玄武巖纖維耐火材料及其製備方法與流程
2023-11-11 10:10:47 1
本發明涉及耐火材料應用領域，尤其涉及玄武巖纖維耐火材料及其製備方法。
背景技術：
玄武巖纖維，是玄武巖石料在1450℃～1500℃熔融後，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續纖維，強度與高強度S玻璃纖維相當。純天然玄武巖纖維的顏色一般為褐色,有些似金色。玄武巖纖維是一種新型無機環保綠色高性能纖維材料，它是由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融後，通過漏板快速拉制而成的。玄武巖連續纖維不僅強度高，而且還具有電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優異性能。此外，玄武巖纖維的生產工藝決定了產生的廢棄物少，對環境汙染小，且產品廢棄後可直接在環境中降解，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。我國已把玄武巖纖維列為重點發展的四大纖維(碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維)之一，實現了工業化生產。
玄武巖連續纖維已在纖維增強複合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用。玄武巖纖維可作為耐火材料，但現有技術針對玄武巖耐火材料的應用中，工藝步驟複雜，生產效率很低。在將玄武巖纖維製成耐火隔熱材料時，由於其與其他材料的配比問題，沒有充分發揮出玄武巖纖維材料的耐火特性，使得現有玄武巖纖維耐火材料應用領域受限。現有玄武巖纖維材料抗拉強度較差、成型度差，可製成的產品形狀結構有限。
技術實現要素：
本發明克服了現有技術的不足，提供一種生產工藝簡單、易成型的玄武巖纖維耐火材料及其製備方法，解決了現有玄武巖纖維產品工藝複雜、成型困難的問題。
為解決上述的技術問題，本發明採用以下技術方案：
玄武巖纖維耐火材料，由以下重量份的原料製成：玄武巖纖維60-80份、硬水鋁石8-10份、β型半水石膏4-6份、巖棉粉14-18份、二硼化鋯5-10份、珍珠陶土15-20份、水鎂石纖維10-15份、三氧化二鉍5-10份、酒石酸鉀鈉3-5份、鋁粉膏2-4份、剛玉粉10-15份、氟矽酸鈉12-16份、烏洛託品10-14份、膨潤土15-20份，水50-70份。
作為本發明的優選方案，由以下重量份的原料製成：玄武巖纖維70份、硬水鋁石9份、 β型半水石膏5份、巖棉粉16份、二硼化鋯7份、珍珠陶土17份、水鎂石纖維13份、三氧化二鉍8份、酒石酸鉀鈉4份、剛玉粉12份、氟矽酸鈉14份、烏洛託品12份、膨潤土18份，水60份。
玄武巖纖維耐火材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)將60-80重量份玄武巖纖維、8-10重量份硬水鋁石、10-14重量份烏洛託品混合均勻，粉碎，過150-180目篩，待用；
(2)取14-18重量份巖棉粉、15-20重量份珍珠陶土、50-70重量份水攪拌製成漿液，然後加入5-10重量份二硼化鋯、10-15重量份水鎂石纖維、5-10重量份三氧化二鉍、10-15重量份剛玉粉、12-16重量份氟矽酸鈉、15-20重量份膨潤土，攪拌4-6min；再加入4-6重量份β型半水石膏、3-5重量份酒石酸鉀鈉以及步驟(1)製得的粉料，攪拌5-8min；
(3)將2-4重量份鋁粉膏加入步驟(2)製得的料漿中，攪拌20-30s後注入模中發氣，在60-70℃溫度下發氣30-40min；
