電解鋁用袋式除塵濾料的耐溫特性試驗研究（其他）

                       劉興成¹沈恒根¹*呂維寧²鄧翔²

    1東華大學環境科學與工程學院2貴陽鋁鎂設計研究院有限公司

摘要：本文選取5種電解鋁用袋式除塵濾料，測試了它們在經130℃處理后的熱尺寸穩定性及120℃、130℃、140℃、150℃處理后的耐溫力學性能。結果表明：5種濾料在130℃、24 h處理后的熱尺寸穩定性較好。在耐溫力學性能方面，5種濾料經120℃及以上溫度、24h處理后，其經、緯向斷裂強力保持率均小于100%，不滿足現行國標的要求。5種電解鋁用袋式除塵濾料不宜用于120℃以上溫度的工業環境。

關鍵詞：電解鋁袋式除塵濾料熱尺寸穩定性耐溫力學性能

0  引言

    鋁冶煉采用電解法制取金屬鋁，電解法采用氧化鋁為原料，氟化鹽為溶劑，碳素材料作導體。電解鋁工藝會產生氟化物和粉塵，工程中常采用鋁電解煙氣干法凈化系統來對鋁電解含氟煙氣實施凈化，其中袋式除塵器是干法凈化系統的重要組成部分。

    2010年國家頒布的《GB 25465-2010鋁工業污染物排放標準》規定現有電解鋁企業污染物排放標準為：氟化物4mg／Nm³，顆粒物30 mg/Nm³。國標規定的排放標準進一步嚴格，對電解鋁用袋式除塵器提出了更高的技術要求，而濾料作為袋式除塵器的核心易損部件，其性能直接對袋式除塵系統的穩定性產生重要影響。

    目前鋁電解煙氣凈化袋式除塵器主要采用滌綸濾料。滌綸濾料在常溫下具有良好的力學性能，但在較高溫度下，其對水氣敏感，易發生水解作用，使其強力大幅下降。因此對電解鋁用袋式除塵濾料進行耐溫特性研究具有一定的參考意義。

  本文主要采用實驗測試的方法，重點研究電解鋁煙氣凈化用袋式除塵濾料的耐溫特性。

1  實驗材料基本參數與試驗方法

1.1實驗材料

  選用兩個廠家生產的5種不同加工方式的滌綸濾料，將其編號為1#、2#、3#、4#、5#。如表1所示。

    表2是5種滌綸濾料制成后通過測試得到的基本參數。其中透氣率CV值的大小反映了濾料質地的均勻程度，國標《GB/T6719-2009袋式除塵器技術要求》規定CV≤8%，由表2可知五種濾料均符合國標要求。

1.2測試方法及裝置

1.2.1濾料的熱尺寸穩定性

    熱尺寸穩定性測試實驗儀器為DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱。參考標準《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術要求》制備試樣，在實驗材料中，剪取大于200 mmx200 mm試驗3塊，置于130℃的恒溫烘箱中，24 h后取出，將取出的試樣置于相對濕度65%、20℃環境中，24 h后測量試樣經、緯向的長度，并以3塊樣品經、緯向測得的3次數據的算術平均值為準，按式(1)計算熱收縮率。

1.2.2濾料的耐溫力學性能

    實驗裝置為DHG-9140A電熱恒溫鼓風熱干燥箱，YG065CT電子式織物強力儀。按參考標準為《GB/T3923.1-1997紡織_品織物拉伸性能》剪取經、緯向濾料樣品若干條，分別置于120℃、130℃、140℃、150℃的恒溫干燥箱內，經24 h后取出，置于相對濕度65%、20 ℃環境中24 h后測定經緯向斷裂強力，需測3組數據計算其平均值，按式(2)測定其斷裂強力保持率。

