CN110407477A - 一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法 - Google Patents

一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，该方法以玄武岩颗粒为主料，以硅酸钠粉末加水制成的水玻璃作为黏合剂，将配料均匀粘附在玄武岩颗粒的外表面上，使得配料与玄武岩颗粒粘接形成一个整体，不脱落，不分层，从而既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题，且达到了调节天然玄武岩的物化性能、稳定玄武岩纤维生产的作用。

Description

一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法
技术领域
本发明涉及玄武岩纤维制备技术领域，尤其是涉及一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法。
背景技术
玄武岩纤维(Continuous Basalt Fibre简称CBF)是以天然的玄武岩为原料，在熔窑中于1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。CBF采用单一的玄武岩料石来代替传统的采用昂贵的多组分原料所生产的各种玻璃纤维，并且能简化工艺，节约成本，无污染，是一种绿色环保节能的新型高科技纤维。
由于天然玄武岩熔体的拉丝温度(1270℃～1350℃)和析晶温度(1240℃～1270℃)比较接近，导致有的天然玄武岩石并不适合于生产连续玄武岩纤维，这极大限制了玄武岩纤维的生产原料范围。
为了解决上述问题，目前，现有技术中主要是采用向玄武岩中掺入5wt％～20wt％的用于对玄武岩改性以使其适于生产玄武岩纤维的配料，将玄武岩与用于改性的配料混掺。但是，由于玄武岩和配料的粒度和密度的不同而导致二者混合后容易分层，混合不均匀，为此，为了将二者能够混合均匀配料，利于窑炉的稳定生产，现有技术还进一步地将玄武岩石先破碎再粉磨成玄武岩粉末，将配料先破碎再粉磨成粉末状配料，玄武岩与配料的密度无法改变，可以通过调整玄武岩粉末与粉末状配料的粒径大小，使得二者的粒径大小相互搭配，来弥补二者的密度之间的差别，从而使得玄武岩粉末与粉末状配料能够实现混合均匀。
但是将玄武岩石与配料先破碎再粉磨成粉末也带来了新的问题，即将如此大量的破碎后的玄武岩石料与配料进行粉磨，需要专用的粉磨设备，还需要场地，还需要安排职工等等，导致生产成本显著增加，再者粉磨后制得的如此大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料，该玄武岩粉末与粉末状配料需要运输，需要搅拌混合，需要往窑炉中上料等等，在如此大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料的运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染。
因此，如何既能使玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又不需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低生产成本，且能解决上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，包括以下依次进行的步骤：
1)通过筛选除去玄武岩中的杂物；
2)将步骤1)筛选后的玄武岩进行烘干处理；
3)将步骤2)烘干后的玄武岩进行破碎处理，制得玄武岩颗粒；
4)将步骤3)破碎后制得的玄武岩颗粒、用于对玄武岩颗粒进行改性的配料以及硅酸钠粉末混合，所述配料为石英砂颗粒、锆英砂颗粒和氧化钇粉末中的一种、两种或者多种；
5)向步骤4)混合后得到的混合料中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后进行搅拌，经搅拌均匀后制得湿态混合料；
6)然后将步骤5)制得的湿态混合料进行干燥，干燥完成后制得干态混合料，干燥完成后配料被水玻璃的固化物粘附在玄武岩颗粒的外表面上；
7)将步骤6)制得的干态混合料加入玄武岩熔窑中先熔融再均化，完成后得到物化性能均一的熔液；
8)将步骤7)均化后的熔液通过铂铑合金漏板进行拉丝，完成后制得玄武岩纤维。
优选的，步骤1)中，所述玄武岩包括以下质量百分数的成分：14％～17％的Al2O3，4％～7％的Fe2O3，6％～8％的FeO，5％～8％的MgO，2％～9％的CaO，0.8％～2.5％的TiO2，1％～3.5％的Na2O，2％～4％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
优选的，步骤2)中，烘干处理为将筛选后的玄武岩在100℃～110℃下保温16h～20h。
优选的，步骤4)中，所述锆英砂颗粒包括以下质量百分数的成分：30％～33％的SiO2，0.15％～0.20％的Al2O3，0.20％～0.30％的Fe2O3，0～0.30％的FeO，0.01％～0.05％的MgO，0.1％～0.2％的CaO，0.20％～0.40％的TiO2，0.01％～0.05％的Na2O，0～0.05％的K2O，余量为ZrO2以及不可避免的杂质。
