CN114804642A - 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法 - Google Patents

一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114804642A
CN114804642A CN202210363541.5A CN202210363541A CN114804642A CN 114804642 A CN114804642 A CN 114804642A CN 202210363541 A CN202210363541 A CN 202210363541A CN 114804642 A CN114804642 A CN 114804642A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ore
basalt
ltoreq
cao
mgo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210363541.5A
Other languages
English (en)
Inventor
孟亚平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Juding New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Sichuan Juding New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Juding New Material Technology Co ltd filed Critical Sichuan Juding New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210363541.5A priority Critical patent/CN114804642A/zh
Publication of CN114804642A publication Critical patent/CN114804642A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/06Mineral fibres, e.g. slag wool, mineral wool, rock wool
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials

Abstract

本发明公开一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法,矿石成分由A种矿石和B种矿石混合而成,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~14%;以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~15%。本申请根据实际测得的A种矿石和B种矿石的具体成分来计算两种配合比例,然后按计算的比例进行混合以得到符合本申请要求的矿石配合料。其中A种矿石和B种矿石分别可由一种矿石实现,也可由多种矿石混合配制而成,与现有技术相比,本申请是采用二种或二种以上矿石原料的配比,达到本申请要求的成分,该方案尤其适用于天然矿石原料成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求的场景,可实现大规模工业生产。

Description

一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法
技术领域
本发明涉及一种适用于电熔池窑法生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法。
背景技术
玄武岩纤维是以一种或多种天然玄武岩矿石拉制的连续纤维,是玄武岩矿石在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。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩连续纤维不仅力学性能高,而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外,玄武岩纤维的生产工艺决定了其零排放、无固态废弃物,对环境友好,且产品废弃后可直接在环境中降解,无任何危害,因此是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)高技术、高性能纤维之一,已经实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、道路工程、建设领域、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用,是二十一世纪的工业材料。
玄武岩纤维成分中,Al2O3、SiO2含量达70%,FeO(Fe2O3)含量达10%以上,R2O(碱金属氧化物)仅5~6%以下。具有导热性能极差、料性极短、析晶趋势强烈、析晶上限温度高、导电性能较差等恶劣的工艺性能,因此目前玄武岩纤维的生产水平远低于E玻璃纤维。
鉴于以上所述,目前玄武岩纤维的生产工艺多采用小规模生产工艺,窑炉加热方式或火焰加热、或电加热,均采用浅液面、单层墙体、不可推进的棒状或板状电极、水平熔化的工艺,拉丝漏板亦以400孔、200孔为主,单炉日产仅达0.3~0.4吨,导致污染严重(火焰加热)、成本高、产量低、炉龄短、性能不稳定、质量低劣等急需解决的问题,远低于市场对规模化生产的要求。
