CN110078378A - 一种玄武岩纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种玄武岩纤维及其制备方法。其技术方案是：先以52.0～67.0wt％的玄武岩、28.0～43.0wt％的废弃滑石、1.5～4.5wt％的暗镍蛇纹石和0.3～3.3wt％的氧化铝为原料，混合均匀，即得混合料；再将混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。玄武岩的化学成分是：SiO2含量≥45.5wt％，Al2O3含量≥13.7wt％，MgO含量≥10.9wt％，CaO含量≥9.6wt％，(Fe2O3+FeO)≤11.2wt％，(Na2O+K2O)≤3.5wt％；废弃滑石的化学成分是：SiO2含量≥57.9wt％，MgO含量≥28.5wt％，(Na2O+K2O)≤2.3wt％，IL≤4.7wt％。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；所制备的玄武岩纤维线收缩率小、热导率低和使用温度高。

Description

一种玄武岩纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维技术领域。具体涉及一种玄武岩纤维及其制备方法。
背景技术
玄武岩是由火山喷发出的岩浆冷却后形成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，其主要矿物是富钙单斜辉石和基性斜长石；次要矿物有橄榄石、斜方辉石、易变辉石、铁钛氧化物、碱性长石、石英或副长石、沸石、角闪石、云母、磷灰石、锆石、铁尖晶石、硫化物和石墨等。玄武岩结晶程度和晶粒的大小，主要取决于岩浆冷却速度。缓慢冷却(如每天降温几度)可生成几毫米大小、等大的晶体；迅速冷却(如每分钟降温100℃),则可生成细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。因此，在地表条件下，玄武岩通常呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。斑晶在流动的岩浆中可以聚集，称聚斑结构。玄武岩分布广泛，遍及各大洋和各大洲，主要呈岩被和岩流产出，并经常伴生一些玄武质火山碎屑岩。
陶瓷纤维是一种比较新的无机材料，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。以玄武岩和废弃滑石作为原料经熔融甩丝，所制得的玄武岩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，已有制备玄武岩纤维的技术，如“一种具有耐高温性的玄武岩纤维”(CN108101376A)专利技术，公开了一种以玄武岩为主要原料制备改性陶瓷纤维的技术，该技术工艺复杂，采用有机改性剂价格昂贵，在使用过程中释放CO2、SO2及SO3气体污染环境；“一种高断裂强度的玄武岩纤维”(CN108793759A)专利技术，公开了一种以玄武岩为主要原料制备玄武岩纤维的技术，该技术制得玄武岩纤维后经过浸渍处理，工艺较为复杂、能耗高；有文献(齐风杰等﹒连续玄武岩纤维研究综述﹒2006,31(2),42-46)报道，通过对玄武岩颗粒进行超细粉磨，再熔融后通过坩埚漏嘴引丝，制得玄武岩纤维，该技术能耗极高，且制得的纤维制品直径较粗和耐火度较低，影响其性能。
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、生产成本低和产业化前景大的玄武岩纤维的制备方法。用该方法所制备的玄武岩纤维使用温度高、抗拉强度大和线收缩率小。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以52.0～67.0wt％的玄武岩、28.0～43.0wt％的废弃滑石、1.5～4.5wt％的暗镍蛇纹石和0.3～3.3wt％的氧化铝为原料，混合均匀，即得混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
所述玄武岩的化学成分是：SiO2含量≥45.5wt％，Al2O3含量≥13.7wt％，MgO含量≥10.9wt％，CaO含量≥9.6wt％，(Fe2O3+FeO)≤11.2wt％，(Na2O+K2O)≤3.5wt％；所述玄武岩的粒径为0.5～0.8mm。
所述废弃滑石为造纸脱墨制浆的固体废弃物，废弃滑石的化学成分是：SiO2含量≥57.9wt％，MgO含量≥28.5wt％，(Na2O+K2O)≤2.3wt％，IL≤4.7wt％；所述废弃滑石的粒径小于1.0mm。
所述暗镍蛇纹石的化学成分是：SiO2含量≥44.3wt％，MgO含量≥31.9wt％，(Na2O+K2O)≤1.5wt％，IL≤9.5wt％。NiO含量≥13.6wt％；所述暗镍蛇纹石的粒径小于0.074mm。
所述氧化铝的Al2O3含量≥99.5wt％；所述氧化铝的粒径小于0.088mm。
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、本发明以玄武岩、废弃滑石、暗镍蛇纹石和氧化铝为原料，混匀，于电阻炉或电弧炉中升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维，故工艺简单、生产成本低。
2、本发明以玄武岩和废弃滑石为主要原料，解决了废弃滑石资源再生利用的问题，变废为宝，故生产成本低、环境友好和资源回收率高。
3、本发明成纤时熔体粘度变化平缓，成纤过程易于控制，具有很大的产业化前景。
4、本发明制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收率缩为5.60～5.92，800℃条件下的热导率为0.101～0.116。
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；所制备的玄武岩纤维的线收缩率小、热导率低和使用温度高。
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：
所述玄武岩的化学成分是：SiO2含量≥45.5wt％，Al2O3含量≥13.7wt％，MgO含量≥10.9wt％，CaO含量≥9.6wt％，(Fe2O3+FeO)≤11.2wt％，(Na2O+K2O)≤3.5wt％；所述玄武岩的粒径为0.5～0.8mm。
所述废弃滑石为造纸脱墨制浆的固体废弃物，废弃滑石的化学成分是：SiO2含量≥57.9wt％，MgO含量≥28.5wt％，(Na2O+K2O)≤2.3wt％，IL≤4.7wt％；所述废弃滑石的粒径小于1.0mm。
所述暗镍蛇纹石的化学成分是：SiO2含量≥44.3wt％，MgO含量≥31.9wt％，(Na2O+K2O)≤1.5wt％，IL≤9.5wt％。NiO含量≥13.6wt％；所述暗镍蛇纹石的粒径小于0.074mm。
所述氧化铝的Al2O3含量≥99.5wt％；所述氧化铝的粒径小于0.088mm。
实施例1
一种玄武岩纤维及其制备方法。先以52.0～55.0wt％的玄武岩、40.0～43.0wt％的废弃滑石、1.5～2.1wt％的暗镍蛇纹石和2.7～3.3wt％的氧化铝为原料，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
本实施例制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收缩率为5.60～5.72，800℃条件下的热导率为0.111～0.116。
实施例2
一种玄武岩纤维及其制备方法。先以55.0～58.0wt％的玄武岩、37.0～40.0wt％的废弃滑石、2.1～2.7wt％的暗镍蛇纹石和2.1～2.7wt％的氧化铝为原料，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
本实施例制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收缩率为5.67～5.74，800℃条件下的热导率为0.107～0.114。
实施例3
一种玄武岩纤维及其制备方法。先以58.0～61.0wt％的玄武岩、34.0～37.0wt％的废弃滑石、2.7～3.3wt％的暗镍蛇纹石和1.5～2.1wt％的氧化铝为原料，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
本实施例制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收缩率为5.72～5.81，800℃条件下的热导率为0.105～0.110。
实施例4
一种玄武岩纤维及其制备方法。先以61.0～64.0wt％的玄武岩、31.0～34.0wt％的废弃滑石、3.3～3.9wt％的暗镍蛇纹石和0.9～1.5wt％的氧化铝为原料，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
本实施例制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收缩率为5.80～5.88，800℃条件下的热导率为0.103～0.109。
实施例5
一种玄武岩纤维及其制备方法。先以64.0～67.0wt％的玄武岩、28.0～31.0wt％的废弃滑石、3.9～4.5wt％的暗镍蛇纹石和0.3～0.9wt％的氧化铝为原料，混合均匀，得到混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
本实施例制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下加热的线收缩为5.87～5.92；800℃条件下的热导率为0.101～0.104。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式以玄武岩、废弃滑石、暗镍蛇纹石和氧化铝为原料，混匀，于电阻炉或电弧炉中升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维，故工艺简单、生产成本低。
2、本具体实施方式以玄武岩和废弃滑石为主要原料，解决了废弃滑石资源再生利用的问题，变废为宝，故生产成本低、环境友好和资源回收率高。
3、本具体实施方式成纤时熔体粘度变化平缓，成纤过程易于控制，具有很大的产业化前景。
4、本具体实施方式制备的玄武岩纤维经检测：1000℃条件下的线收缩率为5.60～5.92，800℃条件下的热导率为0.101～0.116。
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；所制备的玄武岩纤维的线收缩率小、热导率低和使用温度高。

