CN101215079A - 耐碱玻璃纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为耐碱玻璃纤维的生产方法。属于耐碱玻璃纤维技术领域。主要是解决“二次熔化拉丝工艺”生产成本高及外界因素对玻璃球的污染和坩埚对玻璃液的再污染的问题。它的主要特征是将石英砂、硝酸钾、方解石、锆英砂、纯碱、萤石粉碎混合后并搅拌均匀，送到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体、用天燃气的熔化池中熔制，经炉内流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内澄清，均化后流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800－2400孔的铂金漏板中流出，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上制成玻璃纤维。本发明具有熔制温度稳定、质量高、能耗低、污染小的特点，主要用于耐碱玻璃纤维的生产。
Description
技术领域
本发明属于耐碱玻璃纤维技术领域。具体涉及一种用天燃气加辅助电熔池窑法生产耐碱玻璃纤维的制备方法。
背景技术
耐碱玻璃纤维又称之为抗碱玻璃纤维，是由英国建筑研究所的Ma jumdar博士发明，并与英国皮尔金顿玻璃公司合作于上世纪七十年代开发、工业化生产出商品，主要用于增强水泥混凝土中(简称GRC)，可以有效抵抗水泥混凝土中碱性物质侵蚀。由于耐碱玻璃纤维具有质轻、高强、不燃、耐高温、耐碱性物质的侵蚀及可设计性强、易成型等特点，在非承重结构中可以替代钢筋以增强水泥混凝土的抗拉强度，所以玻璃纤维增强水泥(GRC)的研发与应用在中等以上发达国家得以迅猛发展。现在国际上耐碱玻璃纤维的市场主要由日本的NEG公司和英国Cem-fil公司所垄断。
在国内，耐碱玻璃纤维的生产工艺均采用“二次熔化拉丝工艺”即先池窑制成玻璃球、后用铂金坩埚拉丝。“二次熔化拉丝工艺”的不足之处一是能耗比较大，因为它除多了制球和把球再熔化的工序；二是玻璃质量差，因为它不能消除外界因素对玻璃球的污染和坩埚对玻璃液的再污染；鉴于以上两点使纤维在应用中严重影响了GRC制品的耐久性。
在国内，耐碱玻璃纤维的生产工艺均采用纯电熔熔化法和纯天燃气小池窑法生产玻璃纤维。“纯电熔熔化法”与天燃气加辅助电熔池窑法相比能耗比较大，吨丝耗电比天燃气池窑法多3000度以上，“纯天燃气池窑法”与天燃气加辅助电窑炉相比，生产过程中不易调节控制，熔化质量不均匀，容易产生熔化死角，造成析晶问题，且玻璃纤维的生产成本上升20％左右。
发明内容
本发明的目的是针对目前国内生产耐碱玻璃纤维技术所存在的弊病改进设计一种以天燃气加辅助电熔为燃料，以池窑法生产耐碱玻璃纤维的方法，能有效的提高窑炉的熔化质量和品质，提高生产率和降低能耗的耐碱玻璃纤维的生产方法。
本发明的技术解决方案是：一种耐碱玻璃纤维的生产方法，其特征在于：
①将各成份的原料按重量份计配比为：石英砂：50～70，硝酸钾：1～10，方解石：5～10，锆英砂：14～30，金红石：1-7，纯碱：20～30，萤石：0.1～5，分别称量待用；
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料粉碎混合后加入搅拌器中，同时加水，搅拌均匀，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％；
③熔制：将上速配制好的混合料运送到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体、用天燃气的熔化池中熔制，熔制温度控制在1600～1650℃范围内；
④澄清：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800-2400孔的铂金漏板中流出， 从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um、成份控制在：ZrO2：13.7～16.7％、SiO2：57～66％、CaO：4～5.5％、K2O：2.0～3.5％、Na2O：11.5～13.5％的耐碱玻璃纤维纱。
本发明的技术解决方案中所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法还可以为：
①将各成份的原料按重量份计配比为：石英砂：50～70，硝酸钾：5～10，方解石：5～10，锆英砂：14～30，纯碱：20～30，萤石：0.1～5，金红石5～10，分别称量待用；
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料粉碎混合后加入搅拌器中，同时加水，搅拌均匀，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％；
③熔制：将上速配制好的混合料运送到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体、用天燃气的熔化池中熔制，熔制温度控制在1600～1650℃范围内；
④澄清：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800-2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um、成份控制在：ZrO2：13.7～16.7％、SiO2：57～66％、CaO：4～5.5％、K2O：2.0～3.5％、Na2O：11.5～13.5％的耐碱玻璃纤维纱。
本发明的技术解决方案中所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法的第②步骤还可以是：
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料粉碎混合后加入搅拌器中，先搅拌3分钟，再加水，然后再搅拌2分钟，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％。