为此,本发明人在先申请的一个申请号为CN202110068680.0的发明专利《一种生产玄武岩纤维的电熔窑炉》,其公开一种生产连续玄武岩纤维的电熔窑炉,其包括炉体以及电熔控制装置,炉体内依次设置熔化池、料道、工作料道和工作室,熔化池的上方设有加料部,熔化池和料道之间设置挡砖;挡砖具有用于容置冷却装置的中心部以及包裹中心部的外围结构;挡砖的顶部固定于熔化池的顶部内壁,挡砖的底部与熔化池的底部具有用于导通熔体的预设高度。该专利通过上述结构,对现有技术中的流液洞和电极结构进行改进,挡板结构的加入使得熔化池炉底到料道的距离比流液洞缩结构短近4/5。单侧的电极设置使得加热更加均匀,两者的改进均降低了热量的损失,因此,不仅大大降低了电熔窑炉的建设成本,还减少了能耗的损失,提高了生产连续纤维的生产效率。可以实现低成本、高效率的玄武岩纤维生产。该发明使用采用电熔工艺的窑炉及拉丝技术,走出了一条规模化玄武岩纤维生产技术的新路。
玄武岩纤维与玻璃纤维具有属性相近、应用领域大部重合的特性。玄武岩纤维的发展必须实现生产规模化,从而导致成本的玻纤化,具备与玻纤的市场竞争力。达到这一目标必须实现制造工艺的池窑化。池窑化的目标必须包括工艺的稳定性、窑炉的长寿命、拉丝漏板的长寿命、矿石原料易于熔化、产品性能稳定、产品质量优异等要求。因此,在实际生产过程中,实现上述要求必须实现矿石原料的成分均质化,从而实现熔制工艺的优化、熔质的优化、产品性能的优化、产品质量的优化。而实际生产过程中,目前玄武岩纤维的生产用矿石原料,均采用天然原料,成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求,无法达到大规模工业生产的池窑工艺的要求。天然矿石的成分不标准,成分波动大一直是玄武岩纤维行业规模化发展的一个基础性技术瓶颈。实现上述要求必须实现矿石原料的成分标准化,从而实现熔制工艺的优化、熔质的优化、产品性能的优化、产品质量的优化。
发明内容
在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
根据本申请的一个方面,提供一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其由A种矿石和B种矿石混合而成,所述A种矿石为大粘度玄武岩矿石,所述B种矿石为低粘度矿石;
其中,以重量百分比计,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2(+其他):12~14%;
以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2(+其他):12~15%。
本申请根据实际测得的A种矿石和B种矿石的具体成分来计算两种配合比例,然后按计算的比例进行混合以得到符合本申请要求的矿石配合料。其中A种矿石和B种矿石分别可由一种矿石实现,也可由多种矿石混合配制而成,与现有技术相比,本申请是采用二种或二种以上矿石原料的配比,达到本申请要求的成分,该方案尤其适用于天然矿石原料成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求的场景,可实现大规模工业生产。
进一步的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:SiO2:52~56%,Al2O3:12~18%,(Fe2O3+FeO):8.5~11%,CaO:6~10%,MgO:4~6.5%,R2O:4~9%,其中R2O=Na2O+K2O,TiO2+MnO+其他:0.7~2.5%。
进一步优选的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:SiO2+Al2O3:68~70%,该组分对应的玄武岩矿石原料使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能,从而具有适当的拉丝作业窗口。
进一步优选的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:Fe2O3+FeO+TiO2+MnO:12~14%,上述配比下的组分对应的玄武岩矿石原料易于熔化、熔体易于均化,并切纤维具有适宜的力学性能、热学性能、防辐射性能、声学性能。
进一步优选的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO:11~13%,R2O:5~8%,及CaO+MgO+2R2O:23~25%,上述配比下的组分对应的玄武岩矿石原料易于熔化,并具有适当的力学性能,易于熔体的均质化。
进一步优选的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO+2R2O≥Al2O3+Fe2O3+FeO+TiO2,使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能。
进一步优选的,A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+2R2O+Fe2O3+FeO):1.8~2.2%,R2O/(CaO+MgO):0.45~0.65%。使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能,从而具有适当的拉丝作业窗口。
