电解铝用袋式除尘滤料的耐温特性试验研究（其他）

电解铝用袋式除尘滤料的耐温特性试验研究（其他）

                       刘兴成¹沈恒根¹*吕维宁²邓翔²

    1东华大学环境科学与工程学院2贵阳铝镁设计研究院有限公司

摘要：本文选取5种电解铝用袋式除尘滤料，测试了它们在经130℃处理后的热尺寸稳定性及120℃、130℃、140℃、150℃处理后的耐温力学性能。结果表明：5种滤料在130℃、24 h处理后的热尺寸稳定性较好。在耐温力学性能方面，5种滤料经120℃及以上温度、24h处理后，其经、纬向断裂强力保持率均小于100%，不满足现行国标的要求。5种电解铝用袋式除尘滤料不宜用于120℃以上温度的工业环境。

关键词：电解铝袋式除尘滤料热尺寸稳定性耐温力学性能

0  引言

    铝冶炼采用电解法制取金属铝，电解法采用氧化铝为原料，氟化盐为溶剂，碳素材料作导体。电解铝工艺会产生氟化物和粉尘，工程中常采用铝电解烟气干法净化系统来对铝电解含氟烟气实施净化，其中袋式除尘器是干法净化系统的重要组成部分。

    2010年国家颁布的《GB 25465-2010铝工业污染物排放标准》规定现有电解铝企业污染物排放标准为：氟化物4mg／Nm³，颗粒物30 mg/Nm³。国标规定的排放标准进一步严格，对电解铝用袋式除尘器提出了更高的技术要求，而滤料作为袋式除尘器的核心易损部件，其性能直接对袋式除尘系统的稳定性产生重要影响。

    目前铝电解烟气净化袋式除尘器主要采用涤纶滤料。涤纶滤料在常温下具有良好的力学性能，但在较高温度下，其对水气敏感，易发生水解作用，使其强力大幅下降。因此对电解铝用袋式除尘滤料进行耐温特性研究具有一定的参考意义。

  本文主要采用实验测试的方法，重点研究电解铝烟气净化用袋式除尘滤料的耐温特性。

1  实验材料基本参数与试验方法

1.1实验材料

  选用两个厂家生产的5种不同加工方式的涤纶滤料，将其编号为1#、2#、3#、4#、5#。如表1所示。

    表2是5种涤纶滤料制成后通过测试得到的基本参数。其中透气率CV值的大小反映了滤料质地的均匀程度，国标《GB/T6719-2009袋式除尘器技术要求》规定CV≤8%，由表2可知五种滤料均符合国标要求。

1.2测试方法及装置

1.2.1滤料的热尺寸稳定性

    热尺寸稳定性测试实验仪器为DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱。参考标准《GB/T 6719-2009袋式除尘器技术要求》制备试样，在实验材料中，剪取大于200 mmx200 mm试验3块，置于130℃的恒温烘箱中，24 h后取出，将取出的试样置于相对湿度65%、20℃环境中，24 h后测量试样经、纬向的长度，并以3块样品经、纬向测得的3次数据的算术平均值为准，按式(1)计算热收缩率。

1.2.2滤料的耐温力学性能

    实验装置为DHG-9140A电热恒温鼓风热干燥箱，YG065CT电子式织物强力仪。按参考标准为《GB/T3923.1-1997纺织_品织物拉伸性能》剪取经、纬向滤料样品若干条，分别置于120℃、130℃、140℃、150℃的恒温干燥箱内，经24 h后取出，置于相对湿度65%、20 ℃环境中24 h后测定经纬向断裂强力，需测3组数据计算其平均值，按式(2)测定其断裂强力保持率。

2  测试结果及分析

2.1热尺寸稳定性

    在实际工程应用中，滤袋套装在袋笼上，热收缩率过大会使滤袋紧套在袋笼上，一直处于受力状态加速其强度损耗，从而缩短了滤袋使用寿命。滤袋纬向热收缩过大，会使滤袋紧贴袋笼，影响滤袋清灰效果，并对滤袋维护更换带来困难；滤袋经向热收缩过大，会造成袋笼从滤袋中顶出或影响除尘器喷吹效果或是影响滤袋与除尘器花板间接触。国标《GB/T 6719-2009袋式除尘器技术要求》规定：滤料在工作温度下连续运行24 h，其经、纬向热收缩率应分别≤1.5%和≤1%。经测试，5种滤料在130℃处理24 h后，其经、纬向热收缩率均分别≤1.5%和≤1%，满足国标要求。测试结果如表3所示。

    由测试结果可见，1#滤料在130℃、24 h处理下经、纬向的热尺寸稳定性最好，3#次之，其他滤料在130 ℃、24 h处理后经、纬向热尺寸稳定性都有不同程度的下降，但都在国标要求范围内。

2.2耐温力学性能

    图1、2分别为五种滤料在120℃、130℃、140℃、150℃下连续处理24 h后经、纬向的断裂强力保持率的变化趋势图。

    1)1#滤料在120℃、130℃、140℃、150℃下处理24 h后经、纬向断裂强力保持率均保持在95%以上，表现出了较好的耐温特性，1#滤料经、纬向断裂强力保持率在各温度条件下均优于其它滤料。

    2)2#滤料在各实验条件下处理后，其经、纬向断裂强力保持率在5种滤料中较低，其纬向断裂强力保持率均高于其对应温度的经向断裂强力保持率。可知同种滤料的经纬向断裂强力保持率在经各实验条件处理后存在差异，这是因为滤料断裂伸长率与滤料基布相关，基布经、纬向选用的纤维不同，二者原料差异造成了滤料经、纬向的强力差异。

    3)3#滤料在150℃、24h处理后其经、纬向断裂强力保持率分别为91%和88%均高于同一实验条件下同一厂家生产的2#、4#、5#滤料。这是由于3#滤料采用的是水刺工艺，相比于2#、4#、5#采用针刺工艺制造的滤料，水刺法对纤维的损伤小，水刺毡在经较高温度处理后经纬向强力保持较针刺毡好。

    4)4#滤料在150℃、24h处理后，其纬向断裂强力保持率下降到80%，说明其纬向强力破坏较重，4#滤料不宜在1 50℃下长期使用。

    5)5#滤料在120℃、130 ℃、140℃、150℃,24 h处理后经、纬向断裂强力保持率分别为97%、94%、93%、86%和94%、93%、92%、87%，其经、纬向断裂强力保持率随温度的增加而下降。

    6)5种滤料在不同温度环境下经24 h处理后，其经纬向断裂强度保持率都有所下降，不符合国标《GB/T 6719-2009袋式除尘器技术要求》关于滤料热处理后经纬向断裂强度保持率的考核标准。

    基本分析如下：

    1)滤料力学性能与基布相关，由于基布经纬向选用材料的材质不同，造成了滤料经纬向在断裂强力的初始值、不同温度环境下的断裂强力保持率上存在较大差异。

    2)5种涤纶滤料的断裂强力保持率随温度的上升而下降，经向断裂强力保持率较纬向下降得更快。

    3)不同生产工艺和后处理方式，对滤料断裂强力保持率影响较大。

3  结论

    1)5种电解铝用袋式除尘涤纶滤料不宜在120℃以上的环境中使用，其耐温力学性能不满足现行国标要求。

    2)采用水刺法生产的电解铝袋式除尘滤料其耐温力学性能在使用温度较高的环境中较采用针刺法生产的滤料好。

    3)5种滤料经不同温度处理前后其经、纬向断裂强力保持率变化较大。不同生产工艺和后整理方式对滤料经、纬向的耐温力学性能影响不同。