[發明專利]一種Fe₃Al金屬間化合物濾芯及其預氧化處理方法與應用有效

申請號：	201010505368.5	申請日：	2010-10-12
公開（公告）號：	CN102000457A	公開（公告）日：	2011-04-06
發明（設計）人：	徐小平	申請（專利權）人：	廣州格瑞特材料科技有限公司
主分類號：	B01D39/20	分類號：	B01D39/20;B01D71/02;B01D67/00
代理公司：	廣州市華學知識產權代理有限公司 44245	代理人：	楊曉松
地址：	510663 廣東省廣州市高新技術產業開***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 fe sub al 金屬化合物及其氧化處理方法應用
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【說明書】：

技術領域

本發明特別涉及一種Fe₃Al金屬間化合物濾芯及其預氧化處理方法與應用，屬于無機過濾膜技術領域。

背景技術

中國是一個高度依賴火力發電的國家，高達80％的電力來源于以煤炭為燃料的火力發電。現有的火力發電技術不僅效率低(約30％的熱效率)，而且造成嚴重的環境污染。在煤炭轉化成電能的同時將產生大量的粉塵和SO₂等有害物質，嚴重地污染了環境。在我國，大氣污染就是以煤煙型污染為主要特征，火力發電成為一個非常嚴重的污染源。據統計，世界各國都蘊藏著豐富的煤炭資源，可供使用數百年。如何高效環保地利用煤炭資源是未來世界各國面臨的一個共同課題。近年來，為了應對人類未來的能源危機和日益嚴重的環境污染，世界各國都提出了節能環保的新能源戰略。其中，潔凈煤發電技術是新能源戰略的重要組成部分，是世界各國都在致力于發展的新能源技術之一。潔凈煤發電不僅能夠大幅提高煤炭燃燒的熱利用效率，而且能夠利用先進的凈化技術實現近似于零排放。

潔凈煤發電技術之所以能夠大幅提高熱利用效率，這是因為采用了先進的燃燒技術，煤氣在高溫下實現了氣固凈化分離，從而既可以充分利用高溫煤氣的顯熱和潛熱來提高發電熱效率，降低成本，又能滿足環保要求。但是，煤炭燃燒的環境非常惡劣，腐蝕性很強。濾材的快速災難性的腐蝕損壞主要是由于點腐蝕引起的，也就是說腐蝕往往是從一點或一個小的區域開始。這個過程一旦開始，腐蝕就會迅速擴大到其他區域，從而引發濾材的整體腐蝕和損毀。在潔凈煤發電過程中，硫化腐蝕是個非常厲害的化學過程。當濾材表面的保護層出現裂縫或者其他形式的缺陷時，硫化腐蝕就會開始啟動。當腐蝕產物，如硫化鐵、硫化鎳等生成時，其體積要增大從而在濾材的主體部分和表面保護層之間產生一種比較大的應力，引發表面保護層的分離和脫落。這樣，濾材就會失去其大部分抗腐蝕的能力一般的金屬材料很難同時滿足耐高溫和耐二氧化硫或硫化氫腐蝕的工藝要求。

金屬間化合物Fe₃Al具有優良的耐熱性能，而且耐腐蝕性能，特別是耐硫化腐蝕性能要遠遠優于其它許多其它金屬材料，例如不銹鋼316L，310S和鎳基高溫合金Hastelloy?X，Inconel?600等。與陶瓷過濾材料相比，這種金屬間化合物Fe₃Al解決了耐熱沖擊差，容易脆裂的問題。同時，這種材料可以利用焊接的方法很好地解決高溫封裝問題。使用金屬間化合物Fe₃Al制備的Fe₃Al濾芯要進行預氧化處理，預氧化處理的目的是要在Fe₃Al材料的表面形成一層連續致密的Al₂O₃保護膜，從而提高材料的抗氧化性能、抗硫化性能和抗腐蝕性能。現有的預氧化處理方法是把高溫燒結后的濾芯直接從室溫加熱到預處理溫度(一般為800～1000℃)，保溫數個小時即可。由于包括加熱和保溫在內的整個工藝過程都是在氧化性氣體包圍中進行的，Fe₃Al在此加熱過程中易產生Fe的氧化物，這意味著得到的表面Al₂O₃保護膜中會夾雜著許多Fe氧化物顆粒，即該表面Al₂O₃保護膜實際上不是完全連續致密的(如圖1所示)。使用現有的預氧化處理方法得到的濾材，使用時容易發生腐蝕，從而影響使用壽命。