优选的，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒与锆英砂颗粒的粒径均为1mm～2mm，氧化钇粉末的粒径为0.088mm～1mm，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3；
玄武岩颗粒的质量:配料的质量＝(80～95):(5～20)；
所述硅酸钠粉末的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的2wt％～5wt％；
水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3wt％～10wt％。
优选的，步骤6)中，所述干燥为自然风干。
优选的，步骤7)中，先熔融再均化过程中熔液的温度为1450℃～1500℃。
优选的，步骤8)中，所述铂铑合金漏板中的熔液的温度控制在1320℃～1340℃。
本申请提供了一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，该方法以玄武岩颗粒为主料，以硅酸钠粉末加水制成的水玻璃作为黏合剂，将配料均匀粘附在玄武岩颗粒的外表面上，使得配料与玄武岩颗粒粘接形成一个整体，不脱落，不分层，从而既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题，且达到了调节天然玄武岩的物化性能、稳定玄武岩纤维生产的作用。
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，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，包括以下依次进行的步骤：
1)通过筛选除去玄武岩中的杂物；
2)将步骤1)筛选后的玄武岩进行烘干处理；
3)将步骤2)烘干后的玄武岩进行破碎处理，制得玄武岩颗粒；
4)将步骤3)破碎后制得的玄武岩颗粒、用于对玄武岩颗粒进行改性的配料以及硅酸钠粉末混合，所述配料为石英砂颗粒、锆英砂颗粒和氧化钇粉末中的一种、两种或者多种；
5)向步骤4)混合后得到的混合料中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后进行搅拌，经搅拌均匀后制得湿态混合料；
6)然后将步骤5)制得的湿态混合料进行干燥，干燥完成后制得干态混合料，干燥完成后配料被水玻璃的固化物粘附在玄武岩颗粒的外表面上；
7)将步骤6)制得的干态混合料加入玄武岩熔窑中先熔融再均化，完成后得到物化性能均一的熔液；
8)将步骤7)均化后的熔液通过铂铑合金漏板进行拉丝，完成后制得玄武岩纤维。
本申请之所以先把玄武岩颗粒、用于改性的配料以及硅酸钠粉末混合后再加水，把硅酸钠粉末与水分开先后加，而不是先把硅酸钠粉末溶于水制成水玻璃然后向玄武岩颗粒与配料的混合物中直接加水玻璃，其原因是：玄武岩颗粒、用于改性的配料以及硅酸钠粉末由于同是固态的导致会更容易混合且混合得更均匀，固态的、粉末状的硅酸钠粉末比液态的水玻璃会更均匀地与玄武岩颗粒以及配料混合在一起。
实施例2，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤1)中，所述玄武岩包括以下质量百分数的成分：14％～17％的Al2O3，4％～7％的Fe2O3，6％～8％的FeO，5％～8％的MgO，2％～9％的CaO，0.8％～2.5％的TiO2，1％～3.5％的Na2O，2％～4％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
实施例3，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤2)中，烘干处理为将筛选后的玄武岩在100℃～110℃下保温16h～20h。
实施例4，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤4)中，所述锆英砂颗粒包括以下质量百分数的成分：30％～33％的SiO2，0.15％～0.20％的Al2O3，0.20％～0.30％的Fe2O3，0～0.30％的FeO，0.01％～0.05％的MgO，0.1％～0.2％的CaO，0.20％～0.40％的TiO2，0.01％～0.05％的Na2O，0～0.05％的K2O，余量为ZrO2以及不可避免的杂质。
实施例5，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒与锆英砂颗粒的粒径均为1mm～2mm，氧化钇粉末的粒径为0.088mm～1mm，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3；
玄武岩颗粒的质量:配料的质量＝(80～95):(5～20)；
所述硅酸钠粉末的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的2wt％～5wt％；
水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3wt％～10wt％。
