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西北有色院金属纤维核心优势居世界前列 |
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| http://cn.newmaker.com
8/19/2008 9:00:00 PM
中国工业报
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“在我们产品进入市场后，外商在中国市场的纤维毡价格由原来每平方米4000元下降了将近一半。”近日，金属纤维及其制品的制备技术与产业化项目主要负责人、西北有色金属研究院院长奚正平略带自豪地告诉中国工业报记者。
西北有色金属研究院、西安菲尔特金属过滤材料有限公司（以下简称菲尔特公司）的金属纤维及其制品的制备技术与产业化项目获得2007年度国家科学技术进步二等奖。这项技术以其有效的创新打破了国外行业在金属纤维技术方面对中国的技术封锁，带来了巨大的经济效益及社会效益。
奚正平表示，由于这项技术在军事上可以起到良好的屏蔽卫星的效果，所以国外一直对我国进行技术封锁，由于技术非常复杂，甚至在杂志、教科书或百科全书上也难见到介绍文字。
由菲尔特公司研发制造的金属纤维制品性能指标达到甚至超过了国际上的先进水平，特别是镍纤维与国外同类产品相比，丝径更细。现在，菲尔特公司已生产出丝径直径为2微米的不锈钢纤维，过滤精度3微米的不锈钢纤维毡也在研制之中。
打破国外技术封锁
早在1936年，美国就拥有了用集束法生产金属纤维的专利，但大约经过了30多年的时间，利用这种技术生产的微米级纤维才达到商业应用的程度。进入20世纪末期，金属纤维已发展成为新型的功能材料和高技术产品。
所谓金属纤维，一般是指直径小于100微米的丝材或近似丝材，它一般相当于头发丝大小的七分之一。其纤维化过程使其内部结构、磁性、电阻率及表面性能发生了显著变化，从而拥有了一些独特的物理特性，可广泛应用于石油、化工、化纤、纺织、电子、航空等工业领域。
中国有色金属工业技术开发交流中心成果奖励部副处长张龙告诉中国工业报记者，金属纤维制备技术由于难度大、工艺复杂，一度只有美国、比利时、日本等少数几个国家掌握，其中研究最早的是美国，但规模化、产业化最快的是比利时Bekaert公司———一度控制了世界一半以上的市场。近十年来，日本技术发展也很快，研究发展了独特的制备工艺。
“现在金属纤维毡的国标是由菲尔特公司起草的。”菲尔特公司总经理杨延安自豪地告诉中国工业报记者，我国金属纤维和纤维毡的各种性能都已达到或超过了同类进口产品的性能。
而在上世纪80年代中期，情况并不如此乐观。当时，国内开始大规模兴建化纤厂，在化纤生产过程中PTA（精对苯二甲酸）的过滤都要用到不锈钢纤维毡，而当时金属纤维毡全部从比利时进口。进口的纤维毡价格昂贵且交货不及时，严重影响了国内企业生产，由此西北有色金属研究院从1990年开始进行自主研发。在完成实验室的相关研制后，于1996年左右进行工业试生产，并在1998年实现了金属纤维产业化的目标，建成了国内最大的金属纤维及制品科研、生产和检测基地，形成了年产金属纤维20吨、大型纤维毡1.5万平方米的生产能力。其技术、产品质量和生产规模等处于国内领先地位，已能生产丝径为2~25微米的不锈钢纤维和丝径为6~40微米的镍纤维。由于我国采用的是集束法拉拔工艺，因此与原有熔融纺丝、机械切削、单丝拉拔等方法比较，具有丝径均匀、易连续生产、成本低、效率高、易实现纤维超细化等特点。
技术优势无可替代
金属纤维是采用金属丝材为原料，通过复合组装、多次多股拉拔、热处理等一套特殊工艺制成。每股有数千根，纤维丝径可达到2微米。
“在拉拔、热处理环节中，任何参数变化都会影响到应用效果。”奚正平介绍说，为了满足纤维丝径、表面状态、单丝断裂强度、伸长率等性能指标要求，菲尔特公司在产业化过程中解决了多项技术难题，有的还申请了专利。
目前，我国已能生产各种金属纤维，产品形式有各种丝径的连续纤维束、纤维牵切条、短纤维束、纺纱线、金属纤维混纺织物、不锈钢纤维烧结毡、针刺布、过滤器等。在已解决金属纤维制备工艺及技术难题的前提下，金属纤维开发的重点已变为开拓应用领域。