Claims (6)

1.一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于先以52.0～67.0wt％的玄武岩、28.0～43.0wt％的废弃滑石、1.5～4.5wt％的暗镍蛇纹石和0.3～3.3wt％的氧化铝为原料，混合均匀，即得混合料；再将所述混合料置于电阻炉或电弧炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维的制备方法，其特征在于所述玄武岩的化学成分是：SiO2含量≥45.5wt％，Al2O3含量≥13.7wt％，MgO含量≥10.9wt％，CaO含量≥9.6wt％，(Fe2O3+FeO)≤11.2wt％，(Na2O+K2O)≤3.5wt％；所述玄武岩的粒径为0.5～0.8mm。
3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维的制备方法，其特征在于所述废弃滑石为造纸脱墨制浆的固体废弃物，废弃滑石的化学成分是：SiO2含量≥57.9wt％，MgO含量≥28.5wt％，(Na2O+K2O)≤2.3wt％，IL≤4.7wt％；所述废弃滑石的粒径小于1.0mm。
4.根据权利要求1所述的玄武岩纤维的制备方法，其特征在于所述暗镍蛇纹石的化学成分是：SiO2含量≥44.3wt％，MgO含量≥31.9wt％，(Na2O+K2O)≤1.5wt％，IL≤9.5wt％。NiO含量≥13.6wt％；所述暗镍蛇纹石的粒径小于0.074mm。
5.根据权利要求1所述的玄武岩纤维的制备方法，其特征在于所述氧化铝的Al2O3含量≥99.5wt％；所述氧化铝的粒径小于0.088mm。
6.一种玄武岩纤维，其特征在于所述玄武岩纤维是根据权利要求1～5项中任一项所述玄武岩纤维的制备方法所制备的玄武岩纤维。
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