根据本申请的另一方面,提供一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分的控制方法,该方法包括:
步骤1:选取A种矿石和B种矿石按照预设比例混合均化配置成初步混合原料,所述A种矿石为大粘度玄武岩矿石,所述B种矿石为低粘度矿石;所述初步混合原料的粒度为1-3mm;混合均化配置成初步混合原料的混合方法可采用常规的机械搅拌或物流混合法或气动混合法(气流法)实现;
其中,以重量百分比计,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~14%;
以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~15%;
步骤2:取初步混合原料中五个样品,对每个样品进行破碎,加工制成微粉形成次级混合原料;其中,每个样品选取公斤数量级的;
步骤3:取次级混合原料中五个子样,分别计算子样中各氧化物的化学成分测试,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2,并根据化学成分测试结果来判断是否均化完成;如果化学成分测试结果不满足要求,则重复步骤2和步骤3;如果化学成分测试结果满足要求,则均化完成。
具体的,步骤3包括计算:
Figure BDA0003584883540000051
其中,Ain表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的某种氧化物,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2
Figure BDA0003584883540000061
表示第n(1≤n≤5)个样品中某种氧化物的平均值,Kin表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数;且各氧化物在第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数Kin满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub>
K<sub>in</sub>≤ 0.5% 1% 2% 2% 2.5% 3% 3% 3%
进一步的,步骤3还包括:计算
Figure BDA0003584883540000062
B表示五个样品中某氧化物的平均值,fn表示第n(1≤n≤5)个样品中某氧化物平均值的离散系数;且第n(1≤n≤5)个样品中各氧化物平均值的离散系数fn满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub>
f<sub>n</sub>≤ 1% 2% 4% 4% 5% 6% 6% 6%
针对目前玄武岩纤维的生产用天然矿石原料的成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求,无法达到大规模工业生产的池窑工艺的要求,本申请通过上述玄武岩矿石成分及其均化控制方法,采用大粘度玄武岩矿石和低粘度矿石混合得到上述原料成分,且采用多级均化控制方法来对矿石原料进行均化,无需测量矿石中Al2O3、SiO2等矿物成分的微观配比数据,无需进行微观上的组分控制工艺,仅需要从宏观上将多种矿石按适当比例配合,并在均化后通过样品中的子样的氧化物含量来判断是否均化完成,具有非常好的实用性。
实际应用中,符合本专利上述要求的原料,配合电熔窑炉,可以实现在拉丝作业窗口拉丝作业的稳定性、连续性。拉丝作业窗口温度上限<1350℃,析晶上限≤1250℃。拉丝漏板单孔流量控制在0.9~1.25Kg/日,可实现7~22μm规格的拉丝作业,原丝强度:2200~3300MPa,弹性模量86~96GPa。此外,通过上述方案,可以实现玄武岩纤维的规模化生产,实现年产量达到万吨以上,使规模化生产连续玄武岩纤维不再成为难以克服的技术难题。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解,其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分,而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中:
图1为本发明实施例5的均化设备的结构示意图;
图2为本发明实施例5的部分机械均化机构示意图;
图3为本发明实施例6的均化设备的结构示意图;
图4为本发明实施例6的均化设备的重力均化进料部的分解示意图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
实施例1
一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,包括:SiO2:52~56%,Al2O3:12~18%,(Fe2O3+FeO):8.5~11%,CaO:6~10%,MgO:4~6.5%,R2O:4~9%其中R2O=Na2O+K2O,TiO2+MnO+其他:0.7~2.5%。其符合SiO2+Al2O3:68~70%,R2O:4~9%,Fe2O3+FeO+TiO2+MnO:12~14%,CaO+MgO:11~13%,R2O:5~8%,及CaO+MgO+2R2O:23~25%,CaO+MgO+2R2O≥Al2O3+Fe2O3+FeO+TiO2,(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+2R2O+Fe2O3+FeO):1.8~2.2%,R2O/(CaO+MgO):0.45~0.65%。