本发明的技术解决方案中所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法的第①步骤还可以为：
①将各成份的原料按重量份计配比为：石英砂：50～70，硝酸钾：5～10，方解石：5～10，锆英砂：14～30，纯碱：20～30，萤石：0.1～5，金红石：1-7分别称量待用。
本发明由于采用池窑拉丝生产工艺，它是把玻璃原料混合后投入玻璃熔窑中熔制成玻璃液后，经澄清池澄清后，流入作业池经铂金漏板流出拉丝，与球法相比，它省去了将玻璃液制成玻璃球，把玻璃球再熔化进行拉丝的工序，避免了外界因素对玻璃球的污染和坩埚对玻璃液的再污染。用此生产工艺生产的耐碱玻璃纤维的抗拉强度及耐碱性能都非常优良。
本发明由于在原天燃气马蹄窑炉的基础上，在熔化池通路的澄清池、作业池内加一组辅助钼电极加热装置，因而克服了常规炉体熔化存在死角、容易析晶的问题。采用天燃气另加辅助电为燃料，较之全电熔窑炉和纯天燃气窑炉，生产过程中更易调节控制，生产率比全电熔窑炉提高3倍，比纯天燃气窑炉熔化质量更均匀，且玻璃纤维的生产成本可下降20％左右，玻璃纤维澄清度高、质量好，节能效果及其显著等特点。
本发明窑炉由于采用无缩孔锆刚玉砖作熔化池及澄清池等的内衬或砌体，因而具有熔制温度稳定、波动小，原材料能耗低，环境污染小的特点，并可降低生产成本10％左右。
本发明克服了原有的电熔窑内温度波动大、温差大，玻璃纤维质量差，生产成本较高等弊病。本发明主要用于耐碱玻璃纤维的生产方法。
具体实施方式
实施例1：
本实施例1以生产100Kg耐碱玻璃纤维所需混合料配制比例各原材料用量为：石英砂：61kg，其中，SiO2含量：99.9％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.8％；硝酸钾：5.5kg其中，K2O含量：≥45％；方解石：8.5kg，其中，CaO含量：≥55％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％；锆英砂：24kg，其中，ZrO2含量：≥63％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.2％；纯碱：23kg，其中，Na2O含量：≥55；萤石：0.5 kg，其中，CaF含量：≥80，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％；金红石：7.9KG，其中，TiO2：≥85％。
称量前纯碱每天应检测水份含量，根据水份含量高低，适当调整纯碱配量。
1、上述原料除锆英砂需过250目、石英砂需过80目以外，其它分别粉碎后过40目；
2、将称量好的硝酸钾，纯碱，萤石混合均匀后待用，再将称量好的其它原材料称量好混合后待用；
3、启动搅拌器，待正常后将上述混合料加入搅拌器中搅拌5分钟，加入3KG的水，再继续搅拌2分钟出料，待用；
4、将上述配制好的混合料直接加入经加料机匀均送入到以天燃气加辅助电熔池窑法生产的熔窖中，在1600-1650℃的温度下熔制；
5、将熔制成的高温玻璃液，经炉内流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，经800孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um的耐碱玻璃纤维纱。
按实施例1生产的耐碱玻璃纤维成份指标如下：
| SiO2 | ZrO2 | TiO2 | CaO | NaO2 | K2O | 杂 质 | |
| 60±0.8 | 14.7 | 5.5 | 4.6 | 12.5 | 2.5 | Al2O3 | Fe2O3 |
| 0.3 | 0.2 | ||||||
按实施例1生产的耐碱玻璃纤维各种指标如下：
| 耐碱纤维 | 比重 | 抗拉强度(Mpa) | 弹性模量(Gpa) | 断裂伸长率(％) | ZrO2 | TiO2 | 耐碱 |
| 性 | |||||||
| 2.68 | 2200 | 70.5 | ＜4 | 14.5 | 5.5 | 80 |
实施例2：
本实施例2以生产100Kg耐碱玻璃纤维所需混合料配制比例各原材料用量为：石英砂：54kg，其中，SiO2含量：99.9％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.8％；硝酸钾：3.5kg其中，K2O含量：≥45％；方解石：9.5 kg，其中，CaO含量：≥55％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％；锆英砂：26kg，其中，ZrO2含量：≥63％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.2％；纯碱：26kg，其中，Na2O含量：≥55；萤石：1.0kg，其中，CaF含量：≥80，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％；金红石：1.5KG，其中，TiO2：≥85％。
称量前纯碱每天应检测水份含量，根据水份含量高低，适当调整纯碱配量。
1、上述原料除锆英砂需过250目、石英砂需过80目以外，其它分别粉碎后过40目；
2、将称量好的硝酸钾，纯碱，萤石混合均匀后待用，再将称量好的其它原材料称量好混合后待用。
3、启动搅拌器，待正常后将上述混合料加入搅拌器中搅拌5分钟，加入3KG的水，再继续搅拌2分钟出料，待用。
4、将上述配制好的混合料直接加入经加料机匀均送入到以天燃气加辅助电熔池窑法生产的熔窖中，在1600-1650℃的温度下熔制。
5、将熔制成的高温玻璃液，经炉内流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，经1200孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um的耐碱玻璃纤维纱。
按实施例2生产的耐碱玻璃纤维成份指标如下：
| SiO2 | ZrO2 | TiO2 | CaO | NaO2 | K2O | 杂 质 | |
| 58 | 16.2 | 1.2 | 5.0 | 14.0 | 1.6 | Al2O3 | Fe2O3 |
| 0.3 | 0.2 | ||||||
