CN110590170A - 一种粉煤灰基无机纤维及其制备方法 - Google Patents
一种粉煤灰基无机纤维及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供一种粉煤灰基无机纤维及其制备方法，涉及无机纤维制备技术领域。粉煤灰基无机纤维主要是由生料熔融、拉丝形成，生料包括粉煤灰、石英砂和添加剂，生料的化学成分中，SiO2和Al2O3的质量之和占生料总质量的60％～80％，Al2O3的质量大于CaO和MgO的质量之和，CaO的质量占生料总质量的5％～14％，MgO的质量占生料总质量的3％～10％，Na2O和K2O的质量之和占生料总质量的1％～6％。制备方法是将生料混合熔融，制成熟料液，然后进行淬灭得到熟料；将熟料进行拉丝。粉煤灰基无机纤维及其制备方法，制得的无机纤维强度高，应用广泛，实现粉煤灰等固体废弃物的绿色高值化利用。
Description
技术领域
本申请涉及无机纤维制备技术领域，具体而言，涉及一种粉煤灰基无机纤维及其制备方法。
背景技术
粉煤灰是煤粉锅炉中排出的烟气中的细微粉末，粉煤灰呈灰褐色，通常为球状颗粒，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO等。据不完全统计，全球电厂每年产生的废弃粉煤灰超过50亿吨，粉煤灰作为废弃物不仅占用大量土地资源，且对环境污染严重。
目前，我国粉煤灰的利用途径主要在筑路、填坑，土壤改良，水泥和砖类建材，一般陶瓷，提取金属铝，提取空心微珠等领域，对粉煤灰的资源化利用程度不高，创造经济价值不大。为了进一步提高粉煤灰的应用附加值，出现了一些利用粉煤灰制备纤维的技术，但是现有采用粉煤灰制得的纤维强度较低，导致应用受到限制。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种粉煤灰基无机纤维及其制备方法，制得的无机纤维强度高，应用广泛，实现粉煤灰等固体废弃物的绿色高值化利用。
第一方面，本申请实施例提供了一种粉煤灰基无机纤维，其主要是由生料熔融、拉丝形成，生料包括粉煤灰、石英砂和添加剂，生料的化学成分中，SiO2和Al2O3的质量之和占生料总质量的60％～80％，SiO2和Al2O3的质量比为2.5：1～3.5：1，Al2O3的质量大于CaO和MgO的质量之和，CaO的质量占生料总质量的5％～14％，MgO的质量占生料总质量的3％～10％，Na2O和K2O的质量之和占生料总质量的1％～6％，Na2O和K2O的质量比为3：1～6：1。
在上述技术方案中，为了能够制得细而长的连续无机纤维，且其具有强度高、耐腐蚀、耐高温、吸波、吸声及良好的绝缘性等多重优异性能，需要控制生料的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物，且各化学组分需按照合理配比。
具体地，本申请采用的主要原料为粉煤灰和石英砂，其中粉煤灰提供主要的SiO2、Al2O3及部分Fe2O3、CaO、MgO等化学组分，石英砂用于控制生料中SiO2的含量范围及SiO2与Al2O3的质量比。SiO2和Al2O3作为无机纤维的硅铝骨架的核心结构，构成纤维的结构网络，有助于粉煤灰形成无机纤维，尤其是形成连续无机纤维，保证纤维的化学稳定性和优异的力学性能，同时提高纤维的耐酸性，因此，本申请中的SiO2和Al2O3的质量控制为：SiO2和Al2O3的质量之和占生料总质量的60％～80％，SiO2与Al2O3的质量比为2.5：1～3.5：1。另外，K、Na、Ca、Mg等金属氧化物的阳离子可进入到结构网络的空隙，从而有利于SiO2从晶相向非晶相转变，使生料能够形成玻璃体的熟料，在拉丝过程中无析晶现象产生，便于形成长纤维，且提高纤维的耐碱性能，故Al2O3的质量大于CaO和MgO的质量之和，且CaO的质量占生料总质量的5％～14％，MgO的质量占生料总质量的3％～10％，碱金属氧化物Na2O和K2O的质量之和占生料总质量的1％～6％。为了进一步提高纤维的耐水性、耐酸碱性以及纤维的力学性能，其K含量不易过高，主要通过控制Na2O-MO-SiO2体系(MO代表其他金属氧化物)，故Na2O与K2O的质量比为3：1～6：1。
在一种可能的实现方式中，生料的化学成分中，Fe2O3的质量占生料总质量的2％～15％，FeO的质量占生料总质量的2％～15％；可选地，MnO2的质量占生料总质量的0.5％～2％，TiO2的质量占生料总质量的0.5％～2％。
