无碱玻纤如何耐“高烤”

　　
　　随着我国城市化进程加快，我国城市垃圾资源化处理已列入各市政府重要工作日程，垃圾资源化处理在世界上通常是焚烧发电，但由此产生的烟尘必须进行除尘处理，由于其可能产生对人体危害极大的二噁英，所以又不能进行电除尘而只能进行袋式除尘。但是，由于生活垃圾成分十分复杂多样，所以焚烧烟气具有高温、高含水、高含油、高腐蚀性，因此要求玻璃纤维过滤材料具有高性能。
　　
　　上述几种高温烟气除尘只能用耐高温纤维过滤材料，玻璃纤维尤其是无碱玻璃纤维就是世界应用最普遍、量最多的过滤材料。当然，就耐高温性能来讲，无碱玻璃纤维还是不高，它只能在260℃的温度工况下长期工作，瞬间短期也只能耐300℃。因此对一些温度超过300℃的烟气，往往只能采取先冷却降温后再经玻璃纤维过滤材料除尘。如干法水泥窑尾烟气温度为350℃~400℃，必须进行降温处理，使其烟气温度达到260℃左右才能使用玻璃纤维滤袋除尘。再如炼铁厂高炉煤气除尘，其烟气温度为300℃~350℃，必须采用抽入冷空气降温或采用水冷却降温。但用抽入冷空气降温会增加烟气量，加大滤袋器负荷；而采用水冷却，要浪费大量水资源，而且会降低热效率，又会产生二次污染。而这一切皆因无碱玻璃纤维过滤材料耐高温性能不够高。
　　
　　再如摩擦材料和高温密封材料行业，由于耐高温的石棉对人体健康有严重危害，所以当今世界大多使用玻璃纤维替代石棉做摩擦材料和高温密封材料的纤维增强材料。但是也因为玻璃纤维耐高温性能有限，而影响它在一些高端领域（摩擦材料和密封材料）上的应用，例如航空摩擦材料只能使用很高价位的碳纤维做增强材料。
　　
　　仅从上面述及的三个应用领域来看，提高无碱玻璃纤维耐高温性能十分必要。
　　
　　耐中高温无碱玻璃纤维前景好
　　
　　石英纤维可耐1200℃高温，它主要应用于高温、高端领域，由于其价格昂贵，一般工业部门用不起。高硅氧玻璃纤维可耐900℃~1000℃高温，也主要应用于高温高端领域，价格同样十分昂贵。这两种耐高温性能优异的纤维主要用于航天航空、国防军工以及国民经济一些高温领域。而无碱玻璃纤维长期工作温度260℃，所以其主要应用于<300℃的中温领域。虽然玄武岩可耐600℃左右高温，但因其性能不足与玻璃纤维相近，所以难以占领300℃~600℃这一中高温段应用领域。
　　
　　无碱玻璃纤维经酸沥滤后，其纤维中SiO2含量提高，其耐温性能也得到提高，当SiO2含量达到85%，其耐高温可能达到800℃以上。可以设想：假如其SiO2含量达到60%左右，其耐高温可能达到300℃以上。也就是说可以通过酸沥滤，改变无碱玻璃纤维的SiO2含量，从而使其达到300℃~800℃不同耐高温等级。填补当前这一高温段耐高温人造非金属纤维空缺，技术上是可行的。
　　
　　能否通过酸沥滤进一步提高无碱玻璃纤维耐高温等级，如达到耐900℃的高温。从理论上讲，通过酸沥滤可以使其纤维中的SiO2含量进一步提高，如大于90%，甚至接近96%。这样当然其耐高温可提高到>800℃，甚至达到900℃。
　　
　　三元系高硅氧玻璃纤维原始玻璃纤维中的SiO2含量达65%，经酸沥滤后SiO2含量达96%，纤维失重32.29%，纤维强度下降40%~50%，其耐高温范围为900℃~1000℃。笔者按此推算对无碱玻璃纤维做一大胆设想：E玻纤SiO2含量为54%，经酸沥滤使SiO2含量达85%，纤维失重36.48%，假设强度下降45%~50%，其耐高温可达800℃；当经酸沥滤使SiO2含量达80%，则纤维失重为32.5%，假设其强度下降40%~45%，其耐高温达600℃~700℃；当经酸沥滤使SiO2含量为75%时，其纤维失重约为28%，假设强度下降35%~40%，其耐高温可达500℃~600℃；当经酸沥滤使SiO2含量为70%时，纤维失重为22.85%，假设强度下降25%~30%，其耐高温可达400℃~500℃；而当酸沥滤使SiO2含量达65%时，纤维失重为16.92%，假设强度下降15%~20%，其耐温可达300℃~400℃。如这一假设成立，我们可把这种经酸沥滤而成的耐高温无碱玻璃纤维分作5个耐温等级，300℃~400℃作为一级，400℃~500℃为二级，500℃~600℃为三级，600℃~700℃为四级，700℃~800℃为五级。当然以上均为一种设想，需要进行具体试验和检测，以取得各级耐温无碱纤维中SiO2含量、强度以及耐温性能。
　　
　　（作者简介：曾天卷，1942年出生于福建省晋江市，1965年大学毕业分配到洛阳建筑玻璃研究所，1968年初调入南京玻璃纤维研究设计院。历任应用技术研究室副主任，第四研究所副所长、所长，院副总工程师，彤天科技实业有限公司总工程师等职。享受国务院颁发政府特殊津贴。