(4)將模放入養護室用55-60℃蒸汽養護，即得成品。
作為上述方法的優選方案，步驟(1)中的玄武巖纖維經原料製備工藝、熔制工藝、成型工藝、退解工藝製成：
(11)原料製備工藝：原料由玄武巖粉料、瑩石粉料、鋯英石粉料及熟料組成，其間重量比為：玄武巖粉料60-72％、鋯英石粉料5-10％、瑩石粉料3-5％、熟料20-25％；將玄武巖礦石原料經粉碎、篩分、除鐵工藝成為玄武巖粉料；瑩石經粉碎、篩分工藝成瑩石粉料；鋯英石粉料現有；熟料經粉碎後，分別按重量比稱量，混合成原料，
(12)熔制工藝：在熔制窯爐裡完成，窯爐的升溫方法是在窯爐冷態時將中鹼玻璃球作為原料進行烤窯升溫，待整個窯爐溫度達到1200℃以上時方可加入配合好的原料，原料依次經過熔制窯爐的熔化部、澄清部、作業部、漏板成型部完成熔化、澄清、作業、漏板成型工藝，溫度控制，熔化部為1400-1500℃，澄清部為1300-1400℃，作業部為1250-1300℃，漏板成型部為1200-1250℃，窯爐各部位溫度控制精度在24小時內波動±10℃，漏板成型部溫度波動在±3℃，
(13)拉絲工藝：拉絲成型，拉絲機機頭轉速控制在3000-7500轉/分，拉絲作業線高度在2.3-2.5m，生產出單絲直徑在6-20μm範圍的原絲產品；拉絲用浸潤劑配方按重量比為水溶性酚醛樹酯：2-2.5％，固色劑：2-3％，聚醋酸乙烯乳液：3.0-3.5％，EL-40:0.3-0.5％，KH-550:0.3-0.5％，水：90-92.4％，
(14)退解工藝：分退繞、合股、紡紗工藝。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本發明生產工藝簡單，簡化了步驟，節約了生產成本，提高了經濟效益。本發明使玄武巖纖維材料應用於更廣泛的領域，結構容易成型，具有良好的耐火性能。原材料資源豐富，工藝優良，無汙染，對人體接觸無害。產品具有比重大、強度高、耐鹼腐蝕性好，使用溫度範圍寬，絕緣性能好的特點。本發明還具有耐高溫、抗壓強度高、電絕緣性好、抗腐蝕、抗燃燒，可廣泛應用於冶煉、鑄造、發電廠、鍋爐、窯爐、耐火構築、耐高溫構築、抗腐蝕構築、隔音、隔熱等需要耐火材料的領域。
具體實施方式
下面對本發明作詳細的說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例一
玄武巖纖維耐火材料，由以下重量份的原料製成：玄武巖纖維60份、硬水鋁石8份、β型半水石膏4份、巖棉粉14份、二硼化鋯5份、珍珠陶土15份、水鎂石纖維10份、三氧化二鉍5份、酒石酸鉀鈉3份、鋁粉膏2份、剛玉粉10份、氟矽酸鈉12份、烏洛託品10份、膨潤土15份，水50份。
玄武巖纖維耐火材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)將60重量份玄武巖纖維、8重量份硬水鋁石、10重量份烏洛託品混合均勻，粉碎，過150目篩，待用；
玄武巖纖維經原料製備工藝、熔制工藝、成型工藝、退解工藝製成：
(11)原料製備工藝：原料由玄武巖粉料、瑩石粉料、鋯英石粉料及熟料組成，其間重量比為：玄武巖粉料60-72％、鋯英石粉料5-10％、瑩石粉料3-5％、熟料20-25％；將玄武巖礦石原料經粉碎、篩分、除鐵工藝成為玄武巖粉料；瑩石經粉碎、篩分工藝成瑩石粉料；鋯英石粉料現有；熟料經粉碎後，分別按重量比稱量，混合成原料，
(12)熔制工藝：在熔制窯爐裡完成，窯爐的升溫方法是在窯爐冷態時將中鹼玻璃球作為原料進行烤窯升溫，待整個窯爐溫度達到1200℃以上時方可加入配合好的原料，原料依次經過熔制窯爐的熔化部、澄清部、作業部、漏板成型部完成熔化、澄清、作業、漏板成型工藝，溫度控制，熔化部為1400℃，澄清部為1300℃，作業部為1250℃，漏板成型部為1200℃，窯爐各部位溫度控制精度在24小時內波動±10℃，漏板成型部溫度波動在±3℃，