在上述技术方案中，为了提高纤维的耐高温性，同时具有一定的吸波性能，需要引入二价铁，粉煤灰提供部分Fe2O3，故控制Fe2O3和FeO的质量分别占生料总质量的2％～15％和2％～15％。进一步可选地，为了制备直径小于12μm长纤维，需要引入TiO2，以增强长纤维表面张力和表面延展性，TiO2质量占比控制为0.5％～2％。由于以粉煤灰为主要原料制备无机纤维时，其纤维表面张力差，不利于长纤维的形成，故在原料中引入MnO2以提高熔融拉丝过程中纤维的表面张力和粘度，有利于长纤维的形成和成品率的提高，故控制MnO2的质量占生料总质量的0.5～2％。
在一种可能的实现方式中，添加剂选自废玻璃、生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉中的至少一种。
在上述技术方案中，通过废玻璃可引入碱金属氧化物Na2O和K2O，提高纤维的耐腐蚀性和防水性。通过生石灰和/或方镁石可控制生料中CaO和MgO的含量范围，从而有助于生料的融化，降低拉丝熟料液的黏度便于形成细长纤维，同时提高纤维的耐酸性。通过磁铁矿可引入Fe2O3和FeO，从而提高纤维的强度和耐高温性，同时赋予纤维一定的吸声和吸波特性。通过锰渣可引入MnO2，有助于提高纤维的表面张力和高温稳定性，从而有利于形成长纤维。通过加入钛白粉引入Ti2O，有助于制备直径小的连续长纤维。因此不同添加剂中所含的CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O、MnO2、Ti2O等金属氧化物均可作为性能调节剂，以赋予粉煤灰基无机纤维特殊的性能特征。
在一种可能的实现方式中，按质量百分数计，生料包括：粉煤灰50％～90％，石英砂3％～15％，废玻璃2％～30％，生石灰0～10％，磁铁矿1％～8％，方镁石1％～8％、锰渣0～5％和钛白粉0～5％。
在上述技术方案中，根据对生料中各化学成分要求及各主要原料、添加剂的化学成分分析结果，本申请采用粉煤灰、石英砂为主要原料，废玻璃、生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉为添加剂，并按照一定配比组成生料，制备无机纤维，尤其是连续无机纤维。具体地，本申请是以工业固废粉煤灰和石英砂为主要原料，并添加废玻璃、生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉，根据无机晶相结构分析参数，调整合理的无定型态组分比例，发挥各原料中无机化学成分的作用，增强纤维的连续性、耐腐蚀性、耐高温性，高强度以及吸声、吸波等性能，为粉煤灰等工业固废的绿色高值化利用开辟了新途径。
在一种可能的实现方式中，按质量百分数计，生料包括：粉煤灰60％～80％，石英砂4％～10％，废玻璃6％～20％，生石灰3～5％，磁铁矿1％～5％，方镁石2％～5％、锰渣0～3％和钛白粉0～3％。
在上述技术方案中，本申请采用特定配比的原料组成生料，严格控制其中各化学成分的含量范围，从而实现制得的纤维的多重优异性能。
在一种可能的实现方式中，无机纤维的直径为6～25μm。
在上述技术方案中，控制无机纤维的直径为6～25μm，能够保证纤维的连续性。
第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面提供的粉煤灰基无机纤维的制备方法，其包括以下步骤：
将生料混合熔融，制成熟料液，然后进行淬灭得到熟料；将熟料进行拉丝。
在上述技术方案中，将生料混合熔融制成熟料液，淬灭得到熟料，再进行拉丝，保证能够形成连续长纤维，并通过控制生料中各化学成分的含量，保证纤维的优异性能。
在一种可能的实现方式中，采用高温熔料炉进行熔融，可选地，熔融的条件为：升温程序为4-10段，升温温度段为25～1600℃，升温速度为3～10℃/min，升温时间为3～9h；保温温度为1300～1600℃，保温时间为1～3h。
在上述技术方案中，将生料混合放入高温熔料炉内，按照设定的升温程序进行升温熔融，能够熔制成均匀的玻璃体熟料液。
在一种可能的实现方式中，采用拉丝窑炉进行拉丝，可选地，拉丝的条件为：拉丝漏板的孔数为1～2000孔，拉丝漏板的运行温度为1100～1400℃；拉丝窑炉的运行温度为1300～1600℃。
在上述技术方案中，将熟料加入到拉丝窑炉中，按照一定的参数条件进行拉丝，能够得到高强度连续无机纤维。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的粉煤灰基无机纤维及其制备方法进行具体说明。