按实施例2生产的耐碱玻璃纤维各种指标如下：
| 耐碱纤维 | 比重 | 抗拉强度(Mpa) | 弹性模量(Gpa) | 断裂伸长率(％) | ZrO2 | 耐碱性 |
| 2.7 | 2380 | 78 | ＜4 | 16.0 | 91 |
实施例3：
本实施例3以生产100Kg耐碱玻璃纤维所需混合料配制比例各原材料用量为：石英砂：61kg，其中，SiO2含量：99.9％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.8％；硝酸钾：3.5kg其中，K2O含量：≥45％；方解石：9.6kg，其中，CaO含量：≥55％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％；锆英砂：28kg，其中，ZrO2含量：≥63％，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.2％；纯碱：27kg，其中，Na2O含量：≥55；萤石：1.5kg，其中，CaF含量：≥80，Fe2O3含量：≤0.2％，ALO2：≤0.3％。
称量前纯碱每天应检测水份含量，根据水份含量高低，适当调整纯碱配量。
1、上述原料除锆英砂需过250目 石英砂需过80目以外，其它分别粉碎后过40目。
2、将称量好的硝酸钾，纯碱，萤石混合均匀后待用，再将称量好的其它原材料称量好混合后待用。
3、启动搅拌器，待正常后将上述混合料加入搅拌器中搅拌5分钟，加入3KG的水，再继续搅拌2分钟出料，待用。
4、将上述配制好的混合料直接加入经加料机匀均送入到以天燃气加辅助电熔池窑法生产的熔窖中，在1600-1650℃的温度下熔制。
5、将熔制成的高温玻璃液，经炉内流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，经2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um的耐碱玻璃纤维纱。
按实施例3生产的耐碱玻璃纤维成份指标如下：
| SiO2 | ZrO2 | TiO2 | CaO | NaO2 | K2O | 杂质 | |
| AlO2 | Fe2O3 | ||||||
| 61 | ≥16.7 | 1.0 | 5.4 | 14.0 | 1.7 | ＜0.3 | ＜0.2 |
按实施例3生产的耐碱玻璃纤维各种指标如下：
| 耐碱纤维 | 比重 | 抗拉强度(Mpa) | 弹性模量(Gpa) | 断裂伸长率(％) | ZrO2 | 耐碱性 |
| 2.7 | 2480 | 81 | ＜4 | 16.7 | 94 |
按实施例3的耐碱玻璃球生产的耐碱玻纤纱强度及耐碱性如下：
| 产 品 | 原丝强度 | 强度变化 | 强度保留率 | ||||||
| 1天 | 7天 | 14天 | 28天 | 1天 | 7天 | 14天 | 28天 | ||
| 玻纤纱 | 2.78 | 2.89 | 2.82 | 2.75 | 2.62 | 104 | 101 | 98.5 | 94.2 |
Claims (4)
1.一种耐碱玻璃纤维的生产方法，其特征在于：
①将各成份的原料按重量份计配比为：石英砂：50～70，硝酸钾：5～10，方解石： 5～10，锆英砂：14～30，纯碱：20～30，萤石：0.1～5，分别称量待用，各成份配比之和为100；
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料粉碎混合后加入搅拌器中，同时加水，搅拌均匀，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％；
③熔制：将上速配制好的混合料运送到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体、用天燃气的熔化池中熔制，熔制温度控制在1600～1650℃范围内；
④澄清：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到采用无缩孔锆刚玉砖作内衬或砌体的澄清池内，经澄清，均化后流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800-2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1320-1400℃，表面再涂覆一层耐高温、耐碱性的高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成纤维的直径在9-11um、成份控制在：ZrO2：13.7～16.7％、SiO2：57～66％、CaO：4～5.5％、K2O：2.0～3.5％、Na2O：11.5～13.5％的耐碱玻璃纤维纱。
2.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法，其特征在于：所述的第②步骤为：
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料锆英纱粉碎成250～300目的细粉料，其它原料40目混合后加入搅拌器中，同时加水，搅拌均匀，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％。
3.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法，其特征在于：所述的第②步骤为：
②配制混合料：启动搅拌器，待其运转正常后，将上述原料粉碎混合后加入搅拌器中，先搅拌3分钟，再加水，然后再搅拌2分钟，使混合料中的水份控制在2.8～3.2％。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种耐碱玻璃纤维的生产方法，其特征在于：所述的第①步骤为：
①将各成份的原料按重量份计配比为：石英砂：50～70，硝酸钾：5～10，方解石：5～10，锆英砂：14～30，纯碱：20～30，萤石：0.1～5，金红石：1-7分别称量待用，各成份配比之和为100。
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