一種以工業固廢為原料製備連續玄武巖纖維的方法
2023-10-06 17:12:14 1
一種以工業固廢為原料製備連續玄武巖纖維的方法
【專利摘要】本發明提供了一種連續玄武巖纖維的製備方法，該方法使用的原料包括粉煤灰和煤矸石。本發明以與玄武巖化學成分相似的工業固體廢棄物為主要原料、以鐵尾礦、含鈦渣、氧化鋁赤泥等為添加劑製備連續玄武巖纖維，對各成分用量進行合理配比，發揮各成分的協同作用，充分利用固廢中的主要成分二氧化矽和氧化鋁、鐵尾礦所含的氧化鐵、含鈦渣所含的氧化鈦和氧化鋁赤泥所含的氧化鋁，通過各種成分耦合製備而成的連續玄武巖纖維具有優於傳統連續玄武巖纖維的性能，並有效實現了對固體廢棄物的高效利用。
【專利說明】-種W工業固廢為原料製備連續玄武巖纖維的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於連續玄武巖纖維製備【技術領域】，特別涉及一種W粉煤灰、煤巧石等工 業固體廢棄物為主要原料製備連續玄武巖纖維的方法。
【背景技術】
[0002] 連續玄武巖纖維（Continuous Basalt Fiber, CB巧，是由單一的玄武巖石料為原 料在高溫下烙化和拉絲製造而成。其生產原料是天然存在的，同時由於玄武巖烙化過程中 沒有測和其他鹼金屬氧化物排除，使得玄武巖連續纖維的製造過程為害較小。連續玄武巖 纖維的材料強度、化學穩定性、電絕緣性能均較好，因此，廣泛用於航空航天、石油化工、建 築、汽車等領域。
[0003] 前蘇聯莫斯科玻璃和塑料研究院於1953?1954年開發出連續玄武巖纖維CBF。 1959年，德國報導了有關玄武巖棉的生產裝置。上個世紀60?70年代，全蘇玻璃鋼與玻璃 纖維科研院烏克蘭分院根據前蘇聯國防部的要求著手研製CBF，並於1985年研製成功並實 現了 CBF的工業化生產。在此期間，烏克蘭、俄羅斯、美國等國家都陸續建立起了 CBF製造 工廠。近年來，美國、日本、德國等一些科技發達國家都加強了對CBF該一新型非金屬無機 纖維的研究開發，並取得了一系列新的應用研究成果。
[0004] 我國開展CBF的研究較晚，發展遲緩；但近幾年，隨著對CBF需求的不斷加大，CBF 迎來了其發展的黃金時代。
[0005] 根據烙融原料所使用的容器不同，CBF的製作方法包括巧巧法和池塞法。其中，巧 巧法是把原料製成配合料加入球塞內，經過高溫烙融、均化後形成烙球，再將烙球加入巧巧 內重新烙融，烙體經巧巧底部的漏嘴流出後拉製成纖維；池塞法又稱直接法，它是把原料制 成配合料加入塞內，經過高溫烙融、均勻化後，烙體直接經漏嘴流出，拉製成纖維。與巧巧法 相比，池塞法具有節能、汙染少、體積小、廢絲少等優點。目前，我國工業化生產CBF普遍採 用池塞法。
[0006] 然而，國內、外對於製備玄武巖纖維的原料的研究較少，一般是開採天然的玄武巖 作為製作連續玄武巖纖維的原料。玄武巖纖維的主要化學組如表1所示。
[0007] 表1 ;玄武巖纖維的化學組成
【權利要求】
1. 一種連續玄武巖纖維的製備方法，其特徵在於，所用原料包括以下成分：粉煤灰和 煤矸石。
2. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述原料包括以下重量份的成分：粉 煤灰10?70份，煤砰石5?15份。
3. 根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述原料包括以下重量份的成分：粉 煤灰45?50份，煤砰石10?15份。
4. 根據權利要求1?3任意一項所述的製備方法，其特徵在於，所述粉煤灰含有以下 重量百分比的成分：Si0220 ?65%，Al20310%?40%，Fe203l ?10%，CaO 2 ?16%，MgO 1 ?5%，Ti020. 1 ?2% ; 所述煤矸石含有以下重量百分比的成分：Si0252?65%，A120316?36%，Fe 2032. 28? 14.63%，CaO 0.42 ?2.32%，MgO 0.44 ?2.41%，Ti020 . 90 ?4%。
5. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述原料還包括添加劑20?45份。
6. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述原料還包括添加劑38?41份。
7. 根據權利要求5或6所述的製備方法，其特徵在於，所述添加劑選自鐵尾礦、含鈦渣 或氧化鋁赤泥中的一種或幾種。
8. 根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述原料包括以下重量份的成分：粉 煤灰10?70份，煤矸石5?15份，鐵尾礦2?20份，含鈦渣0?20份，氧化鋁赤泥0? 10份。
9. 根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述原料包括以下重量份的成分：粉 煤灰45?50份，煤矸石10?15份，鐵尾礦19?20份，含鈦渣11?12份，氧化鋁赤泥 8?9份。
10. 根據權利要求1?9任意一項所述的製備方法，其特徵在於，所述方法包括以下步 驟： 1) 原料預處理：將混合物原料在預熔爐裡進行預熔化，形成均勻的熔體，熔化溫度為 1350?1550°C，熔化時間為4?8h ; 2) 加料：將預熔化爐中已均勻熔化的原料，通過耐高溫導流裝置，直接導入到熔化爐 中； 3) 熔化：經步驟2)導入的原料在電加熱熔化爐中進行熔化，至混合熔體粘度為0. 5? 10Pa · s，熔化爐溫度為1250?1550°C ; 4) 漏板拉絲：在溫度為1250?1330°C的條件下，採用200孔鉬銠合金漏板進行拉絲， 即得連續玄武巖纖維。
【文檔編號】C03B37/00GK104261669SQ201410498584
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】王習東, 趙大偉, 路康, 王昊 申請人:北京大學