本申请实施例提供了一种粉煤灰基无机纤维，其主要是由生料熔融、拉丝形成，生料的化学成分中，SiO2和Al2O3的质量之和占生料总质量的60％～80％，SiO2和Al2O3的质量比为2.5：1～3.5：1，Al2O3的质量大于CaO和MgO的质量之和，CaO的质量占生料总质量的5％～14％，MgO的质量占生料总质量的3％～10％，Na2O和K2O的质量之和占生料总质量的1％～6％，Na2O和K2O的质量比为3：1～6：1。另外，生料的其他化学成分中，Fe2O3的质量占生料总质量的2％～15％，FeO的质量占生料总质量的2％～15％，MnO2的质量占生料总质量的0.5％～2％，TiO2的质量占生料总质量的0.5％～2％。在本申请一些可选的实施例中，生料的化学成分及质量含量包括：SiO2的质量含量为47％～57％，比如为47％、50％、52％、53％、55％、57％或上述任意两个点值之间的中间值；Al2O3的质量含量为13％～23％，比如为13％、15％、17％、19％、20％、22％、23％或上述任意两个点值之间的中间值；CaO的质量含量为5％～14％，比如为5％、6％、9％、11％、14％或上述任意两个点值之间的中间值；MgO的质量含量为3％～10％，比如为3％、5％、7％、8％、10％或上述任意两个点值之间的中间值；Na2O的质量含量为0.86％～4.5％，比如为0.86％、1％、1.5％、2％、3.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或上述任意两个点值之间的中间值；K2O的质量含量为0.14％～1.5％，比如为0.14％、0.3％、0.4％、0.7％、1％、1.3％、1.5％或上述任意两个点值之间的中间值；Fe2O3的质量含量为2％～15％，比如为2％、5％、7％、10％、12％、15％或上述任意两个点值之间的中间值；FeO的质量含量为2％～15％，比如为2％、5％、7％、10％、12％、15％或上述任意两个点值之间的中间值；MnO2的质量含量为0.5％～2％，比如为0.5％、1％、1.5％、2％或上述任意两个点值之间的中间值；TiO2的质量含量为0.5％～2％，比如为0.5％、1％、1.5％、2％或上述任意两个点值之间的中间值；同时满足Al2O3的质量含量大于CaO和MgO的质量含量之和。
为了实现上述各化学成分的引入和含量控制，以及实现固体废弃物的绿色高值化利用，生料包括粉煤灰、石英砂和添加剂，添加剂一般选自废玻璃、生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉中的至少一种。
需要说明的是，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要氧化物化学成分包括：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。因为不同来源(比如不同电厂所产生)的粉煤灰主要氧化物化学成分含量具有差异性，所以通常只对生料中的化学成分进行控制，而不局限使用特定来源的粉煤灰。本申请所采用的粉煤灰通常为常规粉煤灰，具体地，粉煤灰中的SiO2的质量含量为40％～60％、Al2O3的质量含量为20％～30％、Fe2O3的质量含量为5％～10％、CaO的质量含量为10％～15％、MgO的质量含量为2％～2.5％、K2O的质量含量为2％～2.5％、Na2O的质量含量为1％～2％。
石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，通常情况下，本申请采用的石英砂中的SiO2的质量含量为70％～90％、Fe2O3的质量含量为5％～15％。
通常情况下，本申请采用的废玻璃中主要氧化物化学成分为SiO2的质量含量为50％～60％、Fe2O3的质量含量为6％～16％、CaO的质量含量为5％～10％、MgO的质量含量为2％～4％、Na2O的质量含量为10％～15％。
本申请采用的其他原料：生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉采用市售的常规产品即可。
根据本申请对生料中各化学成分要求及各原料、添加剂的化学成分分析，本申请中的生料按质量百分数计包括：粉煤灰50％～90％，石英砂3％～15％，废玻璃2％～30％，生石灰0～10％，磁铁矿1％～8％，方镁石1％～8％，锰渣0～5％和钛白粉0～5％。在一些可选的实施例中，生料按质量百分数计包括：粉煤灰60％～80％，石英砂4％～10％，废玻璃6％～20％，生石灰3～5％，磁铁矿1％～5％，方镁石2％～5％，锰渣0～3％和钛白粉0～3％。
