CN110787534B - 高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，首先采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯；采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡；采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，平整后得到高精度金属纤维毡。本发明制备的金属纤维毡力学性能、抗折叠性能、毡层的结合力均良好。
Description
技术领域
本发明涉及非织造布技术领域，具体涉及高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法。
背景技术
金属纤维毡独有的耐高温性被应用于高温含尘气体的净化，其余热可以得到回收，节省了能源，同时也无二次污染。故其被广泛应用在燃煤锅炉烟气除尘、贵金属回收、冶金行业除尘等高温领域。
高温气体除尘用滤料，采用超细纤维作为金属纤维毡滤料的迎风面，结合丝径较粗的纤维作为支撑层，可在滤料厚度方向形成从小到大、有梯度孔径的结构；细纤维层可将大部分粉尘阻挡在滤料表面，起到表面过滤作用，同时有效避免了粉尘深入到纤维毡内部，从而减小运行阻力；该滤料结构金属脉冲反吹清灰效果好，且可以实现低阻、高效的过滤效果。
传统的烧结工艺制备的金属纤维毡容易产生晶粒粗化和“竹节状”形貌，使得纤维的力学性能、抗折叠性能显著下降；由于超细纤维和粗纤维产生焊接点的烧结温度和保温时间不同，所以在纤维之间很难形成一定尺寸的焊接点，导致毡层的结合力较差。故研究一种高精度金属纤维毡的制备方法，是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具有工艺简单，制备的金属纤维毡力学性能、抗折叠性能、毡层的结合力均良好的特点。
本发明所采用的技术方案是高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
步骤2、采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；
步骤4、将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
步骤5、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡。
本发明的特点还在于：
步骤1中，粗纤维的丝径为20μm～50μm，单重为500g/m2～2000g/m2。
步骤2中，真空高温烧结处理的温度为1100℃～1300℃，保温时间为120min～180min，真空度不大于8.0×10-2Pa，气淬温度为700℃～800℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤3中，超细纤维的丝径为2μm～10μm，单重为300g/m2～1000g/m2；平整超细纤维毡坯的厚度为3～6mm。
步骤4中，真空高温烧结处理的温度为850℃～1000℃，保温时间为20min～40min，真空度不大于3.0×10-2Pa，气淬温度为850℃～900℃。
步骤4中，非金属耐高温材料为硅铝陶瓷板或表面涂有陶瓷膜的金属网。
步骤5中，高精度金属纤维毡的过滤精度为6μm～12μm。
本发明的有益效果是：
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，首先对粗纤维毡坯在较高的烧结温度和较长的保温时间下进行了单独烧结，保证了粗纤维毡坯的整体强度，在过滤中起到良好的支撑作用；本发明对超细纤维的毛坯进行平整处理，目的是增加超细纤维之间的搭接点面积和数量，为后续低温烧结做准备；
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，将平整后的超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡叠配后进行二次烧结，其烧结温度和保温时间均按照适合超细纤维的烧结工艺而制定，故在烧结后的超细纤维之间、超细纤维层与粗纤维层均形成焊接节点；由于二次烧结温度较低、保温时间较短，气淬温度高，故避免了超细纤维内部发生晶粒粗化，从而提高了超细纤维的力学性能；经过高温烧结后的纤维毡整体牢度可靠，而且超细纤维的晶粒尺寸较小，可折波，且不易断裂，故本发明制备的金属纤维毡整体具有很好的力学性能和抗折叠性能。
附图说明
图1是本发明的实施例1中烧结后的金属纤维毡中超细纤维的SEM图；
图2是本发明的对比例1中烧结后的金属纤维毡中超细纤维的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提出了高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
其中，粗纤维的丝径为20μm～50μm，单重为500g/m2～2000g/m2。
步骤2、采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
其中，真空高温烧结处理的温度为1100℃～1300℃，保温时间为120min～180min，真空度不大于8.0×10-2Pa，气淬温度为700℃～800℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；平整处理的目的在于增加超细纤维搭接点的接触面积和数量，从而降低保温时间；
其中，超细纤维的丝径为2μm～10μm，单重为300g/m2～1000g/m2；平整超细纤维毡坯的厚度为3～6mm。
步骤4、将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；高温气淬的目的在于避免碳化物的析出；添加非金属耐高温材料的目的在于增加纤维之间的搭接点数量；
其中，真空高温烧结处理的温度为850℃～1000℃，保温时间为20min～40min，真空度不大于3.0×10-2Pa，气淬温度为850℃～900℃。
非金属耐高温材料硅铝陶瓷板或表面涂有陶瓷膜的金属网；金属网包括表面喷涂氧化锆的铁铬铝金属网或表面喷涂氧化铝的不锈钢金属网。
步骤5、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡；其中，高精度金属纤维毡的过滤精度为6μm～12μm。
实施例1
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
其中，粗纤维的丝径为22μm，单重为600g/m2。
步骤2、采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
其中，真空高温烧结处理的温度为1100℃，保温时间为120min，真空度为7.0×10- 2Pa，气淬温度为750℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；
其中，超细纤维的丝径为6μm，单重为1000g/m2；平整超细纤维毡坯的厚度为4mm。
步骤4、将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
其中，真空高温烧结处理的温度为950℃，保温时间为25min，真空度为3.0×10- 2Pa，气淬温度为850℃。
非金属耐高温材料为表面喷涂氧化铝的不锈钢金属网。
