸强力保持率（%）
				实施例2	96	97	90
对比实施例1	95	96	85
				对比实施例2	92	95	79
对比实施例3	93	96	82
				对照组	91	94	73

注：上表1中所述的100 小时加热后强度保持率参照HJ/T324-2006进行测试；所述的酸浸强力保持率是将过滤毡于30℃环境下浸入到浓度为4mol/L的盐酸溶液中72h后测得；所述的碱浸强力保持率是将过滤毡于30℃环境下浸入到浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中72h后测得。

由上表1可以看出，本发明方法制得的过滤毡的综合品质较好，尤其是强度和耐碱特性得到明显提升，性能更好，极具推广使用价值。

Claims (4)

1.一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）玄武岩纤维层制备：

将玄武岩纤维经气流成网工艺制成玄武岩纤维层备用，所用的玄武岩纤维是一种特制的改性玄武岩纤维，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

a.按对应重量份称取下列物质备用：90~95份玄武岩、25~30份石英砂、15~20份炉渣、10~15份安山岩；

b.将操作a称取的所有物料按对应重量份投入到粉碎机内粉碎后过500目，得混合粉料备用；

c.将操作b所得的混合粉料投入到加热窑内加热熔融，期间控制熔融的温度为1450~1500℃，熔融完全后得溶体A备用；

d.向操作c所得的溶体A内加入其总质量5~8%的改性纳米二氧化钛，混合均匀后得溶体B备用；

e.将向操作d所得的溶体B由加热窑底部引出，经过漏板流出，再经过喷吹设备喷吹成型冷却即可；

（2）过滤毡制备：

在基布的上表面和下表面各叠放一层步骤（1）所制得的玄武岩纤维层，然后经过预针刺、主针刺制得过滤毡备用；

（3）成品制备：

对步骤（2）所制得的过滤毡进行浸渍处理、烘干定型后即得成品。

2.根据权利要求1所述的一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的炉渣为高炉炉渣。

3.根据权利要求1所述的一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作d中所述的改性纳米二氧化钛的制备方法是：将纳米二氧化钛投入到硅烷偶联剂中，加热保持硅烷偶联剂的温度为55~60℃，搅拌浸泡处理1~2h后将纳米二氧化钛滤出，用去离子水冲洗一遍后再放入到紫外线处理仪中，控制辐照的功率为600W，处理15~20min后取出即可，所述改性纳米二氧化钛的最终颗粒粒径不大于50nm。

4.根据权利要求1所述的一种高品质玄武岩纤维过滤毡的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的基布由经纱玻璃纤维纱线和纬纱芳砜纶纱线按传统纺织工艺制成。