CN102603197A - 以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法 - Google Patents

以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，包括以下步骤：a、称量，b、配料，c、熔制，d、通路，e、拉丝，f、烘干，g、后工序；各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：460～520；生石灰：100～160；白云石：70～100；硬硼钙石：60～80；白泡石：180～240；萤石：10～30；纯碱：1～5；各成份配比之和为1000。本发明以富含硅铝的工业矿渣为主要原料之一生产无碱玻璃纤维，不仅保证了产品质量，而且节约了大量原料成本，具有很好的经济效益，同时减少了环境污染，具有较好的社会效益。

Description

以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法
技术领域
本发明属于无碱玻璃纤维技术领域，具体涉及一种以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法。
背景技术
无碱玻璃纤维，R2O(K2O+Na2O)≤0.8%，是一种铝硼硅酸盐成分，化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线，用于复合电缆支架。
目前我国玻璃纤维行业生产主要采用池窑拉丝生产工艺，采用这种工艺生产E玻璃纤维时，其主要矿粉（微粉）原料为叶腊石，随着全球池窑玻璃纤维产能的扩大，矿粉原料资源将不断缩减。同时，在其它产品工业生产中，会产生大量富含硅（SiO2）铝（Al2O3）的矿渣，对这些矿渣，国内大多生产企业均采用作为废渣丢弃处理，这样需要耗费较大的处理费，同时在一定程度上造成对环境污染隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，将富含硅（SiO2）铝（Al2O3）的工业矿渣予以利用并熔化成优质玻璃液，再生产无碱玻璃纤维。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、称量，各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：460～520；生石灰：100～160；白云石：70～100；硬硼钙石：60～80；白泡石：180～240；萤石：10～30；纯碱：1～5；各成份配比之和为1000；将上述原料分别称量待用；
b、配料，启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、纯碱预先混合，再将预先混合的原料同a步骤的剩余原料一起送入气力混合搅拌发送器，搅拌均匀，均匀度大于92%；
c、熔制，将b步骤混合均匀的物料送入窑炉中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1550℃~1620℃范围内；熔制时间为72h～100h；
d、通路，将c步骤得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1280℃~1320℃；
e、拉丝，d步骤制得的物料表面涂覆一层高分子乳液后，缠绕在车头上制成直径在9~24μm的原丝，成分质量百分比为：SiO2：53.8～54.8% 、Al2O3：13.8～14.8%、 Fe2O3：≤0.48%、CaO：23.2～24.2%、MgO：2.0～2.6%、Na2O+K2O：≤0.80%、B2O33.2～3.8%；
f、烘干，e步骤得到的原丝采用蒸汽烘干或者微波炉加热烘干方式烘干制得无碱玻璃纤维；烘干温度控制在90℃~150℃，烘干时间为12h～16h；
g、后工序，将f步骤烘干后的无碱玻璃纤维经络纱、检验、包装后入库。
所述各成份原料按质量份计配比为工业铝矿：507；生石灰：132；白云石：78；硬硼钙石：68；白泡石：194；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
所述各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：492；生石灰：129；白云石：84；硬硼钙石：71；白泡石：203；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
所述各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：483；生石灰：132；白云石：84；硬硼钙石：77；白泡石：203；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
本发明采用工业矿渣主要含SiO2（≥58.0%）、Al2O3（≥18.5%）、Fe2O3(≤0.60%),常呈白色或灰白色。
本发明采用的白云石，化学分子式CaCO3·MgCO3，常呈无色、白色、带黄色或褐色，硬度为3～4，密度为2.86～3.20。
本发明采用的生石灰，化学分子式CaO，常呈白色或灰色、棕白，密度为3.25～3.38g/cm3，熔点2580℃。
本发明采用的硬硼钙石，化学分子式CaB3O4(OH)3·H2O，是一种含水的钙硼酸盐矿物，常呈无色或白色、浅黄色。
本发明采用的白泡石，主要成分为SiO2，伴生物为Al2O3，常呈白色，灰白色。
本发明采用的萤石，又称氟石，其成分为CaF2，常见颜色有无色、棕黄色、白色等，硬度为4，密度为3.18(+0.07,-0.18)g/cm3，熔点1300℃。
本发明采用的纯碱，化学分子式Na2CO3，白色粉末，密度2.532g/cm3，熔点851℃。
本发明以富含硅铝的工业矿渣为主要原料之一生产无碱玻璃纤维，不仅保证了产品质量，而且节约了大量原料成本，具有很好的经济效益，同时减少了环境污染，具有较好的社会效益。
具体实施方式
下面实施例对本发明进行详细的说明，但它们不是对本发明的进一步限制。
实施例1：
生产100㎏无碱玻璃纤维，所需各原材料用量为：工业铝矿：59.3㎏，其中：SiO2≥58.0%，Al2O3≥18.5%，Fe2O3≤0.6%，H2O≤1%；生石灰：15.4㎏，其中：CaO≥85.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤3%，H2O≤1%；白云石：9.1㎏，其中CaO≥30.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤21.0%，H2O≤1%；硬硼钙石：8㎏，其中CaO≥27.5%，Fe2O3≤0.10%，B2O3≥38.0%，SiO2≤6.5%，H2O≤1%；白泡石：22.7㎏，其中SiO2≥80.0%，Al2O3≥10.0%，Fe2O3≤0.50%，H2O≤1%；萤石：2.3㎏，其中：CaF2≥90.0%，H2O≤1%；纯碱：0.2㎏，其中：Na2CO3≥98.0%，H2O≤1%；上述百分比均为质量百分比。
称量前每天应检测生石灰中CaO的成分含量，根据其成分含量高低调整石灰配量。
生产步骤为：
1、将各种原料按配比取料称量；其中，萤石、白云石、生石灰需过100目筛网，硬硼钙石需过200目筛网，白泡石、工业铝矿需过325目筛网；