步骤5、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡；其中，高精度金属纤维毡平整后的过滤精度为10μm。
实施例2
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
其中，粗纤维的丝径为30μm，单重为1200g/m2。
步骤2、采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
其中，真空高温烧结处理的温度为1200℃，保温时间为150min，真空度为7.0×10- 2Pa，气淬温度为800℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；
其中，超细纤维的丝径为2μm，单重为300g/m2；平整超细纤维毡坯的厚度为3mm。
步骤4、将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
其中，真空高温烧结处理的温度为850℃，保温时间为20min，真空度为3.0×10- 2Pa，气淬温度为900℃。
非金属耐高温材料为表面喷涂氧化锆的铁铬铝金属网。
步骤5、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡；其中，高精度金属纤维毡平整后的过滤精度为6μm。
实施例3
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
其中，粗纤维的丝径为35μm，单重为1500g/m2。
步骤2、采用高温真空炉对粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
其中，真空高温烧结处理的温度为1300℃，保温时间为180min，真空度为7.0×10- 2Pa，气淬温度为700℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；
其中，超细纤维的丝径为10μm，单重为500g/m2；平整超细纤维毡坯的厚度为4mm。
步骤4、将平整超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
其中，真空高温烧结处理的温度为1000℃，保温时间为40min，真空度为3.0×10- 2Pa，气淬温度为900℃。
非金属耐高温材料为硅铝陶瓷板。
步骤5、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡；其中，高精度金属纤维毡平整后的过滤精度为12μm。
对比例1
本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
其中，粗纤维的丝径为22μm，单重为600g/m2。
步骤2、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯；
其中，超细纤维的丝径为6μm，单重为1000g/m2。
步骤3、将超细纤维毡坯与粗纤维毡坯进行叠配，在其表面覆盖一层陶瓷薄板，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
其中，真空高温烧结处理的温度为1100℃，保温时间为120min，真空度为7.0×10- 2Pa，气淬温度为750℃，高温真空炉内填充氩气。
步骤4、采用平整机对金属纤维毡进行平整处理，得到高精度金属纤维毡；其中，高精度金属纤维毡平整后过滤精度为10μm。
实验验证：
实施例1制备的高精度金属纤维毡的扫描电镜如图1所示，从图1可以看出超细纤维的表面光滑，无竹节状产生。
对比例1制备的高精度金属纤维毡的扫描电镜图如图2所示，从图中可以看出，超细纤维表面产生了明显“竹节状”，属于典型的晶粒粗化特征，会使得纤维的抗拉性能、抗折叠性能等显著下降。
对实施例1和对比例1制备金属纤维毡分别进行拉伸性能测试，测试结果见表1，其中，对实施例1和对比例1制备的金属纤维毡试样的长度均为10cm、宽度均为2cm、厚度均为0.5mm。
表1、实施例1和对比例1制备的金属纤维毡的拉伸性能
由表1可得出：本发明制备的高精度金属纤维毡的断裂强度与延伸率均高于传统工艺制备的纤维毡的断裂强度与延伸率；本发明高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，对粗纤维毡坯在较高的烧结温度和较长的保温时间下进行了单独烧结，保证了粗纤维毡坯的整体强度，在过滤中起到良好的支撑作用；对超细纤维的毛坯进行平整处理，增加了超细纤维之间的搭接点面积和数量；而且将平整后的超细纤维毡坯与粗纤维烧结毡叠配后进行二次烧结，其烧结温度和保温时间均按照适合超细纤维的烧结工艺而制定，故在烧结后的超细纤维之间、超细纤维层与粗纤维层均形成焊接节点；由于二次烧结温度较低、保温时间较短，气淬温度高，故避免了超细纤维内部发生晶粒粗化，从而提高了超细纤维的力学性能；经过高温烧结后的纤维毡整体牢度可靠，而且超细纤维的晶粒尺寸较小，可折波，且不易断裂。从而说明本发明制备方法中超细纤维层与粗纤维层之间、超细纤维之间的焊点结合力良好，且纤维未发生晶粒异常长大，确保了金属纤维毡的力学性能和抗折叠性能均得到明显提升。
Claims (5)
1.高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、采用铺毡设备将粗纤维铺制成粗纤维毡坯，然后在灯检台检查所述粗纤维毡坯的均匀性，取出均匀的粗纤维毡坯，备用；
步骤2、采用高温真空炉对所述粗纤维毡坯进行真空高温烧结处理，降温后得到粗纤维烧结毡，备用；
所述真空高温烧结处理的温度为1100℃～1300℃，保温时间为120min～180min，真空度不大于8.0×10-2Pa，气淬温度为700℃～800℃，所述高温真空炉内填充氩气；
步骤3、采用铺毡设备将超细纤维铺制成超细纤维毡坯，然后在灯检台检查所述超细纤维毡坯的均匀性，筛选出均匀的超细纤维毡坯，然后通过平整机对所述超细纤维毡坯进行平整处理，得到平整超细纤维毡坯；
步骤4、将所述平整超细纤维毡坯与所述粗纤维烧结毡进行叠配，在其表面覆盖非金属耐高温材料，然后送入高温真空炉内进行真空高温烧结处理，降温后取出，得到金属纤维毡；
所述真空高温烧结处理的温度为850℃～1000℃，保温时间为20min～40min，真空度不大于3.0×10-2Pa，气淬温度为850℃～900℃；
步骤5、采用平整机对所述金属纤维毡进行平整处理，得到所述高精度金属纤维毡。
2.根据权利要求1所述的高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述粗纤维的丝径为20μm～50μm，单重为500g/m2～2000g/m2。
3.根据权利要求1所述的高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述超细纤维的丝径为2μm～10μm，单重为300g/m2～1000g/m2；所述平整超细纤维毡坯的厚度为3～6mm。
4.根据权利要求1所述的高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述非金属耐高温材料为硅铝陶瓷板或表面涂有陶瓷膜的金属网。
5.根据权利要求1所述的高温气体除尘用高精度金属纤维毡的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述高精度金属纤维毡的过滤精度为6μm～12μm。
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