[发明专利]高温气体过滤器微孔纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种高温气体过滤器微孔纤维膜及其制备方法。

背景技术

本发明是开发一种可用于高温含尘气体过滤器的微孔纤维膜及其制备方法。该微孔纤维膜设置在复合材料支撑体的表层，与复合材料支撑体组合构成了高温气体过滤器的过滤元件，微孔纤维膜的性能优劣决定着过滤元件及过滤器的应用性能及使用寿命，因此微孔纤维膜应具有较高的强度；优良的耐高温、抗热震性能、透气性能；以及对微小固体颗粒物的截留过滤性能。

自上世纪70年代，美国、日本等发达国家开展了对800～1000℃高温含尘气体净化和除尘的技术研究。我国自上世纪90年代开始进行高温气体净化和除尘方面的技术研究与应用，主要是对温度400～1000℃高温烟气、煤气的净化除尘。目前高温过滤器有金属多孔过滤器、多孔陶瓷过滤器、支撑体与纤维膜复合过滤器等类型。

金属多孔过滤器应用温度较低，难于应用于＞1000℃作业条件。多孔陶瓷过滤器强度较低，经受反向清灰高压气体瞬间作用时易开裂导致除尘系统失效。且金属多孔过滤器及多孔陶瓷过滤器孔径较大，难于滤除粒径＜5μm的尘粒。支撑体与纤维膜复合过滤器的纤维膜由直径3μm左右的微细无机材料纤维制成，纤维膜的微小孔隙可阻挡＜5μm的尘粒，且纤维膜的强度高、抗热震性能好、透气性好。

目前已有的支撑体与纤维膜复合过滤器的纤维膜的材料组成及制备方法为：材料组成为非晶质耐火纤维或晶质耐火纤维，配合颗粒状陶瓷烧结剂或耐火陶瓷填料。制备方法是采用真空抽滤或涂覆的方式，在支撑体上制成0.1～0.3mm厚度的纤维膜。由耐火纤维及颗粒状耐火陶瓷填料制成的纤维膜，颗粒状耐火陶瓷填料存在于耐火纤维膜的微小孔隙中，纤维膜的透气性会有所降低。由于0.1～0.3mm厚度的纤维膜较薄，在制备及安装过程时易受机械损伤形成漏洞。

本发明的微孔纤维膜是将晶质氧化铝耐火纤维与含锆硅酸铝耐火纤维的复合耐火纤维配合以少量的高温结合剂制成，纤维膜厚度为0.3～1mm。

本发明采用磷酸二氢铝(Al(H₂PO₄)₃)作为高温结合剂，其技术思路是利用Al(H₂PO₄)₃的高温相AlPO₄将晶质氧化铝耐火纤维与含锆硅酸铝耐火纤维的搭接部位结合，在保证纤维膜具有所需强度的基础上，使纤维膜具有良好的透气性能。纤维膜高温使用时，AlPO₄的部分分解产物Al₂O₃既可与晶质氧化铝耐火纤维的Al₂O₃进行同质烧结，也可与含锆硅酸铝耐火纤维的SiO₂发生反应，反应产物莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)可与晶质氧化铝耐火纤维的Al₂O₃形成固溶烧结。

本发明采用复合耐火纤维的技术思路是在晶质氧化铝耐火纤维与含锆硅酸铝耐火纤维的搭接部位，利用晶质氧化铝耐火纤维的Al₂O₃与含锆硅酸铝耐火纤维的SiO₂发生反应，反应产物3Al₂O₃·2SiO₂可将两种耐火纤维的搭接部位有效连接，赋予纤维膜良好的高温结合强度。

本发明的微孔纤维膜可用于1000℃以上高温含尘气体的净化处理，具有良好的耐高温、耐腐蚀、透气性、强度、抗热震等性能，且不易碰伤形成漏洞，可为我国冶金、化工、电力、垃圾焚烧等领域应用的高温含尘气体过滤器提供一种新型微孔纤维膜。

发明内容

本发明的目的在于上述现有技术中的不足，提供一种具有良好的耐高温、耐腐蚀、透气性、强度、抗热震等性能，且不易碰伤形成漏洞的高温气体过滤器微孔纤维膜及其制备方法。

本发明的技术方案与技术特征为：

本发明为一种高温气体过滤器微孔纤维膜及其制备方法，其特征在于该高温气体过滤器微孔纤维膜所用原料以及原料的重量百分比为：晶质氧化铝耐火纤维60～70％，含锆硅酸铝耐火纤维30～40％。该高温气体过滤器微孔纤维膜制备包括以下步骤：复合耐火纤维浆料制备；纤维膜成型；纤维膜的高温结合剂施加处理，纤维膜的热处理。