2、启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、纯碱预先混合，再将预先混合的原料同剩余原料一起送入气力混合搅拌发送器，搅拌均匀，均匀度大于92%；
3、将混合均匀的物料送入窑炉中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1550℃~1620℃范围内；熔制时间为72h～100h；
4、将得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1280℃~1320℃；
5、将4步骤制得的物料表面涂覆一层高分子乳液后，缠绕在车头上制成直径在9~24μm的原丝；
6、烘干，5步骤得到的原丝采用蒸汽烘干或者微波炉加热烘干方式烘干制得无碱玻璃纤维；烘干温度控制在90℃~150℃，烘干时间为12h～16h；
7、后工序，将6步骤烘干后的无碱玻璃纤维经络纱、检验、包装后入库。
依据实施例1提供的配方生产的无碱玻璃纤维成分指标如下（以下百分比为质量百分比）：
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O B2O3
54.3% 14.7% 0.36% 23.8% 2.2% 0.26% 0.33% 3.3%
依据本实施例提供的配方生产的无碱玻璃纤维各种指标如下：
固含量 原丝号数(TEX) 原丝LOI% 干纱水分 断裂强度 浸透(s)
8.0～8.5 290～310 1.0～1.3 ≤0.30 无要求 无要求
实施例2：
生产100㎏无碱玻璃纤维，所需各原材料用量为：工业铝矿：57.9㎏，其中：SiO2≥58.0%，Al2O3≥18.5%，Fe2O3≤0.6%，H2O≤1%；生石灰：15.2㎏，其中：CaO≥85.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤3%，H2O≤1%；白云石：9.9㎏，其中CaO≥30.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤21.0%，H2O≤1%；硬硼钙石：8.4㎏，其中CaO≥27.5%，Fe2O3≤0.10%，B2O3≥38.0%，SiO2≤6.5%，H2O≤1%；白泡石：23.9㎏，其中SiO2≥80.0%，Al2O3≥10.0%，Fe2O3≤0.50%，H2O≤1%；萤石：2.2㎏，其中：CaF2≥90.0%，H2O≤1%；纯碱：0.2㎏，其中：Na2CO3≥98.0%，H2O≤1%；上述百分比均为质量百分比。
称量前每天应检测生石灰中CaO的成分含量，根据其成分含量高低调整石灰配量。
生产步骤为：
1、将各种原料按配比取料称量；其中，萤石、白云石、生石灰需过100目筛网，硬硼钙石需过200目筛网，白泡石、工业铝矿需过325目筛网；
2、启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、纯碱预先混合，再将预先混合的原料同剩余原料一起送入气力混合搅拌发送器，搅拌均匀，均匀度大于92%；
3、将混合均匀的物料送入窑炉中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1550℃~1620℃范围内；熔制时间为72h～100h；
4、将得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1280℃~1320℃；
5、将4步骤制得的物料表面涂覆一层高分子乳液后，缠绕在车头上制成直径在9~24μm的原丝；
6、烘干，5步骤得到的原丝采用蒸汽烘干或者微波炉加热烘干方式烘干制得无碱玻璃纤维；烘干温度控制在90℃~150℃，烘干时间为12h～16h；
7、后工序，将6步骤烘干后的无碱玻璃纤维经络纱、检验、包装后入库。
按实施例2生产的E玻璃纤维成分指标如下（以下百分比为质量百分比）：
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O B2O3
54.7% 14.3% 0.41% 23.5% 2.4% 0.31% 0.26% 3.4%
依据本实施例提供的配方生产的无碱玻璃纤维各种指标如下：
固含量 原丝号数(TEX) 原丝LOI% 干纱水分 断裂强度 浸透(s)
4.0～5.0 2380～2420 0.3～0.8 ≤0.30 ≥0.25 ≤40
实施例3：
生产100㎏无碱玻璃纤维，所需各原材料用量为：工业铝矿：56.9㎏，其中：SiO2≥58.0%，Al2O3≥18.5%，Fe2O3≤0.6%，H2O≤1%；生石灰：15.6㎏，其中：CaO≥85.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤3%，H2O≤1%；白云石：9.8㎏，其中CaO≥30.0%，Fe2O3≤0.15%，MgO≤21.0%，H2O≤1%；硬硼钙石：9.1㎏，其中CaO≥27.5%，Fe2O3≤0.10%，B2O3≥38.0%，SiO2≤6.5%，H2O≤1%；白泡石：23.8㎏，其中SiO2≥80.0%，Al2O3≥10.0%，Fe2O3≤0.50%，H2O≤1%；萤石：2.2㎏，其中：CaF2≥90.0%，H2O≤1%；纯碱：0.2㎏，其中：Na2CO3≥98.0%，H2O≤1%；上述百分比均为质量百分比。
称量前每天应检测生石灰中CaO的成分含量，根据其成分含量高低调整石灰配量。
生产步骤为：
1、将各种原料按配比取料称量；其中，萤石、白云石、生石灰需过100目筛网，硬硼钙石需过200目筛网，白泡石、工业铝矿需过325目筛网；
2、启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、纯碱预先混合，再将预先混合的原料同剩余原料一起送入气力混合搅拌发送器，搅拌均匀，均匀度大于92%；
3、将混合均匀的物料送入窑炉中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1550℃~1620℃范围内；熔制时间为72h～100h；
4、将得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1280℃~1320℃；
5、将4步骤制得的物料表面涂覆一层高分子乳液后，缠绕在车头上制成直径在9~24μm的原丝；
6、烘干，5步骤得到的原丝采用蒸汽烘干或者微波炉加热烘干方式烘干制得无碱玻璃纤维；烘干温度控制在90℃~150℃，烘干时间为12h～16h；
7、后工序，将6步骤烘干后的无碱玻璃纤维经络纱、检验、包装后入库。
按实施例3生产的E玻璃纤维成分指标如下（以下百分比为质量百分比）：
 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O B2O3
54.1% 14.1% 0.41% 24.0% 2.4% 0.31% 0.26% 3.7%
依据本实施例提供的配方生产的无碱玻璃纤维各种指标如下：
固含量 原丝号数(TEX) 原丝LOI% 干纱水分 断裂强度 浸透(s)
4.0～5.0 1980～2020 0.4～0.8 ≤0.30 ≥0.30 ≤40
经过试验表明，本发明实施例得到的产品符合无碱玻璃纤维的技术要求，具有良好的社会效益和经济效益。