2  測試結果及分析

2.1熱尺寸穩定性

    在實際工程應用中，濾袋套裝在袋籠上，熱收縮率過大會使濾袋緊套在袋籠上，一直處于受力狀態加速其強度損耗，從而縮短了濾袋使用壽命。濾袋緯向熱收縮過大，會使濾袋緊貼袋籠，影響濾袋清灰效果，并對濾袋維護更換帶來困難；濾袋經向熱收縮過大，會造成袋籠從濾袋中頂出或影響除塵器噴吹效果或是影響濾袋與除塵器花板間接觸。國標《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術要求》規定：濾料在工作溫度下連續運行24 h，其經、緯向熱收縮率應分別≤1.5%和≤1%。經測試，5種濾料在130℃處理24 h后，其經、緯向熱收縮率均分別≤1.5%和≤1%，滿足國標要求。測試結果如表3所示。

    由測試結果可見，1#濾料在130℃、24 h處理下經、緯向的熱尺寸穩定性最好，3#次之，其他濾料在130 ℃、24 h處理后經、緯向熱尺寸穩定性都有不同程度的下降，但都在國標要求范圍內。

2.2耐溫力學性能

    圖1、2分別為五種濾料在120℃、130℃、140℃、150℃下連續處理24 h后經、緯向的斷裂強力保持率的變化趨勢圖。

    1)1#濾料在120℃、130℃、140℃、150℃下處理24 h后經、緯向斷裂強力保持率均保持在95%以上，表現出了較好的耐溫特性，1#濾料經、緯向斷裂強力保持率在各溫度條件下均優于其它濾料。

    2)2#濾料在各實驗條件下處理后，其經、緯向斷裂強力保持率在5種濾料中較低，其緯向斷裂強力保持率均高于其對應溫度的經向斷裂強力保持率。可知同種濾料的經緯向斷裂強力保持率在經各實驗條件處理后存在差異，這是因為濾料斷裂伸長率與濾料基布相關，基布經、緯向選用的纖維不同，二者原料差異造成了濾料經、緯向的強力差異。

    3)3#濾料在150℃、24h處理后其經、緯向斷裂強力保持率分別為91%和88%均高于同一實驗條件下同一廠家生產的2#、4#、5#濾料。這是由于3#濾料采用的是水刺工藝，相比于2#、4#、5#采用針刺工藝制造的濾料，水刺法對纖維的損傷小，水刺氈在經較高溫度處理后經緯向強力保持較針刺氈好。

    4)4#濾料在150℃、24h處理后，其緯向斷裂強力保持率下降到80%，說明其緯向強力破壞較重，4#濾料不宜在1 50℃下長期使用。

    5)5#濾料在120℃、130 ℃、140℃、150℃,24 h處理后經、緯向斷裂強力保持率分別為97%、94%、93%、86%和94%、93%、92%、87%，其經、緯向斷裂強力保持率隨溫度的增加而下降。

    6)5種濾料在不同溫度環境下經24 h處理后，其經緯向斷裂強度保持率都有所下降，不符合國標《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術要求》關于濾料熱處理后經緯向斷裂強度保持率的考核標準。

    基本分析如下：

    1)濾料力學性能與基布相關，由于基布經緯向選用材料的材質不同，造成了濾料經緯向在斷裂強力的初始值、不同溫度環境下的斷裂強力保持率上存在較大差異。

    2)5種滌綸濾料的斷裂強力保持率隨溫度的上升而下降，經向斷裂強力保持率較緯向下降得更快。

    3)不同生產工藝和后處理方式，對濾料斷裂強力保持率影響較大。

3  結論

    1)5種電解鋁用袋式除塵滌綸濾料不宜在120℃以上的環境中使用，其耐溫力學性能不滿足現行國標要求。

    2)采用水刺法生產的電解鋁袋式除塵濾料其耐溫力學性能在使用溫度較高的環境中較采用針刺法生產的濾料好。

    3)5種濾料經不同溫度處理前后其經、緯向斷裂強力保持率變化較大。不同生產工藝和后整理方式對濾料經、緯向的耐溫力學性能影響不同。