PDF《基于金属间化合物多孔/膜材料的高温气体过滤技术》

1 基于金属间化合物多孔/膜材料的高温气体过滤技术 成都易态科技有限公司 张祥剑

一、前言在传统工业生产中,火法冶金、工业窑炉、燃煤锅炉等产生的高温烟气因受制于高温滤 材及高温除尘技术的限制,不得不采用降温除尘进行处理,导致资源利用率低、能耗高、工 艺流程长等问题.

因此高温滤材及高温除尘技术一直备受关注并得到持续发展, 但现有高温 布袋滤料耐温仍然有限(≤260℃) ,高温电除尘也只能在 400℃以下工作,开发出既能适应 更高的过滤温度范围(200~600℃) ,又要除尘效果理想(净气颗粒物浓度≤5 mg/Nm3)的 装备技术一直是个难点. 在滤材方面, 德国 Schumacher 公司、 美国 ACUREX 公司等通过编织或烧结工艺分别开 发出 SiC 滤管、陶瓷纤维毡等,但存在韧性和抗热振不足等问题,而后美国 3M 公司、杜邦 公司、B&W 公司又分别研制了硅铝酸盐-碳化硅复合陶瓷过滤材料、氧化铝-氧化铝纤维复 合陶瓷过滤材料, 但仍存在温度波动较大时复合层连接处出现剥离等问题. 为了解决陶瓷类 过滤介质性脆、抗热震性差、复合层易剥离等问题,美国 Mott 公司、英国 Povair 公司等开 发出了烧结金属滤管和烧结金属丝网, 但金属过滤材料在实际使用过程中, 耐磨性与耐腐蚀 性皆无法和陶瓷材料相媲美. 近年来, 国内高温除尘技术研究也取得了长足的进步, 成都易态科技有限公司的金属间 化合物多孔/膜材料,利用不同金属间的偏扩散原理(Kirkendall 效应) ,实现了孔隙自主调 控、无需添加造孔剂、材料耐磨损和抗腐蚀性能优良,在此基础上进行了十余年的持续研究 和开发,构建了基于金属间化合物多孔/膜材料的成套高温气体过滤技术理论与技术体系, 形成了基于金属间化合物多孔/膜材料的高温气体过滤技术成果,并在多个行业和领域成功 应用.

二、金属间化合物多孔/膜材料及膜元件介绍 利用元素之间偏扩散引起的柯肯达尔(Kirkendall)效应,研制出的金属间化合物多孔/ 膜材料及其元件,基于原子尺度的偏扩散反应合成技术,可在微米/亚微米级别实现孔结构 的精确调控;

完成了基于偏扩散反应烧结机理制备多孔/膜及其元件的系统化生产工艺和标 准, 实现了膜及膜元件制备技术全过程的环保生产和精确控制, 膜及膜元件达到了良好的高 温化学稳定性、高温热稳定性、高温机械物理性能、高温过滤性能.

2 图2金属间化合物多孔/膜材料制备过程及反应原理 图2为金属间化合物多孔/膜材料制备过程及反应原理;

金属间化合物多孔材料膜的内 部结构如图

3 所示,制备出的整体膜元件如图

4 所示. 金属间化合多孔/膜材料具有以下优良的性能: 1)具有优良的抗高温氧化性能;

2)具有优良的抗 H2S、SO

2、S2 等腐蚀性能;

3)具有优良的力学性能;

4)具有优良的抗热振性能;

5)还具有孔隙率高、曲折因子小、壁薄、阻力低、通量大、过滤精度高等优良性能. 图3金属间化合多孔/膜材料微观形貌及非对称膜结构

3 图4金属间化合物多孔/膜材料高温膜元件

三、高温气体过滤技术

1、高温气体过滤技术组成 金属间化合物多孔/膜材料具有良好的机械物理性能和优异的抗氧化、抗腐蚀性能,特 别适合用于工业领域高温含尘烟气的净化除尘, 基于此, 成都易态科技有限公司结合材料性 能和不同的应用领域开发出了一系列的高温气体过滤技术. 该技术形成