实施例6，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤6)中，所述干燥为自然风干。
实施例7，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤7)中，先熔融再均化过程中熔液的温度为1450℃～1500℃。
实施例8，在上述实施例的基础上，进一步优选的，步骤8)中，所述铂铑合金漏板中的熔液的温度控制在1320℃～1340℃。
本申请为解决上述技术问题的理论依据：
1)水玻璃
为了减少玄武岩和配料由于粒度和密度的不同而导致的分层，以水玻璃为黏合剂将玄武岩颗粒和配料黏合成一定尺寸的整体。水玻璃是一种硅酸盐的水溶液。该硅酸盐的化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为硅酸盐的模数。
在钠、钾、锂、铵四种离子的硅酸盐中，以硅酸钠最为价廉和易得，且其粘接性、粘接强度和成膜能力也较好。因此，本发明采用硅酸钠的水溶液(水玻璃)作为黏合剂。硅酸钠的模数n越大，硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解，随着n值的增大，硅酸钠的水溶液(水玻璃)的粘接强度增大，但硅酸钠的耐水性提高，不易在水中溶解，综合考虑本发明选择n为1.5～3。
2)玄武岩纤维的拉丝温度
以水玻璃为黏合剂将玄武岩颗粒和配料黏合起来的同时也改变了玄武岩颗粒的化学成分，化学成分的改变反映到生产工艺中最大的影响是拉丝温度的变化。玄武岩纤维的拉丝温度是一个区域，其温度范围视拉丝工艺不同而有不同。在对纤维成形时的漏嘴下的丝根进行强制冷却时，玄武岩纤维的拉丝温度为当玄武岩熔液的粘度范围为102.5～103dPa·S时的玄武岩熔液的温度范围，不采用强制冷却时，玄武岩纤维的拉丝温度为当玄武岩熔液的粘度范围为103.2～103.6dPa·S时的玄武岩熔液的温度范围。
通常玄武岩纤维的拉丝粘度取103dPa·S，即玄武岩纤维的拉丝温度为玄武岩熔体粘度为103dPa·S时的温度。因此，在拉丝工艺已定的前提下，控制玄武岩熔体的粘度也就控制了玄武岩纤维的拉丝温度。
玄武岩熔体的析晶温度为1240～1270℃，为了保证拉丝作业的正常进行，工艺要求拉丝温度要高于析晶温度40～50℃，即玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃。
3)玄武岩熔体的粘度
通过理论分析和生产实践，已确定了玄武岩熔体粘度与其化学成分的关系式为：
公式中，为粘度，单位为dPa·S；T为热力学温度，单位为K；S为“阿仑尼乌斯”斜率，它与熔体的成分有关，即：
公式中，Xi为某氧化物分子分数；为SiO2分子分数；为某氧化物“阿仑尼乌斯”截距，其数值为：AlO2(Al2O3分子数的2倍)＝6.7，CaO、TiO2＝4.5，MgO、FeO(Fe2O3分子数的2倍)＝3.4，K2O、Na2O、Li2O＝2.8。
通过上述公式可以计算出熔液粘度为103dPa·S时的温度即为拉丝温度值。
本发明对上述方法中未提及的处理设备及工艺参数没有限制，采用本技术领域内技术人员熟知的处理设备及工艺参数即可。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例9
81wt％的1号玄武岩颗粒+19wt％的石英砂颗粒，模数为2.5的硅酸钠粉末的添加质量占上述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3％，水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的8wt％，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒的粒径为1mm～2mm。
一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，包括以下依次进行的步骤：
1)通过筛选除去玄武岩中的杂物；
2)将步骤1)筛选后的玄武岩进行烘干处理；
步骤2)中，烘干处理为将筛选后的玄武岩在100℃～110℃下保温16h；
3)将步骤2)烘干后的玄武岩进行破碎处理，制得玄武岩颗粒；
4)将步骤3)破碎后制得的玄武岩颗粒、用于改性的配料以及硅酸钠粉末混合；
5)向步骤4)混合后得到的混合料中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后进行搅拌，经搅拌均匀后制得湿态混合料；
6)然后将步骤5)制得的湿态混合料进行自然风干，干燥完成后制得干态混合料，干燥完成后配料被水玻璃的固化物粘附在玄武岩颗粒的外表面上；
7)将步骤6)制得的干态混合料加入玄武岩熔窑中先熔融再均化，先熔融再均化过程中熔液的温度为1460℃～1480℃，完成后得到物化性能均一的熔液；
8)将步骤7)均化后的熔液通过铂铑合金漏板进行拉丝，所述铂铑合金漏板中的熔液的温度控制在1330℃～1340℃，完成后制得玄武岩纤维。
实施例9中的1号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量如表1所示：