实际应用中,由于目前玄武岩纤维的生产用天然矿石原料的成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求,对不符合上述要求的玄武岩矿石可采用A种矿石和B种矿石的配合,达到上述要求。具体的,A种矿石成分要求为:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:9~12%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~14%。B种矿石成分要求为:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~4%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~15%。本申请将A种矿石、B种矿石按适当比例配合,得到符合本申请要求的矿石配合料。本申请A、B二种矿石可以是单独一种,亦可以是多种矿石混合配制而成,即本申请是采用一种或二种或二种以上矿石原料的配比,达到本申请要求的成分。这一特征实现了矿石选择的多样性。
其中,A种矿石为大粘度玄武岩矿石,B种矿石为低粘度矿石,通过A种矿石、B种矿石的配合实现专利要求的成分特征。与现有技术相比,本申请采用二种或二种以上矿石原料的配比达到本申请要求的成分,该方案尤其适用于天然矿石原料成分波动大、成分无法完全适合生产工艺要求的场景,可实现大规模工业生产。
其中,A、B二种矿石混合后的矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~72%(优选68~70%),R2O:4~9%(优选5~8%),Fe2O3+FeO+TiO2+MnO+其他:10~14%(优选12~14%),CaO+MgO:11~14%(优选11~13%);CaO+MgO+2R2O:23~28%,CaO+MgO+2R2O≥Al2O3+Fe2O3+FeO+TiO2,(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+2R2O+Fe2O3+FeO):1.8~2.2%,R2O/(CaO+MgO):0.45~0.65%。
该矿石成分中,A、B矿石Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~15%,使得矿石选择具有共性、容易实现。
A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:SiO2+Al2O3:68~70%,该组分对应的玄武岩矿石原料使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能,从而具有适当的拉丝作业窗口。
A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:Fe2O3+FeO+TiO2+MnO:12~14%,上述配比下的组分对应的玄武岩矿石原料易于熔化、熔体易于均化,并切纤维具有适宜的力学性能、热学性能、防辐射性能、声学性能。
A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO:11~13%,R2O:5~8%,及CaO+MgO+2R2O:23~25%,上述配比下的组分对应的玄武岩矿石原料易于熔化,并具有适当的力学性能,易于熔体的均质化。
A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO+2R2O≥Al2O3+Fe2O3+FeO+TiO2,使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能。
A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+2R2O+Fe2O3+FeO):1.8~2.2%,R2O/(CaO+MgO):0.45~0.65%。使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能,从而具有适当的拉丝作业窗口。
实际应用中,A种矿石与B种矿石原料的配比可通过如下公式计算,(SiO2+Al2O3)AX+(SiO2+Al2O3)B(1-X):68~70%,R2OAX+R2OB(1-X):5.6~7.5%,其中,(SiO2+Al2O3)A、(SiO2+Al2O3)A和R2OA表示备用矿石原料A的相应值,对应的(SiO2+Al2O3)B、(SiO2+Al2O3)B和R2OB表示备用矿石原料B的相应值,X表示矿石原料A的配制百分数。A种矿石与B种矿石原料适当比例可以配制符合上述要求的池窑用连续玄武岩纤维生产原料。
其中,A种矿石与B种矿石不得含有饱和石英相,不得混有其他矿物和杂质。在计算时需测定水分,以干燥原料分析数据为准。
实施例2
某种符合A种矿石的矿石组份如下:SiO2:57%,Al2O3:15%,CaO:3%,MgO:2%,R2O:10%,Fe2O3+FeO+TiO2:13%,其他忽略。
某符合B种矿石的矿石组份如下:SiO2:53%,Al2O3:14%,CaO:9%,MgO:8%,Fe2O3+FeO+TiO2:12%,R2O:4%,其他忽略。
经计算按4:6配合本例中A与B,得到成份如下:SiO2:54.6%,Al2O3:14.4%,CaO:6.6%,MgO:5.6%,Fe2O3+FeO+TiO2:12.4%,R2O:6.4%。
实施例3
某种符合A种矿石的矿石组份如下:SiO2:58%,Al2O3:14%,CaO:4%,MgO:1%,R2O:11%,Fe2O3+FeO+TiO2:12%,其他忽略。
