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電解鋁用袋式除塵濾料的耐溫特性試驗(yàn)研究（其他）

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

    1東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)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(cè)試了它們?cè)诮?jīng)130℃處理后的熱尺寸穩(wěn)定性及120℃、130℃、140℃、150℃處理后的耐溫力學(xué)性能。結(jié)果表明：5種濾料在130℃、24 h處理后的熱尺寸穩(wěn)定性較好。在耐溫力學(xué)性能方面，5種濾料經(jīng)120℃及以上溫度、24h處理后，其經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力保持率均小于100%，不滿足現(xiàn)行國(guó)標(biāo)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(yè)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：電解鋁袋式除塵濾料熱尺寸穩(wěn)定性耐溫力學(xué)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(dǎo)體。電解鋁工藝會(huì)產(chǎn)生氟化物和粉塵，工程中常采用鋁電解煙氣干法凈化系統(tǒng)來(lái)對(duì)鋁電解含氟煙氣實(shí)施凈化，其中袋式除塵器是干法凈化系統(tǒng)的重要組成部分。

    2010年國(guó)家頒布的《GB 25465-2010鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定現(xiàn)有電解鋁企業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為：氟化物4mg／Nm³，顆粒物30 mg/Nm³。國(guó)標(biāo)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步嚴(yán)格，對(duì)電解鋁用袋式除塵器提出了更高的技術(shù)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(duì)袋式除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)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(xué)性能，但在較高溫度下，其對(duì)水氣敏感，易發(fā)生水解作用，使其強(qiáng)力大幅下降。因此對(duì)電解鋁用袋式除塵濾料進(jìn)行耐溫特性研究具有一定的參考意義。

  本文主要采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法，重點(diǎn)研究電解鋁煙氣凈化用袋式除塵濾料的耐溫特性。

1  實(shí)驗(yàn)材料基本參數(shù)與試驗(yàn)方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

  選用兩個(gè)廠家生產(chǎn)的5種不同加工方式的滌綸濾料，將其編號(hào)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(guò)測(cè)試得到的基本參數(shù)。其中透氣率CV值的大小反映了濾料質(zhì)地的均勻程度，國(guó)標(biāo)《GB/T6719-2009袋式除塵器技術(shù)要求》規(guī)定CV≤8%，由表2可知五種濾料均符合國(guó)標(biāo)要求。

1.2測(cè)試方法及裝置

1.2.1濾料的熱尺寸穩(wěn)定性

    熱尺寸穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)儀器為DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱。參考標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術(shù)要求》制備試樣，在實(shí)驗(yàn)材料中，剪取大于200 mmx200 mm試驗(yàn)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(duì)濕度65%、20℃環(huán)境中，24 h后測(cè)量試樣經(jīng)、緯向的長(zhǎng)度，并以3塊樣品經(jīng)、緯向測(cè)得的3次數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值為準(zhǔn)，按式(1)計(jì)算熱收縮率。

1.2.2濾料的耐溫力學(xué)性能

    實(shí)驗(yàn)裝置為DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)熱干燥箱，YG065CT電子式織物強(qiáng)力儀。按參考標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T3923.1-1997紡織_品織物拉伸性能》剪取經(jīng)、緯向?yàn)V料樣品若干條，分別置于120℃、130℃、140℃、150℃的恒溫干燥箱內(nèi)，經(jīng)24 h后取出，置于相對(duì)濕度65%、20 ℃環(huán)境中24 h后測(cè)定經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力，需測(cè)3組數(shù)據(jù)計(jì)算其平均值，按式(2)測(cè)定其斷裂強(qiáng)力保持率。

2  測(cè)試結(jié)果及分析

2.1熱尺寸穩(wěn)定性

    在實(shí)際工程應(yīng)用中，濾袋套裝在袋籠上，熱收縮率過(guò)大會(huì)使濾袋緊套在袋籠上，一直處于受力狀態(tài)加速其強(qiáng)度損耗，從而縮短了濾袋使用壽命。濾袋緯向熱收縮過(guò)大，會(huì)使濾袋緊貼袋籠，影響濾袋清灰效果，并對(duì)濾袋維護(hù)更換帶來(lái)困難；濾袋經(jīng)向熱收縮過(guò)大，會(huì)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(guó)標(biāo)《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術(shù)要求》規(guī)定：濾料在工作溫度下連續(xù)運(yùn)行24 h，其經(jīng)、緯向熱收縮率應(yīng)分別≤1.5%和≤1%。經(jīng)測(cè)試，5種濾料在130℃處理24 h后，其經(jīng)、緯向熱收縮率均分別≤1.5%和≤1%，滿足國(guó)標(biāo)要求。測(cè)試結(jié)果如表3所示。

    由測(cè)試結(jié)果可見，1#濾料在130℃、24 h處理下經(jīng)、緯向的熱尺寸穩(wěn)定性最好，3#次之，其他濾料在130 ℃、24 h處理后經(jīng)、緯向熱尺寸穩(wěn)定性都有不同程度的下降，但都在國(guó)標(biāo)要求范圍內(nèi)。

2.2耐溫力學(xué)性能

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

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

    2)2#濾料在各實(shí)驗(yàn)條件下處理后，其經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力保持率在5種濾料中較低，其緯向斷裂強(qiáng)力保持率均高于其對(duì)應(yīng)溫度的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力保持率�？芍�同種濾料的經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力保持率在經(jīng)各實(shí)驗(yàn)條件處理后存在差異，這是因?yàn)闉V料斷裂伸長(zhǎng)率與濾料基布相關(guān)，基布經(jīng)、緯向選用的纖維不同，二者原料差異造成了濾料經(jīng)、緯向的強(qiáng)力差異。

    3)3#濾料在150℃、24h處理后其經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力保持率分別為91%和88%均高于同一實(shí)驗(yàn)條件下同一廠家生產(chǎn)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(duì)纖維的損傷小，水刺氈在經(jīng)較高溫度處理后經(jīng)緯向強(qiáng)力保持較針刺氈好。

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

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

    6)5種濾料在不同溫度環(huán)境下經(jīng)24 h處理后，其經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)度保持率都有所下降，不符合國(guó)標(biāo)《GB/T 6719-2009袋式除塵器技術(shù)要求》關(guān)于濾料熱處理后經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)度保持率的考核標(biāo)準(zhǔn)。

    基本分析如下：

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

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

    3)不同生產(chǎn)工藝和后處理方式，對(duì)濾料斷裂強(qiáng)力保持率影響較大。

3  結(jié)論

    1)5種電解鋁用袋式除塵滌綸濾料不宜在120℃以上的環(huán)境中使用，其耐溫力學(xué)性能不滿足現(xiàn)行國(guó)標(biāo)要求。

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

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