表1实施例9中的1号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量
实施例9中，经计算，1号玄武岩的拉丝温度为1104℃(当玄武岩熔液的粘度为103dPa·S时的玄武岩熔液的温度)，不能满足玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求，无法满足正常生产需要；实施例9以水玻璃为黏合剂，将石英砂颗粒均匀粘附在1号玄武岩颗粒上，达到了将玄武岩改性的目的，经计算混合干燥后制得的干态混合料的拉丝温度达到了1317℃，能满足制备玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求。经配料改性后，实施例9制得的玄武岩纤维的最高使用温度达到了580℃，耐碱性达到了82.5％(耐碱性指纤维在2mol/L的NaOH溶液中浸泡72h后的残留质量)。
实施例9既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题。
实施例10
采用90wt％的2号玄武岩矿石+10wt％的石英砂，模数为2.5的硅酸钠粉末的添加质量占上述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的2.5％，水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的6wt％，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒的粒径为1mm～2mm。
实施例10中的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法与实施例9中的方法相同。
实施例10中的2号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量如表2所示：
表2实施例10中的2号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量
实施例10中，经计算，2号玄武岩的拉丝温度为1209℃(当玄武岩熔液的粘度为103dPa·S时的玄武岩熔液的温度)，不能满足玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求，无法满足正常生产需要；实施例10以水玻璃为黏合剂，将石英砂颗粒均匀粘附在2号玄武岩颗粒上，达到了将玄武岩改性的目的，经计算混合干燥后制得的干态混合料的拉丝温度达到了1315℃，能满足制备玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求。经配料改性后，实施例10制得的玄武岩纤维的最高使用温度达到了600℃，耐碱性达到了83.5％(耐碱性指纤维在2mol/L的NaOH溶液中浸泡72h后的残留质量)。
实施例10既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题。
实施例11
采用95wt％的3号玄武岩矿石+5wt％的石英砂，模数为2.5的硅酸钠粉末的添加质量占上述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的2％，水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的4wt％，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒的粒径为1mm～2mm。
实施例11中的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法与实施例9中的方法相同。
实施例11中的3号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量如表3所示：
表3实施例11中的3号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量
实施例11中，经计算，3号玄武岩的拉丝温度为1273℃(当玄武岩熔液的粘度为103dPa·S时的玄武岩熔液的温度)，不能满足玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求，无法满足正常生产需要；实施例11以水玻璃为黏合剂，将石英砂颗粒均匀粘附在3号玄武岩颗粒上，达到了将玄武岩改性的目的，经计算混合干燥后制得的干态混合料的拉丝温度达到了1320℃，能满足制备玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求。经配料改性后，实施例11制得的玄武岩纤维的最高使用温度达到了650℃，耐碱性达到了84％(耐碱性指纤维在2mol/L的NaOH溶液中浸泡72h后的残留质量)。
实施例11既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题。
实施例12
通过本发明，以玄武岩颗粒为主料，以水玻璃为黏合剂，将配料均匀粘附在玄武岩颗粒上，还可以达到调节天然玄武岩颗粒的物化性能，生产特种玄武岩纤维的目的。