本实施例中，无机纤维的直径为6～25μm。比如无机纤维的直径为6μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、15μm、17μm、18μm、20μm、22μm、23μm或25μm。
本申请实施例还提供了一种上述的粉煤灰基无机纤维的制备方法，其包括以下步骤：
(1)为了使各原料(主要原料和添加剂)能够均匀混合组成生料，并在后续加工中能够熔制成均匀的玻璃体熟料液，需要先将各主要原料和添加剂进行破碎研磨，再根据上述生料的配方设计，进行混合配料，得到混合生料。
(2)将混合生料熔融，制成熟料液，然后进行淬灭得到熟料，具体可以是将混合生料装入坩埚中放入RJ-4-8K高温熔料炉内，按照设定的升温程序进行升温熔融，熔制成均匀的玻璃体熟料液，然后用冷水进行淬灭，得到预熔玻璃体熟料。可选地，熔融的条件为：升温程序为4-10段，升温温度段为25～1600℃，升温速度为3～10℃/min，升温时间为3～9h；保温温度为1300～1600℃，保温时间为1～3h。
(3)将熟料进行拉丝，具体是将预熔玻璃体熟料加入到JT-S50连续纤维熟料拉丝试验设备拉丝窑炉中进行拉丝，得到高强度连续无机纤维。可选地，拉丝的条件为：拉丝漏板的孔数为1～2000孔，拉丝漏板的运行温度为1100～1400℃；拉丝窑炉的运行温度为1300～1600℃。
(4)通过拉丝漏板的高温连续纤维进行空气冷却后，再经过浸润装置进行表面浸润剂涂装，经过缠丝装置进行绕丝，绕丝至一定重量的缠丝轴后，剪断入库保存。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
本申请实施例使用的粉煤灰由宁夏某电厂提供，其主要化学成分分析见表1(以质量百分数计)。
表1粉煤灰的主要化学成分(wt％)
| 化学成分 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O |
| 含量 | 47.08 | 24.022 | 7.27 | 12.96 | 2.32 | 2.24 | 1.72 |
本申请实施例使用的石英砂和废玻璃的主要化学成分分析见表2(以质量分数计)；本申请实施例使用的其他添加剂的主要化学成分分析见表3(以质量分数计)。
表2石英砂和废玻璃的主要化学成分(wt％)
| SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | M<sub>g</sub>O | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O | |
| 石英砂 | 81.07 | 0.54 | 10.42 | 0.09 | 0.11 | 0.15 | 0.09 |
| 废玻璃 | 57.56 | 0.70 | 11.12 | 7.22 | 3.04 | 0.20 | 12.81 |
实施例1
本实施例提供一种连续无机纤维，其采用以下制备方法制得：
根据主要原料和添加剂的各化学成分分析结果，其生料中的主要原料和添加剂的质量百分数分别为：粉煤灰60％，石英砂10％，废玻璃19％，生石灰5％，磁铁矿3％，方镁石2％，锰渣1％。
将上述主要原料和添加剂进行混合配料得到混合生料，然后将混合生料装入坩埚后放入高温熔料炉内进行程序升温，升温最终预熔融温度控制为1350℃，所经历的熔融时间为5h，然后在1350℃的温度条件下保温时间为3h，熔制成均匀的玻璃体熟料液，进行淬火，得到预融玻璃体熟料。
再将预熔玻璃体熟料加入到连续纤维熟料拉丝设备窑炉中进行熔融拉丝，熔融拉丝设备采用拉丝漏板孔数为50孔，拉丝熔炉运行温度控制为1380℃，拉丝漏板运行温度控制为1220℃，拉丝速度7m/s。
通过拉丝漏板的高温长纤维进行空气冷却后，再经过浸润装置进行表面浸润剂涂装，得到连续无机纤维，经过下部的缠丝装置进行绕丝，绕丝至一定重量的缠丝轴后，剪断入库保存。
依据标准GB/T7690.3-2013对连续无机纤维进行测试，其主要性能测试结果见表3。
表3连续无机纤维的部分性能测试结果
| 项目 | 数值 |
| 单丝直径 | 9μm |
| 断裂强度 | 0.51N/tex |
| 断裂伸长率 | 2.4％ |
| 熔点 | 1360℃ |
