CN104478208B - 一种黑岩棉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种黑岩棉的制备方法，包括以下步骤：将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％；将熔融物离心吹甩为纤维；将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。本发明制得的黑岩棉软化点升高，也即提高了耐热度。实验结果表明，本发明制备的黑岩棉的最高使用温度可以达到750℃，耐火极限为2小时以上，线收缩率小于1。

Description

一种黑岩棉的制备方法
技术领域
本发明涉及防火材料领域，特别涉及一种黑岩棉的制备方法。
背景技术
在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额，因此建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的重要环节，发展外墙保温技术及节能材料是建筑节能的主要实现方式。
外墙保温技术最早起源于欧洲，我国从20世纪80年代中期开始试点，并将该技术广泛应用于建筑领域。外墙保温材料种类较多，包括硅酸盐保温材料、陶瓷保温材料、挤塑板、硬泡聚氨酯保温板、岩棉等。
其中，岩棉属于矿物棉的一种，是以玄武岩、辉长岩、白云石能够为主要原料加工而成的无机纤维板。其施工及安装便利、节能效果显著，具有很高的性能价格比。普通的岩棉产品的制备方法为：将玄武岩、铁渣和白云石熔融，然后经离心吹甩成纤维集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型、切割成要求尺寸，得到岩棉板。
外墙保温系统存在一些特殊位置，包括：幕墙与楼板或者隔墙之间缝隙，可以其他建筑缝隙如各种穿墙、穿楼板的管道周围，幕墙系统中上下层窗间的分隔等。这些特殊位置对于保温材料的要求较高。普通岩棉产品最高使用温度为650℃，抗高温收缩能力及高温稳定性较差，不能满足外墙保温系统特殊位置的防火和烟气阻隔。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种黑岩棉的制备方法，该方法制备的黑岩棉最高使用温度可达到750℃，抗高温收缩能力好。
本发明提供了一种黑岩棉的制备方法，包括以下步骤：
(A)将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％；
(B)将熔融物离心吹甩为纤维；
(C)将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
优选的，所述步骤(B)中，所述离心吹甩过程中还包括喷洒粘结剂。
优选的，所述粘结剂为浓度为5～6％的酚醛树脂。
优选的，所述步骤(A)中，所述铁矿石的三氧化二铁含量为20～50wt％。
优选的，所述步骤(A)中，所述熔融温度为1300～1500℃。
优选的，所述步骤(A)中，将330～380重量份玄武岩、240～270重量份铁矿石、170～200重量份高炉矿渣和200～220重量份焦炭熔融。
优选的，所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3.5～4.5％。
与现有技术相比，本发明的黑岩棉的制备方法，包括以下步骤：
(A)将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％；
(B)将熔融物离心吹甩为纤维；
(C)将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
本发明用铁矿石和矿渣完全替代了白云石等碱性原料，控制了最终得到的黑岩棉的酸度系数和三氧化二铁的含量。而且本发明通过提高熔融过程中的氧气通入量，防止了三氧化二铁分解。三氧化二铁在混合物中形成硅氧四面体SiO4x 4-的连接部分，因而加强了硅氧四面体的网路，并增加了其低温粘度值，从而使制得的黑岩棉软化点升高，也即提高了耐热度。实验结果表明，本发明制备的黑岩棉的最高使用温度可以达到750℃，耐火极限为2小时以上，线收缩率小于1。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种黑岩棉的制备方法，包括以下步骤：
(A)将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％；
(B)将熔融物离心吹甩为纤维；
(C)将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
在本发明中，以玄武岩、铁矿石、高炉矿渣为原料，以焦炭为能源材料，制备黑岩棉。本发明用铁矿石和高炉矿渣完全替代了普通岩棉中的白云石等碱性原料，以提高最终产品的酸度系数和三氧化二铁的含量。
按照本发明，首先将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％。
所述铁矿石的作用是提供三氧化二铁，三氧化二铁在混合物中形成硅氧四面体SiO4x 4-的连接部分，因而加强了硅氧四面体的网路，并增加了其低温粘度值，从而使制得的黑岩棉软化点升高，也即提高了耐热度。所述铁矿石优选的三氧化二铁的含量为20～50wt％。为了降低成本，所述铁矿石更优选的三氧化二铁含量为21～30wt％。
所述高炉矿渣为工业炼铁中产生的高炉矿渣，价格便宜，有利于降低成本。所述高炉矿渣为助溶剂，可以调整酸度。
在本发明中，在一些实施例中添加330～380重量份玄武岩、240～270重量份铁矿石、170～200重量份高炉矿渣和200～220重量份焦炭熔融；在另外一些实施例中添加350～370重量份玄武岩、220～250重量份铁矿石、140～160重量份高炉矿渣和160～200重量份焦炭熔融。
将所述原料熔融过程中，需要通入氧气。所述熔融的温度优选为1300～1500℃。所述熔融过程中的氧气通入量为武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％，优选为3.5～4.5％。由于铁矿石中的三氧化二铁在高温时不稳定，易于分解，因此在熔融过程中通入氧气以防止铁矿石中三氧化二铁的分解。