某种符合B种矿石的矿石组份如下:SiO2:52.5%,Al2O3:13.5%,CaO:8.8%,MgO:8.5%,Fe2O3+FeO+TiO2:12%,R2O:4.7%,其他忽略。
经计算按4.5:5.5配合本例中A与B,得到成份如下:SiO2:55%,Al2O3:13.7%,CaO:6.64%,MgO:5.12%,Fe2O3+FeO+TiO2:12%,R2O:7.22%。
实施例4
本发明实施例还提供一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分的控制方法,该方法包括:
步骤1:选取A种矿石和B种矿石按照预设比例混合均化配置成初步混合原料,所述A种矿石为大粘度玄武岩矿石,所述B种矿石为低粘度矿石;所述初步混合原料的粒度为1-3mm;混合均化配置成初步混合原料的混合方法可采用常规的机械搅拌或物流混合法或气动混合法(气流法)实现;
其中,以重量百分比计,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~14%;
以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~15%;
步骤2:取初步混合原料中五个样品,对每个样品进行破碎,加工制成微粉形成次级混合原料;其中,每个样品选取公斤数量级的;
步骤3:取次级混合原料中五个子样,分别计算子样中各氧化物的化学成分测试,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2,并根据化学成分测试结果来判断是否均化完成;如果化学成分测试结果不满足要求,则重复步骤2和步骤3;如果化学成分测试结果满足要求,则均化完成。
具体的,步骤3包括计算:
Figure BDA0003584883540000111
其中,Ain表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的某种氧化物,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2
Figure BDA0003584883540000112
表示第n(1≤n≤5)个样品中某种氧化物的平均值,Kin表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数;且各氧化物在第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数Kin满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub>
K<sub>in</sub>≤ 0.5% 1% 2% 2% 2.5% 3% 3% 3%
具体的,步骤3还包括:计算
Figure BDA0003584883540000121
B表示五个样品中某氧化物的平均值,fn表示第n(1≤n≤5)个样品中某氧化物平均值的离散系数;且第n(1≤n≤5)个样品中各氧化物平均值的离散系数fn满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub>
f<sub>n</sub>≤ 1% 2% 4% 4% 5% 6% 6% 6%
实际实现时,选取预设的多种矿石原料批量为140~210吨(批量计算按加窑炉型号、日产量计算20~30倍),将所取得每个样品在小型机械搅拌或球磨搅拌机中充分搅拌、均化。均化过程完成后,随机取样五个,每个5~10Kg,并将样品破碎、研磨至粒度≤200目。将充分均化的五个样品随机取五个子样,并对子样进行化学成分测试,测定其SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、TiO2、K2O、Na2O、MnO2的含量。采用上述方案,配合电熔池窑,可实现稳定、高效的连续玄武岩纤维生产。经过实际试验,可实现原丝强度离散度≤3%,弹模离散度≤3%,拉丝成品率≥92%,实现7~22μm规格的拉丝作业,适应400~2400孔漏板作业,,适应400~2400孔漏板作业,拉丝成品率≥92%,窑炉寿命3~4年,漏板寿命6~8个月,原丝强度2200~3300MPa,弹性模量86~96Pa,可实现年产万吨玄武岩纤维。
五个样品中某氧化物的平均值进一步计算如下:
Figure BDA0003584883540000131
其中Ain为第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的某种氧化物,
Figure BDA0003584883540000132
表示第n(1≤n≤5)个样品中某种氧化物的平均值。
本申请结合电熔窑炉使用,可配制、拉制连续玄武岩纤维。使用时,每次配料批量以5吨以内、日产量的1/3,采用多次配料为宜。采用常规的机械搅拌或气动(空气流)均化方法。更换原料批次时,需按专利的要求重新计算配合料比例、重量。在计算时需测定水分含量,以干燥原料的重量为计算依据。上述方法中,将玄武岩矿石的粒度控制在0.5~3mm,是基于本专利结合电熔池窑工艺,适宜采用颗粒原料。粒度控制在0.5~3mm有利于原料的熔化,同时控制粉尘和便于自动投料。
符合本申请要求的原料,可以实现在拉丝作业窗口拉丝作业的稳定性、连续性。拉丝作业窗口温度上限<1350℃,析晶上限≤1250℃。拉丝漏板单孔流量控制在0.9~1.25Kg/日,可实现7~22μm规格的拉丝作业,原丝强度:2200~3300MPa,弹性模量86~96GPa。