由于稀土元素的离子半径较Al3+、Si4+大很多，稀土离子迁移遇到的阻力较大，而且由于稀土离子其自身的体积较大，对Al3+、Si4+等其他离子迁移也有阻碍作用，因此，向玄武岩中添加稀土氧化物能够增加玄武岩纤维的高温稳定性，提高纤维的使用温度。
另一方面，稀土氧化物的掺入量也不能过高，因为掺入量较高时，由于稀土离子较大的尺寸会导致较多结构缺陷的形成，这反而会对物质迁移产生积极作用，加速相变或是析晶的进程，降低玄武岩纤维的高温稳定性。综合考虑，稀土氧化物的添加量为1wt％～5wt％。
为此，通过本发明提供的方法可以生产耐高温玄武岩纤维。实施例12采用92wt％的3号玄武岩颗粒+5wt％的石英砂颗粒+3wt％氧化钇粉末(Y2O3)，模数为2.5的硅酸钠粉末的添加质量占上述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3％，水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的5wt％，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒的粒径为1mm～2mm，氧化钇粉末的粒径为0.088mm～1mm。
实施例12中的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法与实施例9中的方法相同。
实施例12中的3号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、氧化钇粉末、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量如表4所示：
表4实施例12中的3号玄武岩颗粒、石英砂颗粒、氧化钇粉末、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量
实施例12中，经计算，3号玄武岩的拉丝温度为1273℃(当玄武岩熔液的粘度为103dPa·S时的玄武岩熔液的温度)，不能满足玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求，无法满足正常生产需要；实施例12以水玻璃为黏合剂，将石英砂颗粒与氧化钇粉末均匀粘附在3号玄武岩颗粒上，达到了将玄武岩改性的目的，经计算混合干燥后制得的干态混合料的拉丝温度达到了1322℃，能满足制备玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求。经配料改性后，实施例12制得的玄武岩纤维的最高使用温度达到了700℃，是一种耐高温玄武岩纤维，耐碱性达到了85％(耐碱性指纤维在2mol/L的NaOH溶液中浸泡72h后的残留质量)。
实施例12既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题。
实施例13
玄武岩纤维属于硅酸盐纤维，硅酸盐纤维受碱侵蚀的过程是纤维硅氧四面体网络结构中硅氧骨架被破坏的过程，含ZrO2的硅酸盐纤维在碱侵蚀过程中形成了一层富锆的保护膜，这层致密膜减慢了浸出物和介质的扩散速率，减缓了侵蚀速度，因而显著提高了硅酸盐纤维的耐碱性。
为此，通过本发明提供的方法可以生产耐碱玄武岩纤维。实施例3采用95wt％的3号玄武岩矿石+5wt％锆英砂，模数为2.5的硅酸钠粉末的添加质量占上述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3％，水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的4wt％，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，锆英砂颗粒的粒径为1mm～2mm。
实施例13中的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法与实施例9中的方法相同。
实施例13中的3号玄武岩颗粒、锆英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量如表5所示：
表5实施例13中的3号玄武岩颗粒、锆英砂颗粒、硅酸钠粉末以及制得的干态混合料的成分及其含量
实施例13中，经计算，3号玄武岩的拉丝温度为1273℃(当玄武岩熔液的粘度为103dPa·S时的玄武岩熔液的温度)，不能满足玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求，无法满足正常生产需要；实施例13以水玻璃为黏合剂，将锆英砂颗粒均匀粘附在3号玄武岩颗粒上，达到了将玄武岩改性的目的，经计算混合干燥后制得的干态混合料的拉丝温度达到了1325℃，能满足制备玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃的要求。经配料改性后，实施例13制得的玄武岩纤维的最高使用温度达到了660℃，耐碱性达到了88％(耐碱性指纤维在2mol/L的NaOH溶液中浸泡72h后的残留质量)。
实施例13既使得玄武岩与用于改性的配料混掺混合均匀，利于均匀配料与窑炉的稳定生产，又无需将玄武岩与配料粉磨成粉末，降低了生产成本，且解决了上述大吨位的玄武岩粉末与粉末状配料在运输、搅拌混合以及上料等等过程中存在严重的粉尘污染问题。