按照本发明，将玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭熔融后，将熔融物吹甩成纤维。优选的，在吹甩过程中还包括喷洒粘结剂，所述粘结剂优选为浓度为5～6％的酚醛树脂。本发明对于吹甩方法没有特殊限制，按照本领域技术人员常用的方法即可。
得到纤维后，将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。本发明对于集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型的方法没有特殊限制，按照本领域技术人员常用的方法即可。
对本申请得到的黑岩棉进行检测，所述黑岩棉的三氧化二铁含量为14～18％，酸度系数大于1.8；最高使用温度可以达到750℃，耐火极限为2小时以上，线收缩率小于1。
本发明用铁矿石和矿渣完全替代了白云石等碱性原料，控制了最终得到的黑岩棉的酸度系数和三氧化二铁的含量，而且本发明通过提高熔融过程中的氧气通入量，防止了三氧化二铁分解。三氧化二铁在混合物中形成硅氧四面体SiO4x 4-的连接部分，因而加强了硅氧四面体的网路，并增加了其低温粘度值，从而使制得的黑岩棉软化点升高，也即提高了耐热度。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的黑岩棉制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
将360重量份玄武岩、200重量份铁矿石、220重量份高炉矿渣和200重量份焦炭在1400℃熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3.5％；
将熔融物离心吹甩为纤维，并同时喷洒质量浓度为5％的酚醛树脂；酚醛树脂的喷洒量为300公斤/每吨产品。
将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
实施例2
将360重量份玄武岩、240重量份铁矿石、200重量份高炉矿渣和200重量份焦炭在1450℃熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的4％；
将熔融物离心吹甩为纤维，并同时喷洒质量浓度为5.5％的酚醛树脂；酚醛树脂的喷洒量为340公斤/每吨产品。
将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
实施例3
将360重量份玄武岩、270重量份铁矿石、170重量份高炉矿渣和200重量份焦炭在1400℃熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的4.5％；
将熔融物离心吹甩为纤维，并同时喷洒质量浓度为5.8％的酚醛树脂；酚醛树脂的喷洒量为360公斤/每吨产品。
将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
比较例1
将360重量份玄武岩、270重量份铁矿石、170重量份白云石和200重量份焦炭在1400℃熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的2％；
将熔融物离心吹甩为纤维，并同时喷洒质量浓度为5.8％的酚醛树脂；酚醛树脂的喷洒量为360公斤/每吨产品。
将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
将玄武岩、铁渣和白云石熔融，然后经离心吹甩成纤维集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型、切割成要求尺寸，得到岩棉板。
比较例2
将玄武岩750千克，白岩石50千克，矿渣200千克，焦炭250千克进行混合，混合后粉碎，预热到500℃，预热后将原料加入充填炉中，保持冲天炉中的温度为795℃，使原料熔化燃烧；熔化燃烧时添加液氧，液氧的用量为30立方米。
将熔化后的溶液经过离心成纤，在离心过程中喷洒酚醛树脂，酚醛树脂为2402型酚醛树脂，树脂的喷洒量为55千克/吨纤维。
将离心成纤的纤维收集，变为薄板形纤维条，通过摆锤式将纤维成S型叠加，增加薄板型纤维条的厚度，变为叠加型纤维条。
将叠加型纤维条在263℃固化，同时在0.03MPa压缩，得到岩棉板。
对实施例及比较例制得的黑岩棉的耐热度及抗高温收缩能力进行测试，结果参见表1。
表1 实施例及比较例制得的黑岩棉的耐热性能参数
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种黑岩棉的制备方法，包括以下步骤：
(A)将300～400重量份玄武岩、200～300重量份铁矿石、130～220重量份高炉矿渣和150～250重量份焦炭熔融；
所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3～5％；
(B)将熔融物离心吹甩为纤维；
(C)将所述纤维经集棉、叠加、加压打褶、固化炉高温加压定型，得到黑岩棉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(B)中，所述离心吹甩过程中还包括喷洒粘结剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，所述铁矿石的三氧化二铁含量为20～50wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，所述熔融温度为1300～1500℃。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，将330～380重量份玄武岩、240～270重量份铁矿石、170～200重量份高炉矿渣和200～220重量份焦炭熔融。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔融过程中的氧气通入量为玄武岩、铁矿石、高炉矿渣和焦炭总质量的3.5～4.5％。
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