符合本申请要求的矿石原料,采用电熔池窑技术,熔化单耗≤0.9KWH/KG。符合本申请要求的矿石原料,采用电熔池窑技术,玄武岩矿石的熔化效果充分优化,熔体的缺陷(气泡、条纹、结石)易于控制在合理水平,产品一致性可以达到纤维线密度离散度≤5%。符合本申请要求的矿石原料,采用电熔池窑技术,拉丝作业窗口温度低(<1350℃),漏板工作寿命可达6~8个月。符合本申请要求的矿石原料,采用电熔池窑技术,熔制温度低、炉衬材料腐蚀性低,窑炉寿命可达3~4年,适应400~2400孔漏板作业,拉丝成品率≥92%,窑炉寿命3~4年。
实施例5
参见图1和图2,本发明实施例还提供一种对玄武岩矿石进行均化控制的玄武岩矿石均化设备,其包括外壳100,外壳100内设有机械均化机构,外壳100外设有驱动机械均化机构动作的驱动装置;外壳100的底部设有出料口101,外壳100的上部设有进料口102。
为提高机械均化的驱动效率,本实施例的驱动装置设有两个,记为第一驱动装置300和第二驱动装置400,第一驱动装置300和第二驱动装置400结构相同,分别对称设于外壳100的左右两侧。第一驱动装置300和第二驱动装置400可采用驱动电机实现。
机械均化机构包括主轴210、大螺带220和小螺带230,大螺带220和小螺带230围绕主轴210做同轴转动,主轴210贯穿外壳100的左右两侧,并分别与外壳100的左右两侧的第一驱动装置300和第二驱动装置400连接,小螺带230与第一驱动装置300连接,大螺带220与第二驱动装置400连接。本申请的驱动装置设有两个,并通过带动多螺带进行转动,在转动过程中实现对重力均化后的原料进行不断的翻滚搅拌,均化均匀,不仅提高了均化效果和均化效率,而且使得均化装置的搅拌量更大,且更节能环保。
本实施例中,主轴210包括同轴且水平横卧设置的空心外轴211和内轴212,空心外轴211包括左空心外轴2111和右空心外轴2112;左空心外轴2111通过连接件固定在外壳的左侧壁内,右空心外轴2112通过连接件固定在外壳的右侧壁内。
第二驱动装置包括大螺带传动杆240以及电机等部件,第一驱动装置包括小螺带传动杆250以及电机等部件,大螺带传动杆240包括左大螺带传动杆241和右大螺带传动杆242,大螺带220设置在左大螺带传动杆241和右大螺带传动杆242之间,大螺带传动杆240转动即可带动大螺带220转动,右空心外轴2112与第二驱动装置400传动连接,左大螺带传动杆241和右大螺带传动杆242分别由左空心外轴2111和右空心外轴2112带动并进行旋转动作。
对应的,小螺带传动杆250包括左小螺带传动杆251和右小螺带传动杆252,小螺带230设置在左小螺带传动杆251和右小螺带传动杆252之间,小螺带传动杆250转动即可带着小螺带230转动;左小螺带传动杆251和右小螺带传动杆252分别由内轴212的左右两侧带动并进行旋转动作。
参见图1,为提高机械均化的驱动效率,第一驱动装置300和外壳的连接处设有第一密封装置510。第一密封装置510和第一驱动装置300之间通过第一轴承310连接。同样的,第二驱动装置400和外壳的连接处设有第二密封装置520,同时,第二驱动装置400和第二密封装置520之间通过第二轴承320连接。
实施例6
本实施例中,与实施例1不同的是,参见图3和图4,外壳100的上方还可拆卸的设置了重力均化进料部。
参见图3和图4,重力均化进料部包括可拆卸的支撑板110、位于支撑板110上侧的重力均化仓120以及位于支撑板110下侧的底部放料区130,支撑板110的中部开设有通孔111,重力均化仓120的底部安装在通孔111上;底部放料区130的底部具有活动封口131。本申请通过可拆卸的重力均化进料部的设计,且重力均化进料部的支撑板110、重力均化仓120以及底部放料区130可拆卸设计,使大颗粒的原料可通过重力均化仓120方便的进行重力均化,同时可拆卸的设计还可方便的实现多次重力均化,然后再通过机械均化机构进行机械均化,可使得均化后的原料成分的波动为原来的1/20,大大提高了均化效率。
本实施例中,参见图4,重力均化仓120包括筒体121,筒体121的底部具有仓斗122,筒体121的内部具有套仓123。
底部放料区130的内壁沿活动封口131自下而上其直径逐渐增大设置,使其为倒锥形结构。该倒锥形结构的底部放料区130的设计,使得经过重力均化仓120到达底部放料区130的原料的散热速度大大加快,无论是进行下一次的重力均化还是进行下个流程的机械均化,都无需再等待。
此外,底部放料区130的侧壁采用铝型材散热板实现,进一步起到了散热效果。
参见图4,底部放料区130的顶部宽度L1与底部放料区130的高度L2的关系为:6<L1/L2<9,本实施例中,L1/L2≈8。同时,底部放料区130的高度L2大于底部的活动封口131的直径。该设计得到的倒锥形结构的容积以及散热效果最佳。
综上,符合本申请要求的矿石原料成分,可结合实施例4的矿石均化控制方法,配合本申请人独特设计的实施例5或者实施例6的原料均匀性控制的玄武岩电熔窑炉,可以改变目前玄武岩纤维的窘境,实现玄武岩纤维的规模化生产,实现年产量达到万吨以上。
此外,本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行,也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此,本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露,但是,应该理解,上述的所有实施例和示例均是示例性的,而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:由A种矿石和B种矿石混合而成,所述A种矿石为大粘度玄武岩矿石,所述B种矿石为低粘度矿石;
