CN104341145A - 基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。其技术方案是：先以90.0~97.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、0.5~2.5wt%的硅灰石、1.0~5.0wt%的锆英石、0.5~2.0wt%的碳酸复合稀土和0.3~1.5wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1900~2300℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。本发明具有资源回收率高、环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的线收缩率较小、抗拉强度较高和使用温度较高。
Description
技术领域
本发明属于硅酸铝陶瓷纤维技术领域。具体涉及一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。
背景技术
陶瓷纤维是一种比较新的无机材料，现已被广泛应用于各种工业窑炉.陶瓷纤维的主要优点是保温能力强，蓄热少，抗热震性能好，有助于使窑内温度分布均匀，缩短烧成周期，增产节能。目前在陶瓷行业使用较多的是非晶态的硅酸铝纤维，它是用熔融法制成的，具有容重轻、耐高温、热稳定性好，热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小和隔热性能好等优点，Al2O3与 SiO2的质量比大致为0.7~1.5，长期使用温度一般在1200℃以下。以蓝晶石尾矿作为原料经熔融甩丝，制得硅酸铝陶瓷纤维，价格低廉，减轻环境压力，降低生产成本，提高产品竞争力，具有环保效益和社会效益。
蓝晶石尾矿是蓝晶石矿开采过程中排放的工业废弃物，固体废弃物的堆积不仅造成资源的浪费，还会大面积侵占耕地，带来严重的环境污染和生态破坏。蓝晶石尾矿储量以每年数万吨的速率增长，如何处理蓝晶石尾矿并将其变废为宝成为亟待解决的问题。
目前，已有针对蓝晶石尾矿再利用的技术，如“一种蓝晶石尾矿制备玻璃纤维的方法”（CN103193382A）专利技术，公开了一种以蓝晶石尾矿为主要原料制备玻璃纤维的技术，该技术制得的纤维制品中低熔相含量大，使用温度和高温强度均受到限制，且蓝晶石尾矿利用率相对较低。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种资源回收率高、环境友好、工艺简单和生产成本低的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法。用该法所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的使用温度较高、抗拉强度较大和线收缩率较小，具有很大的产业化前景。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以90.0~97.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、0.5~2.5wt%的硅灰石、1.0~5.0wt%的锆英石、0.5~2.0wt%的碳酸复合稀土和0.3~1.5wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1900~2300℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
所述蓝晶石尾矿细粉的粒径为0.074~0.1mm；蓝晶石尾矿细粉的主要化学成分是：Al2O3含量≥55.0wt%，SiO2含量≥38.0wt%，ZrO2含量≥3.3wt%。
所述硅灰石的粒径小于0.088mm；硅灰石的主要化学成分是：SiO2含量≥85.0wt%，CaO含量≥10.0wt%。
所述锆英石的粒径小于0.088mm；锆英石的主要化学成分是：ZrO2含量≥65.0wt %，SiO2含量≥30.0wt%。
所述碳酸复合稀土的粒径小于0.074mm。
所述V2O5的纯度≥99.0wt%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明以蓝晶石尾矿为主要原料，蓝晶石尾矿的利用率高，不仅解决了蓝晶石尾矿资源再生利用的问题，且变废为宝，故生产成本低，环境友好。
2、成纤范围内熔体粘度变化平缓，成纤过程易于控制；制备工艺相对简单，具有很大的产业化前景。
3、本发明所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为85~90Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.20~0.50wt%；纤维毯抗拉强度为21~25KPa，故硅酸铝陶瓷纤维机械强度高。所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的长期使用温度为1250℃，而α-Al2O3和高纯石英砂制得的高铝纤维的长期使用温度为1200℃，故使用温度较高。
因此，本发明具有资源回收、环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷的纤维线收缩率较小、抗拉强度较大和使用温度较高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到的有关技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述蓝晶石尾矿细粉的粒径为0.074~0.1mm；蓝晶石尾矿细粉的主要化学成分是：Al2O3含量≥55.0wt%，SiO2含量≥38.0wt%，ZrO2含量≥3.3wt%。
所述硅灰石的粒径小于0.088mm；硅灰石的主要化学成分是：SiO2含量≥85.0wt%，CaO含量≥10.0wt%。
所述锆英石的粒径小于0.088mm；锆英石的主要化学成分是：ZrO2含量≥65.0wt %，SiO2含量≥30.0wt%。
所述碳酸复合稀土的粒径小于0.074mm。
所述V2O5的纯度≥99.0wt%。
实施例1
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以90.0~91.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、2.0~2.5wt%的硅灰石、4.0~5.0wt%的锆英石、1.7~2.0wt%的稀土和1.3~1.5wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1900~1950℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为85~86Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.45~0.50wt%；纤维毯抗拉强度21.0~22.0KPa。
实施例2
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以92.0~93.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、1.5~2.0wt%的硅灰石、3.0~4.0wt%的锆英石、1.2~1.5wt%的稀土和0.8~1.0wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1950~2000℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为87~88Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.35~0.40wt%；纤维毯抗拉强度22.0~23.0KPa。
实施例3
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以94.0~95.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、1.0~1.5wt%的硅灰石、2.0~3.0wt%的锆英石、0.8~1.1wt%的稀土和0.6~0.8wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2000~2050℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为85.5~86.5Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.28~0.33wt%；纤维毯抗拉强度23.7~24.7KPa。
