CN105198226A

CN105198226A - 一种镁橄榄石纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN105198226A
Application number: CN201510572505.XA
Authority: CN
Inventors: 李远兵; 徐娜娜; 段斌文; 李淑静; 李亚伟; 桑绍柏
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: CN105198226B

Abstract

本发明一种镁橄榄石纤维及其制备方法。其技术方案是：先以28.0~43.0wt%的脱羟基蛇纹石、52.0~67.0wt%的废镁橄榄石、0.5~4.5wt%的氧化铝和0.3~1.8wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1600~1800℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。其中：脱羟基蛇纹石的主要化学成分为：MgO含量≥44.0wt%，SiO₂含量≥47.0wt%，CaO含量≥6.0wt%。废镁橄榄石的粒径小于0.1mm；废镁橄榄石的主要化学成分为：MgO含量≥50.0wt%，SiO₂含量≥42.0wt%，CaO含量≥5.0wt%，IL≤2.0wt%。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；所制备制品线收缩率较小、抗拉强度较大和使用温度较高。

Description

一种镁橄榄石纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维技术领域。具体涉及一种镁橄榄石纤维及其制备方法。

背景技术

蛇纹石（Mg₆[Si₄O₁₀][OH]₈）属于硅酸盐类矿物，它的晶体结构单元层由一层硅氧四面体和氢氧镁石八面体组成，由于单元层不对称，构造层发生弯曲形成八面体在外、四面体在内的管筒状构造，其耐火、耐碱、耐磨性能不仅优良，且导热系数低，是一种制造绝热保温材料的理想原材料。但是，蛇纹石可能会对人体造成致命威胁，在使用的安全问题上存在争议，限制其应用。因此，我国众多科研人员对蛇纹石进行了深入研究，旨在降低或消除其毒性，使蛇纹石可以发挥其优良性能，实现物尽其用。目前针对蛇纹石改性的主要方式为物理改性及化学改性，化学改性中最常用方法为煅烧法。

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、蓄热少和抗热震性能好，有助于窑内温度分布均匀、烧成周期缩短和增产节能。目前在陶瓷行业面临的主要问题是：陶瓷纤维的生物可溶性差和长期使用温度低。以脱羟基蛇纹石和废镁橄榄石作为原料经熔融甩丝，所制得的镁橄榄石陶瓷纤维不仅价格低廉、环境压力轻、生产成本低和产品竞争力高，且具有环保效益和社会效益。

目前，已有制备镁橄榄石耐火纤维的技术，如“800度镁橄榄石耐火纤维”（CN103058637A）专利技术，公开了一种镁橄榄石和石英砂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主要相组成为硅酸钙，镁橄榄石成分含量相对较低；有文献（李世青等﹒蛇纹石石棉煅烧改性研究.矿产综合利用﹒2008,6(3),25-27）报道，通过对蛇纹石石棉进行煅烧改性制备镁橄榄石纤维，该技术制得的纤维制品中镁橄榄石相含量不高，影响其性能,另有文献（徐建峰等﹒利用橄榄石废弃粉矿制备轻质耐火材料﹒非金属矿,2014,34(2),65-67）介绍了利用橄榄石废弃粉矿制备轻质耐火材料，该技术制得的耐火制品强度较低。

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镁橄榄石纤维的制备方法。用该法所制备的镁橄榄石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28.0~43.0wt%的脱羟基蛇纹石、52.0~67.0wt%的废镁橄榄石、0.5~4.5wt%的氧化铝和0.3~1.8wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1600~1800℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

所述脱羟基蛇纹石的粒径为0.05~0.1mm；脱羟基蛇纹石的主要化学成分为：MgO含量≥44.0wt%，SiO₂含量≥47.0wt%，CaO含量≥6.0wt%。

所述废镁橄榄石的粒径小于0.1mm；废镁橄榄石的主要化学成分为：MgO含量≥50.0wt%，SiO₂含量≥42.0wt%，CaO含量≥5.0wt%，IL≤2.0wt%。

所述氧化铝的粒径小于0.088mm；氧化铝的Al₂O₃含量≥99.5wt%。

所述氧化铬的粒径小于0.074mm；氧化铬的Gr₂O₃含量≥98.0wt%。

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、本发明以废镁橄榄石为主要原料，废镁橄榄石的利用率高，不仅解决了废镁橄榄石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，具有很大的产业化前景。

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；所制备的镁橄榄石纤维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：

实施例1

一种镁橄榄石纤维及其制备方法。先以28.0~31.0wt%的脱羟基蛇纹石、52.0~55.0wt%的废镁橄榄石、0.5~1.3wt%的氧化铝和0.3~0.6wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉中，升温至1600~1650℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

实施例2

一种镁橄榄石纤维及其制备方法。先以31.0~34.0wt%的脱羟基蛇纹石、55.0~58.0wt%的废镁橄榄石、1.3~2.1wt%的氧化铝和0.6~0.9wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电弧炉中，升温至1700~1750℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

实施例3

一种镁橄榄石纤维及其制备方法。先以34.0~37.0wt%的脱羟基蛇纹石、58.0~61.0wt%的废镁橄榄石、2.1~2.9wt%的氧化铝和0.9~1.2wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉中，升温至1750~1800℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

实施例4

一种镁橄榄石纤维及其制备方法。先以37.0~40.0wt%的脱羟基蛇纹石、61.0~64.0wt%的废镁橄榄石、2.9~3.7wt%的氧化铝和1.2~1.5wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电弧炉中，升温至1650~1700℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

实施例5

一种镁橄榄石纤维及其制备方法。先以40.0~43.0wt%的脱羟基蛇纹石、64.0~67.0wt%的废镁橄榄石、3.7~4.5wt%的氧化铝和1.5~1.8wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉中，升温至1750~1800℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

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；所制备的镁橄榄石纤维的纤维线收缩率较小、抗拉强度较大和使用温度较高。

Claims

1.一种镁橄榄石纤维的制备方法，其特征在于先以28.0~43.0wt%的脱羟基蛇纹石、52.0~67.0wt%的废镁橄榄石、0.5~4.5wt%的氧化铝和0.3~1.8wt%的氧化铬为原料，混合均匀，得到混合料；再将混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至1600~1800℃，熔融后直接甩丝，即得镁橄榄石纤维。

2.根据权利要求1所述的镁橄榄石纤维的制备方法，其特征在于所述脱羟基蛇纹石的粒径为0.05~0.1mm；脱羟基蛇纹石的主要化学成分为：MgO含量≥44.0wt%，SiO₂含量≥47.0wt%，CaO含量≥6.0wt%。

3.根据权利要求1所述的镁橄榄石纤维的制备方法，其特征在于所述废镁橄榄石的粒径小于0.1mm；废镁橄榄石的主要化学成分为：MgO含量≥50.0wt%，SiO₂含量≥42.0wt%，CaO含量≥5.0wt%，IL≤2.0wt%。

4.根据权利要求1所述的镁橄榄石纤维的制备方法，其特征在于所述氧化铝的粒径小于0.088mm；氧化铝的Al₂O₃含量≥99.5wt%。

5.根据权利要求1所述的镁橄榄石纤维的制备方法，其特征在于所述氧化铬的粒径小于0.074mm；氧化铬的Gr₂O₃含量≥98.0wt%。

6.一种镁橄榄石纤维，其特征在于所述镁橄榄石纤维是根据权利要求1~5项中任一项所述镁橄榄石纤维的制备方法所制备的镁橄榄石纤维。