| 耐酸性(2mol/L H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>，5h) | 质量损失：0.95％ |
| 耐碱性(2mol/L NaCl，5h) | 质量损失：2.31％ |
| 电阻率(表面) | ＞1×1012Ω |
| 吸水率 | 1.15％ |
实施例2
本实施例提供一种连续无机纤维，其采用以下制备方法制得：
根据主要原料和添加剂的各化学成分分析结果，其生料中的主要原料和添加剂的质量百分数分别为：粉煤灰70％，石英砂5％，废玻璃15％，生石灰4％，磁铁矿2％，方镁石4％，锰渣0％。
将上述主要原料和添加剂进行混合配料得到混合生料，然后将混合生料装入坩埚后放入高温熔料炉内进行程序升温，升温最终预熔融温度控制为1450℃，所经历的熔融时间为3h，然后在1450℃的温度条件下保温时间为2h，熔制成均匀的玻璃体熟料液，进行淬火，得到预融玻璃体熟料。
再将预熔玻璃体熟料加入到连续纤维熟料拉丝设备窑炉中进行熔融拉丝，熔融拉丝设备采用拉丝漏板孔数为50孔，拉丝熔炉运行温度控制为1420℃，拉丝漏板运行温度控制为1250℃，拉丝速度5.0m/s。
通过拉丝漏板的高温长纤维进行空气冷却后，再经过浸润装置进行表面浸润剂涂装，得到连续无机纤维，经过下部的缠丝装置进行绕丝，绕丝至一定重量的缠丝轴后，剪断入库保存。
依据标准GB/T7690.3-2013对连续无机纤维进行测试，其主要性能测试结果见表4。
表4连续无机纤维的部分性能测试结果
| 项目 | 数值 |
| 单丝直径 | 11μm |
| 断裂强度 | 0.53N/tex |
| 断裂伸长率 | 2.2％ |
| 熔点 | 1350℃ |
| 耐酸性(2mol/L H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>，5h) | 质量损失：0.88％ |
| 耐碱性(2mol/L NaCl，5h) | 质量损失：2.22％ |
| 电阻率(表面) | ＞1×1012Ω |
| 吸水率 | 1.35％ |
实施例3
本实施例提供一种连续无机纤维，其采用以下制备方法制得：
根据主要原料和添加剂的各化学成分分析结果，其生料中的主要原料和添加剂的质量百分数分别为：粉煤灰80％，石英砂4％，废玻璃6％，生石灰3％，磁铁矿3％，方镁石3％，锰渣1％。
将上述主要原料和添加剂进行混合配料得到混合生料，然后将混合生料装入坩埚后放入高温熔料炉内进行程序升温，升温最终预熔融温度控制为1550℃，所经历的熔融时间为4h，然后在1550℃的温度条件下保温时间为2h，熔制成均匀的玻璃体熟料液，进行淬火，得到预融玻璃体熟料。
再将预熔玻璃体熟料加入到连续纤维熟料拉丝设备窑炉中进行熔融拉丝，熔融拉丝设备采用拉丝漏板孔数为50孔，拉丝熔炉运行温度控制为1480℃，拉丝漏板运行温度控制为1320℃，拉丝速度3.6m/s。
通过拉丝漏板的高温长纤维进行空气冷却后，再经过浸润装置进行表面浸润剂涂装，得到连续无机纤维，任何经过下部的缠丝装置进行绕丝，绕丝至一定重量的缠丝轴后，剪断入库保存。
依据标准GB/T7690.3-2013对连续无机纤维进行测试，其主要性能测试结果见表5。
表5连续无机纤维的部分性能测试结果
| 项目 | 数值 |
| 单丝直径 | 12.8μm |
| 断裂强度 | 0.56N/tex |
| 断裂伸长率 | 2.1％ |
| 熔点 | 1350℃ |
| 耐酸性(2mol/L H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>，5h) | 质量损失：1.01％ |
| 耐碱性(2mol/L NaCl，5h) | 质量损失：2.02％ |
| 电阻率(表面) | ＞1×1012Ω |
| 吸水率 | 0.98％ |
另外，采用与本申请实施例不同的生料配比或工艺进行连续无机纤维的生产，具体如下：
对比例1的制备方法与实施例1的制备方法大致相同，不同之处在于：本对比例的生料中的主要原料和添加剂的质量百分数分别为：粉煤灰40％，石英砂20％，废玻璃30％，生石灰4％，磁铁矿3％，方镁石2％，锰渣1％。相应的，生料中各化学成分质量含量并不都在本申请实施例限定的生料中各化学成分质量含量范围内。本对比例采用上述生料进行生产，发现无法出丝，更无法形成连续长纤维，即成丝失败。