(13)拉絲工藝：拉絲成型，拉絲機機頭轉速控制在3000轉/分，拉絲作業線高度在2.3m，生產出單絲直徑在6μm範圍的原絲產品；拉絲用浸潤劑配方按重量比為水溶性酚醛樹酯：2-2.5％，固色劑：2-3％，聚醋酸乙烯乳液：3.0-3.5％，EL-40:0.3-0.5％，KH-550:0.3-0.5％，水：90-92.4％，
(14)退解工藝：分退繞、合股、紡紗工藝。
(2)取14-18重量份巖棉粉、15重量份珍珠陶土、50重量份水攪拌製成漿液，然後加入5重量份二硼化鋯、10重量份水鎂石纖維、5重量份三氧化二鉍、10重量份剛玉粉、12重量份氟矽酸鈉、15重量份膨潤土，攪拌4min；再加入4重量份β型半水石膏、3重量份酒石酸鉀鈉以及步驟(1)製得的粉料，攪拌5min；
(3)將2重量份鋁粉膏加入步驟(2)製得的料漿中，攪拌20s後注入模中發氣，在60℃溫度下發氣30min；
(4)將模放入養護室用55℃蒸汽養護，即得成品。
實施例二
玄武巖纖維耐火材料，由以下重量份的原料製成：玄武巖纖維80份、硬水鋁石10份、β型半水石膏6份、巖棉粉18份、二硼化鋯10份、珍珠陶土20份、水鎂石纖維15份、三氧化二鉍10份、酒石酸鉀鈉5份、鋁粉膏4份、剛玉粉15份、氟矽酸鈉16份、烏洛託品14份、膨潤土20份，水70份。
玄武巖纖維耐火材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)將80重量份玄武巖纖維、10重量份硬水鋁石、14重量份烏洛託品混合均勻，粉碎，過180目篩，待用；
玄武巖纖維經原料製備工藝、熔制工藝、成型工藝、退解工藝製成：
(11)原料製備工藝：原料由玄武巖粉料、瑩石粉料、鋯英石粉料及熟料組成，其間重量比為：玄武巖粉料60-72％、鋯英石粉料5-10％、瑩石粉料3-5％、熟料20-25％；將玄武巖礦石原料經粉碎、篩分、除鐵工藝成為玄武巖粉料；瑩石經粉碎、篩分工藝成瑩石粉料；鋯英石粉料現有；熟料經粉碎後，分別按重量比稱量，混合成原料，
(12)熔制工藝：在熔制窯爐裡完成，窯爐的升溫方法是在窯爐冷態時將中鹼玻璃球作為原料進行烤窯升溫，待整個窯爐溫度達到1200℃以上時方可加入配合好的原料，原料依次經過熔制窯爐的熔化部、澄清部、作業部、漏板成型部完成熔化、澄清、作業、漏板成型工藝，溫度控制，熔化部為1400-1500℃，澄清部為1400℃，作業部為1300℃，漏板成型部為1250℃，窯爐各部位溫度控制精度在24小時內波動±10℃，漏板成型部溫度波動在±3℃，
(13)拉絲工藝：拉絲成型，拉絲機機頭轉速控制在7500轉/分，拉絲作業線高度在2.5m，生產出單絲直徑在20μm範圍的原絲產品；拉絲用浸潤劑配方按重量比為水溶性酚醛樹酯：2.5％，固色劑：3％，聚醋酸乙烯乳液：3.0-3.5％，EL-40:0.3-0.5％，KH-550:0.3-0.5％，水：90-92.4％，
(14)退解工藝：分退繞、合股、紡紗工藝。
(2)取18重量份巖棉粉、20重量份珍珠陶土、70重量份水攪拌製成漿液，然後加入10重量份二硼化鋯、15重量份水鎂石纖維、10重量份三氧化二鉍、15重量份剛玉粉、16重量份氟矽酸鈉、20重量份膨潤土，攪拌6min；再加入6重量份β型半水石膏、5重量份酒石酸鉀鈉以及步驟(1)製得的粉料，攪拌8min；
(3)將4重量份鋁粉膏加入步驟(2)製得的料漿中，攪拌30s後注入模中發氣，在70℃溫度下發氣40min；
(4)將模放入養護室用60℃蒸汽養護，即得成品。