Claims (4)

1.一种以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、称量，各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：460～520；生石灰：100～160；白云石：70～100；硬硼钙石：60～80；白泡石：180～240；萤石：10～30；纯碱：1～5；各成份配比之和为1000；将上述原料分别称量待用；
b、配料，启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、纯碱预先混合，再将预先混合的原料同a步骤的剩余原料一起送入气力混合搅拌发送器，搅拌均匀，均匀度大于92%；
c、熔制，将b步骤混合均匀的物料送入窑炉中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1550℃~1620℃范围内；熔制时间为72h～100h；
d、通路，将c步骤得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1280℃~1320℃；
e、拉丝，d步骤制得的物料表面涂覆一层高分子乳液后，缠绕在车头上制成直径在9~24μm的原丝，成分质量百分比为：SiO2：53.8～54.8% 、Al2O3：13.8～14.8%、 Fe2O3：≤0.48%、CaO：23.2～24.2%、MgO：2.0～2.6%、Na2O+K2O：≤0.80%、B2O33.2～3.8%；
f、烘干，e步骤得到的原丝采用蒸汽烘干或者微波炉加热烘干方式烘干制得无碱玻璃纤维；烘干温度控制在90℃~150℃，烘干时间为12h～16h；
g、后工序，将f步骤烘干后的无碱玻璃纤维经络纱、检验、包装后入库。
2.根据权利要求1所述的以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，其特征在于：所述各成份原料按质量份计配比为工业铝矿：507；生石灰：132；白云石：78；硬硼钙石：68；白泡石：194；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
3.根据权利要求1所述的以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，其特征在于：所述各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：492；生石灰：129；白云石：84；硬硼钙石：71；白泡石：203；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
4.根据权利要求1所述的以工业矿渣为原料生产无碱玻璃纤维的方法，其特征在于：所述各成份原料按质量份计配比为：工业铝矿：483；生石灰：132；白云石：84；硬硼钙石：77；白泡石：203；萤石：19；纯碱：2；各成份配比之和为1000。
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