http://www.kblhh.cn 2008-08-20 14:11 來源:中國工業報
(中國工業報 記者:吳偉)“在我們產品進入市場后,外商在中國市場的纖維氈價格由原來每平方米4000元下降了將近一半?!苯?,金屬纖維及其制品的制備技術與產業化項目主要負責人、西北有色金屬研究院院長奚正平略帶自豪地告訴中國工業報記者。
西北有色金屬研究院、西安菲爾特金屬過濾材料有限公司(以下簡稱菲爾特公司)的金屬纖維及其制品的制備技術與產業化項目獲得2007年度國家科學技術進步二等獎。這項技術以其有效的創新打破了國外行業在金屬纖維技術方面對中國的技術封鎖,帶來了巨大的經濟效益及社會效益。
奚正平表示,由于這項技術在軍事上可以起到良好的屏蔽衛星的效果,所以國外一直對我國進行技術封鎖,由于技術非常復雜,甚至在雜志、教科書或百科全書上也難見到介紹文字。
由菲爾特公司研發制造的金屬纖維制品性能指標達到甚至超過了國際上的先進水平,特別是鎳纖維與國外同類產品相比,絲徑更細?,F在,菲爾特公司已生產出絲徑直徑為2微米的不銹鋼纖維,過濾精度3微米的不銹鋼纖維氈也在研制之中。
打破國外技術封鎖
早在1936年,美國就擁有了用集束法生產金屬纖維的專利,但大約經過了30多年的時間,利用這種技術生產的微米級纖維才達到商業應用的程度。進入20世紀末期,金屬纖維已發展成為新型的功能材料和高技術產品。
所謂金屬纖維,一般是指直徑小于100微米的絲材或近似絲材,它一般相當于頭發絲大小的七分之一。其纖維化過程使其內部結構、磁性、電阻率及表面性能發生了顯著變化,從而擁有了一些獨特的物理特性,可廣泛應用于石油、化工、化纖、紡織、電子、航空等工業領域。
中國有色金屬工業技術開發交流中心成果獎勵部副處長張龍告訴中國工業報記者,金屬纖維制備技術由于難度大、工藝復雜,一度只有美國、比利時、日本等少數幾個國家掌握,其中研究最早的是美國,但規模化、產業化最快的是比利時Bekaert公司———一度控制了世界一半以上的市場。近十年來,日本技術發展也很快,研究發展了獨特的制備工藝。
“現在金屬纖維氈的國標是由菲爾特公司起草的?!狈茽柼毓究偨浝項钛影沧院赖馗嬖V中國工業報記者,我國金屬纖維和纖維氈的各種性能都已達到或超過了同類進口產品的性能。
而在上世紀80年代中期,情況并不如此樂觀。當時,國內開始大規模興建化纖廠,在化纖生產過程中PTA(精對苯二甲酸)的過濾都要用到不銹鋼纖維氈,而當時金屬纖維氈全部從比利時進口。進口的纖維氈價格昂貴且交貨不及時,嚴重影響了國內企業生產,由此西北有色金屬研究院從1990年開始進行自主研發。在完成實驗室的相關研制后,于1996年左右進行工業試生產,并在1998年實現了金屬纖維產業化的目標,建成了國內最大的金屬纖維及制品科研、生產和檢測基地,形成了年產金屬纖維20噸、大型纖維氈1.5萬平方米的生產能力。其技術、產品質量和生產規模等處于國內領先地位,已能生產絲徑為2~25微米的不銹鋼纖維和絲徑為6~40微米的鎳纖維。由于我國采用的是集束法拉拔工藝,因此與原有熔融紡絲、機械切削、單絲拉拔等方法比較,具有絲徑均勻、易連續生產、成本低、效率高、易實現纖維超細化等特點。[page_break]
技術優勢無可替代
金屬纖維是采用金屬絲材為原料,通過復合組裝、多次多股拉拔、熱處理等一套特殊工藝制成。每股有數千根,纖維絲徑可達到2微米。
“在拉拔、熱處理環節中,任何參數變化都會影響到應用效果?!鞭烧浇榻B說,為了滿足纖維絲徑、表面狀態、單絲斷裂強度、伸長率等性能指標要求,菲爾特公司在產業化過程中解決了多項技術難題,有的還申請了專利。
目前,我國已能生產各種金屬纖維,產品形式有各種絲徑的連續纖維束、纖維牽切條、短纖維束、紡紗線、金屬纖維混紡織物、不銹鋼纖維燒結氈、針刺布、過濾器等。在已解決金屬纖維制備工藝及技術難題的前提下,金屬纖維開發的重點已變為開拓應用領域。
據楊延安介紹,金屬纖維燒結氈在高溫煙氣除塵過濾行業應用最大的障礙是成本問題,針對其行業使用特點,公司采取了相應措施以降低成本,用低成本的切削纖維和高成本的拉拔纖維復合燒結而成。這樣就解決了成本居高不下的產業化問題,而且可實現煙氣的高溫凈化,達到節能降耗的目的。“另外,由于金屬纖維氈的生產技術不斷完善和成本的降低,該技術在近兩年被廣泛應用到節能和環保領域?!?