对比例2的制备方法与实施例1的制备方法大致相同，不同之处在于：本对比例生料中的主要原料和添加剂的质量百分数分别为：粉煤灰60％，石英砂10％，废玻璃19％，生石灰5％，磁铁矿3％，方镁石2％，锰渣1％。相应的，生料中各化学成分质量含量并不都在本申请实施例限定的生料中各化学成分质量含量范围内。本对比例采用上述生料进行生产，发现无法出丝，更无法形成连续长纤维，即成丝失败。
对比例3的制备方法与实施例1的制备方法大致相同，不同之处在于：本对比例省去预熔的步骤，直接将混合生料加入到连续纤维熟料拉丝设备窑炉中进行熔融拉丝。本对比例虽然能出丝，但是很难形成连续长纤维。
综上所述，本申请实施例的粉煤灰基无机纤维及其制备方法，制得的无机纤维强度高，应用广泛，实现粉煤灰等固体废弃物的绿色高值化利用。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种粉煤灰基无机纤维，其特征在于，其主要是由生料熔融、拉丝形成，所述生料包括粉煤灰、石英砂和添加剂，所述生料的化学成分中，SiO2和Al2O3的质量之和占所述生料总质量的60％～80％，所述SiO2和所述Al2O3的质量比为2.5：1～3.5：1，所述Al2O3的质量大于CaO和MgO的质量之和，所述CaO的质量占所述生料总质量的5％～14％，所述MgO的质量占所述生料总质量的3％～10％，Na2O和K2O的质量之和占所述生料总质量的1％～6％，所述Na2O和所述K2O的质量比为3：1～6：1。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰基无机纤维，其特征在于，所述生料的化学成分中，Fe2O3的质量占所述生料总质量的2％～15％，FeO的质量占所述生料总质量的2％～15％；可选地，MnO2的质量占所述生料总质量的0.5％～2％，TiO2的质量占所述生料总质量的0.5％～2％。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰基无机纤维，其特征在于，所述添加剂选自废玻璃、生石灰、磁铁矿、方镁石、锰渣和钛白粉中的至少一种。
4.根据权利要求1或3所述的粉煤灰基无机纤维，其特征在于，按质量百分数计，所述生料包括：粉煤灰50％～90％，石英砂3％～15％，废玻璃2％～30％，生石灰0～10％，磁铁矿1％～8％，方镁石1％～8％、锰渣0～5％和钛白粉0～5％。
5.根据权利要求4所述的粉煤灰基无机纤维，其特征在于，按质量百分数计，所述生料包括：所述粉煤灰60％～80％，所述石英砂4％～10％，所述废玻璃6％～20％，所述生石灰3～5％，所述磁铁矿1％～5％，所述方镁石2％～5％、所述锰渣0～3％和所述钛白粉0～3％。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰基无机纤维，其特征在于，所述无机纤维的直径为6～25μm。
7.一种如权利要求1所述的粉煤灰基无机纤维的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将所述生料混合熔融，制成熟料液，然后进行淬灭得到熟料；将所述熟料进行拉丝。
8.根据权利要求7所述的粉煤灰基无机纤维的制备方法，其特征在于，采用高温熔料炉进行熔融，可选地，熔融的条件为：升温程序为4-10段，升温温度段为25～1600℃，升温速度为3～10℃/min，升温时间为3～9h；保温温度为1300～1600℃，保温时间为1～3h。
9.根据权利要求7所述的粉煤灰基无机纤维的制备方法，其特征在于，采用拉丝窑炉进行拉丝，可选地，拉丝的条件为：拉丝漏板的孔数为1～2000孔，拉丝漏板的运行温度为1100～1400℃；拉丝窑炉的运行温度为1300～1600℃。
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Cited By (2)
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| FR2974799A1 (fr) * | 2011-05-02 | 2012-11-09 | Veolia Proprete | Procede de fabrication de fibres de verre et fibres de verre associees |
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2019
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