据杨延安介绍，金属纤维烧结毡在高温烟气除尘过滤行业应用最大的障碍是成本问题，针对其行业使用特点，公司采取了相应措施以降低成本，用低成本的切削纤维和高成本的拉拔纤维复合烧结而成。这样就解决了成本居高不下的产业化问题，而且可实现烟气的高温净化，达到节能降耗的目的。“另外，由于金属纤维毡的生产技术不断完善和成本的降低，该技术在近两年被广泛应用到节能和环保领域。”
在生产金属纤维过程中，最后的拉拔包套处理国外一般用酸洗，污染较大。我国通过两年的努力，用电解技术，完全解决了污染问题。
“金属纤维制备技术替代的可能性很小。”杨延安表示，由于聚酯的高黏度性及高温腐蚀特性，决定了过滤材料必须具有高孔隙率、耐腐蚀和耐高温等特性，因此很难有一种既廉价又能满足过滤聚酯的产品替代。
另外，铁铬铝合金纤维滤材的工作温度可以达到1000℃，是一种新型汽车尾气处理装置的关键材料，从目前来看其优良的性价比也是无可替代的产品。
一年节约2.16亿元
奚正平给记者算了一笔账，在菲尔特没有大规模生产以前，进口金属纤维毡的价格为每平方米4000元，到现在价格降至2200元，按照2007年全国化纤行业估计用金属纤维毡12万平方米来计算，每年可给国内企业至少节约资金2.16亿元。
在太阳能发电的运用上，由于近几年油、煤价格上涨，所以人们加大了对太阳能利用的力度。太阳能发电机是将光能转化为电能的一个设备，在这种太阳能发电机中有一个核心部件叫ESE回热器网芯，菲尔特公司在2006年运用金属纤维制备技术研发成功了这种热交换器，去年通过了国外公司的鉴定，现样机已交付外商。
在对冶金企业的环保工作方面，从2008年7月1日起，钢铁冶金的排放标准从每立方米150毫克降到30毫克。而除尘材料大多是用化纤和玻璃纤维做成，材料所耐高温最高为280℃左右，但是排放的气体最高温度瞬间有时会达到400℃，所以经常出现烧漏现象。在该技术的运用上，用不锈钢纤维毡做的滤材耐高温可达600℃左右（可长期使用）。由于该金属纤维毡的透气度是化纤和玻纤的两倍，从而可以大大缩小过滤设备的体积。
在柴油车的尾气净化运用上，以往柴油汽车的尾气净化是用铁铬铝纤维毡做的一种过滤器，叫做柴油车尾气颗粒捕集器（简称DPF）。该过滤器主要由国外几家大公司生产，几乎垄断了全球市场。菲尔特公司从2007年开始和国内几家厂商合作生产这种过滤器，估计到2010年可实现批量生产。
金属纤维烧结毡传统应用领域是聚酯过滤行业的液-固分离，现将在高温气体除尘行业上会有重大应用。杨延安告诉记者，气-固分离是一种较新的污染控制技术，其工作温度在260℃~1100℃。热气体过滤不仅仅只考虑过滤器的作用，更重要的是要站在整个系统的角度来评估它的收益，其用途除了污染控制之外，还有节约能源、热回收、颗粒回收、热气体的再利用等诸多方面，新应用对污染控制技术提出了更高的要求，同时也促进了这一技术的发展。
菲尔特公司生产的高温气体过滤材料为金属纤维烧结毡。316L纤维滤材的工作温度可以达到600℃，铁铬铝合金纤维滤材的工作温度可以达到1000℃，特别是在贵金属回收有关工业尤为重要。铁铬铝合金纤维毡是精度可控制、可波折、可焊接的新型过滤材料，其使用温度达到1000℃，可用于汽车尾气中废气颗粒的净化。金属纤维烧结毡向高过滤精度方向发展，纤维主要向超细化发展。
中国有色金属工业技术开发交流中心点评: 西北有色金属研究院历经10年成功研发出高效、清洁的金属纤维集束法拉拔制备工艺，开发了一系列金属纤维制品，形成了技术规范，并实现了金属纤维产业化的目标，建成了国内最大的金属纤维及制品科研、生产和检测基地，产品性能指标达到了国际先进水平，个别性能指标甚至超过了国际先进水平，特别是镍纤维与国外同类产品比较，丝径更细。金属纤维及其制品不但填补了国内空白，支撑了相关领域的发展，同时还出口到美、英、德、比、韩等国，结束了我国金属纤维及其制品只进口不出口的历史。这一项目的研究成功，标志着我国在金属纤维及其制品的研究和产业化方面走到了世界前列，成为继美国、比利时、日本之后世界上第四个能规模生产金属纤维及其制品的国家。
（点评专家为中国有色金属工业技术开发交流中心成果奖励部副处长张龙）
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