实施例4
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以96.0~97.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、0.5~1.0wt%的硅灰石、1.0~2.0wt%的锆英石、0.5~0.8wt%的稀土和0.3~0.5wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2050~2100℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为89~90Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.20~0.25wt%；纤维毯抗拉强度24.0~25.0KPa。
实施例5
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以93.0~94.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、1.0~1.5wt%的硅灰石、3.0~4.0wt%的锆英石、0.9~1.2wt%的稀土和1.1~1.3wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2100~2150℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为86.5~87.5Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.37~0.42wt%；纤维毯抗拉强度23.3~24.2KPa。
实施例6
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以91.0~92.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、1.5~2.0wt%的硅灰石、3.0~4.0wt%的锆英石、1.5~1.8wt%的稀土和0.4~0.6wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2150~2200℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为86~87Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.40~0.45wt%；纤维毯抗拉强度22.5~23.5KPa。
实施例7
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以95.0~96.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、2.0~2.5wt%的硅灰石、1.0~2.0wt%的锆英石、0.6~0.9wt%的稀土和0.4~0.6wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2200~2250℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为87.5~88.5Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.30~0.35wt%；纤维毯抗拉强度21.8~22.8KPa。
实施例8
一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维及其制备方法。先以93.0~94.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、1.5~2.0wt%的硅灰石、2.0~3.0wt%的锆英石、1.4~1.7wt%的稀土和0.9~1.1wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至2250~2300℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
本实施例所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为88~89Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.25~0.30wt%；纤维毯抗拉强度23.0~24.0KPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式以蓝晶石尾矿为主要原料，蓝晶石尾矿的利用率高，不仅解决了蓝晶石尾矿资源再生利用的问题，且变废为宝，故生产成本低，环境友好。
2、成纤范围内熔体粘度变化平缓，成纤过程易于控制；制备工艺相对简单，具有很大的产业化前景。
3、本具体实施方式所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维经检测：纤维制品线收缩率小于2%，棉胎堆积密度为85~90Kg/m3；含水率≤0.2wt%；可燃物含量为0.20~0.50wt%；纤维毯抗拉强度为21~25KPa，故硅酸铝陶瓷纤维机械强度高。所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的长期使用温度为1250℃，而α-Al2O3和高纯石英砂制得的高铝纤维的长期使用温度为1200℃，故使用温度较高。
因此，本具体实施方式具有资源回收、环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制备的基于蓝晶石尾矿的陶瓷硅酸铝纤维的线收缩率较小、抗拉强度较大和使用温度较高。
Claims (7)
1.一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于先以90.0~97.0wt%的蓝晶石尾矿细粉、0.5~2.5wt%的硅灰石、1.0~5.0wt%的锆英石、0.5~2.0wt%的碳酸复合稀土和0.3~1.5wt%的V2O5为原料，混合均匀，再将混合均匀的原料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1900~2300℃，熔融后直接甩丝，即得基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于所述蓝晶石尾矿细粉的粒径为0.074~0.1mm；蓝晶石尾矿细粉的主要化学成分是：Al2O3含量≥55.0wt%，SiO2含量≥38.0wt%，ZrO2含量≥3.3wt%。
3.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于所述硅灰石的粒径小于0.088mm；硅灰石的主要化学成分是：SiO2含量≥85.0wt%，CaO含量≥10.0wt%。
4.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于所述锆英石的粒径小于0.088mm；锆英石的主要化学成分是：ZrO2含量≥65.0wt %，SiO2含量≥30.0wt%。
5.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于所述碳酸复合稀土的粒径小于0.074mm。
6.根据权利要求1所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法，其特征在于所述V2O5的纯度≥99.0wt%。
7.一种基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维，其特征在于所述基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维是根据权利要求1~6项中任一项所述的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维的制备方法所制备的基于蓝晶石尾矿的硅酸铝陶瓷纤维。
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160210 |
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