在生產金屬纖維過程中,最后的拉拔包套處理國外一般用酸洗,污染較大。我國通過兩年的努力,用電解技術,完全解決了污染問題。
“金屬纖維制備技術替代的可能性很小?!睏钛影脖硎?,由于聚酯的高黏度性及高溫腐蝕特性,決定了過濾材料必須具有高孔隙率、耐腐蝕和耐高溫等特性,因此很難有一種既廉價又能滿足過濾聚酯的產品替代。
另外,鐵鉻鋁合金纖維濾材的工作溫度可以達到1000℃,是一種新型汽車尾氣處理裝置的關鍵材料,從目前來看其優良的性價比也是無可替代的產品。 [page_break]
一年節約2.16億元
奚正平給記者算了一筆賬,在菲爾特沒有大規模生產以前,進口金屬纖維氈的價格為每平方米4000元,到現在價格降至2200元,按照2007年全國化纖行業估計用金屬纖維氈12萬平方米來計算,每年可給國內企業至少節約資金2.16億元。
在太陽能發電的運用上,由于近幾年油、煤價格上漲,所以人們加大了對太陽能利用的力度。太陽能發電機是將光能轉化為電能的一個設備,在這種太陽能發電機中有一個核心部件叫ESE回熱器網芯,菲爾特公司在2006年運用金屬纖維制備技術研發成功了這種熱交換器,去年通過了國外公司的鑒定,現樣機已交付外商。
在對冶金企業的環保工作方面,從2008年7月1日起,鋼鐵冶金的排放標準從每立方米150毫克降到30毫克。而除塵材料大多是用化纖和玻璃纖維做成,材料所耐高溫最高為280℃左右,但是排放的氣體最高溫度瞬間有時會達到400℃,所以經常出現燒漏現象。在該技術的運用上,用不銹鋼纖維氈做的濾材耐高溫可達600℃左右(可長期使用)。由于該金屬纖維氈的透氣度是化纖和玻纖的兩倍,從而可以大大縮小過濾設備的體積。
在柴油車的尾氣凈化運用上,以往柴油汽車的尾氣凈化是用鐵鉻鋁纖維氈做的一種過濾器,叫做柴油車尾氣顆粒捕集器(簡稱DPF)。該過濾器主要由國外幾家大公司生產,幾乎壟斷了全球市場。菲爾特公司從2007年開始和國內幾家廠商合作生產這種過濾器,估計到2010年可實現批量生產。
金屬纖維燒結氈傳統應用領域是聚酯過濾行業的液-固分離,現將在高溫氣體除塵行業上會有重大應用。楊延安告訴記者,氣-固分離是一種較新的污染控制技術,其工作溫度在260℃~1100℃。熱氣體過濾不僅僅只考慮過濾器的作用,更重要的是要站在整個系統的角度來評估它的收益,其用途除了污染控制之外,還有節約能源、熱回收、顆?;厥?、熱氣體的再利用等諸多方面,新應用對污染控制技術提出了更高的要求,同時也促進了這一技術的發展。
菲爾特公司生產的高溫氣體過濾材料為金屬纖維燒結氈。316L纖維濾材的工作溫度可以達到600℃,鐵鉻鋁合金纖維濾材的工作溫度可以達到1000℃,特別是在貴金屬回收有關工業尤為重要。鐵鉻鋁合金纖維氈是精度可控制、可波折、可焊接的新型過濾材料,其使用溫度達到1000℃,可用于汽車尾氣中廢氣顆粒的凈化。金屬纖維燒結氈向高過濾精度方向發展,纖維主要向超細化發展。
中國有色金屬工業技術開發交流中心點評: 西北有色金屬研究院歷經10年成功研發出高效、清潔的金屬纖維集束法拉拔制備工藝,開發了一系列金屬纖維制品,形成了技術規范,并實現了金屬纖維產業化的目標,建成了國內最大的金屬纖維及制品科研、生產和檢測基地,產品性能指標達到了國際先進水平,個別性能指標甚至超過了國際先進水平,特別是鎳纖維與國外同類產品比較,絲徑更細。金屬纖維及其制品不但填補了國內空白,支撐了相關領域的發展,同時還出口到美、英、德、比、韓等國,結束了我國金屬纖維及其制品只進口不出口的歷史。這一項目的研究成功,標志著我國在金屬纖維及其制品的研究和產業化方面走到了世界前列,成為繼美國、比利時、日本之后世界上第四個能規模生產金屬纖維及其制品的國家。
(點評專家為中國有色金屬工業技術開發交流中心成果獎勵部副處長張龍)