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。

Claims (8)

1.一种采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：
1)通过筛选除去玄武岩中的杂物；
2)将步骤1)筛选后的玄武岩进行烘干处理；
3)将步骤2)烘干后的玄武岩进行破碎处理，制得玄武岩颗粒；
4)将步骤3)破碎后制得的玄武岩颗粒、用于对玄武岩颗粒进行改性的配料以及硅酸钠粉末混合，所述配料为石英砂颗粒、锆英砂颗粒和氧化钇粉末中的一种、两种或者多种；
5)向步骤4)混合后得到的混合料中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后进行搅拌，经搅拌均匀后制得湿态混合料；
6)然后将步骤5)制得的湿态混合料进行干燥，干燥完成后制得干态混合料，干燥完成后配料被水玻璃的固化物粘附在玄武岩颗粒的外表面上；
7)将步骤6)制得的干态混合料加入玄武岩熔窑中先熔融再均化，完成后得到物化性能均一的熔液；
8)将步骤7)均化后的熔液通过铂铑合金漏板进行拉丝，完成后制得玄武岩纤维。
2.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤1)中，所述玄武岩包括以下质量百分数的成分：14％～17％的Al2O3，4％～7％的Fe2O3，6％～8％的FeO，5％～8％的MgO，2％～9％的CaO，0.8％～2.5％的TiO2，1％～3.5％的Na2O，2％～4％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤2)中，烘干处理为将筛选后的玄武岩在100℃～110℃下保温16h～20h。
4.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤4)中，所述锆英砂颗粒包括以下质量百分数的成分：30％～33％的SiO2，0.15％～0.20％的Al2O3，0.20％～0.30％的Fe2O3，0～0.30％的FeO，0.01％～0.05％的MgO，0.1％～0.2％的CaO，0.20％～0.40％的TiO2，0.01％～0.05％的Na2O，0～0.05％的K2O，余量为ZrO2以及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，玄武岩颗粒的粒径为3mm～5mm，石英砂颗粒与锆英砂颗粒的粒径均为1mm～2mm，氧化钇粉末的粒径为0.088mm～1mm，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3；
玄武岩颗粒的质量:配料的质量＝(80～95):(5～20)；
所述硅酸钠粉末的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的2wt％～5wt％；
水的添加质量占所述玄武岩颗粒的质量与配料的质量的加和的3wt％～10wt％。
6.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤6)中，所述干燥为自然风干。
7.根据权利要求1所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤7)中，先熔融再均化过程中熔液的温度为1450℃～1500℃。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的采用改性的玄武岩生产玄武岩纤维的方法，其特征在于，步骤8)中，所述铂铑合金漏板中的熔液的温度控制在1320℃～1340℃。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106396448A (zh) * 2016-09-14 2017-02-15 四川力久云智知识产权运营有限公司 一种水泥基材料增强玄武岩纤维专用浸润剂及其制备方法
CN109956675A (zh) * 2019-04-19 2019-07-02 山东聚源玄武岩纤维股份有限公司 一种玄武岩纤维的制备方法
CN110156336A (zh) * 2019-07-02 2019-08-23 山东聚源玄武岩纤维股份有限公司 一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106396448A (zh) * 2016-09-14 2017-02-15 四川力久云智知识产权运营有限公司 一种水泥基材料增强玄武岩纤维专用浸润剂及其制备方法
CN109956675A (zh) * 2019-04-19 2019-07-02 山东聚源玄武岩纤维股份有限公司 一种玄武岩纤维的制备方法
CN110156336A (zh) * 2019-07-02 2019-08-23 山东聚源玄武岩纤维股份有限公司 一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法

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