其中,以重量百分比计,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2:12~14%;
以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2:12~15%。
2.根据权利要求1所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:SiO2:52~56%,Al2O3:12~18%,(Fe2O3+FeO):8.5~11%,CaO:6~10%,MgO:4~6.5%,R2O:4~9%,其中R2O=Na2O+K2O,TiO2+MnO:0.7~2.5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:SiO2+Al2O3:68~70%。
4.根据权利要求3所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:Fe2O3+FeO+TiO2+MnO:12~14%。
5.根据权利要求4所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO:11~13%,R2O:5~8%。
6.根据权利要求5所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:CaO+MgO+2R2O≥Al2O3+Fe2O3+FeO+TiO2
7.根据权利要求6所述的一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分,其特征在于:A种矿石和B种矿石混合后的组分满足:(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+2R2O+Fe2O3+FeO):1.8~2.2%,R2O/(CaO+MgO):0.45~0.65%。使相应的玄武岩熔体具有适当的粘度、抗析晶性能,从而具有适当的拉丝作业窗口。
8.一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分的控制方法,其特征在于:该方法包括:
步骤1:选取A种矿石和B种矿石按照预设比例混合均化配置成初步混合原料,所述A种矿石为大粘度玄武岩矿石,所述B种矿石为低粘度矿石;所述初步混合原料的粒度为1-3mm;
其中,以重量百分比计,A种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:68~72%,CaO+MgO:4~6%,R2O:5~12%,Fe2O3+FeO+TiO2+其他:12~14%;
以重量百分比计,B种矿石成分满足:SiO2+Al2O3:65~68%,CaO+MgO:15~20%,R2O:2~6%,Fe2O3+FeO+TiO2:12~15%;
步骤2:取初步混合原料中五个样品,对每个样品进行破碎,加工制成微粉形成次级混合原料;其中,每个样品选取公斤数量级的;
步骤3:取次级混合原料中五个子样,分别计算子样中各氧化物的化学成分测试,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2,并根据化学成分测试结果来判断是否均化完成;如果化学成分测试结果不满足要求,则重复步骤1-步骤3;如果化学成分测试结果满足要求,则均化完成。
9.根据权利要求8所述的生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分的控制方法,其特征在于:所述步骤3包括计算:
Figure FDA0003584883530000031
其中,Ain表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的某种氧化物,所述氧化物是SiO2、CaO、MgO、Al203、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O或者TiO2
Figure FDA0003584883530000032
表示第n(1≤n≤5)个样品中某种氧化物的平均值,Kin表示第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数;且各氧化物在第n(1≤n≤5)个样品中第i(1≤i≤5)个子样的离散系数Kin满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub> K<sub>in</sub>≤ 0.5% 1% 2% 2% 2.5% 3% 3% 3%
10.根据权利要求8所述的生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分的控制方法,其特征在于:步骤3还包括:计算
Figure FDA0003584883530000033
B表示五个样品中某氧化物的平均值,fn表示第n(1≤n≤5)个样品中某氧化物平均值的离散系数;且第n(1≤n≤5)个样品中各氧化物平均值的离散系数fn满足:
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> CaO MgO (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO) Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O TiO<sub>2</sub> f<sub>n</sub>≤ 1% 2% 4% 4% 5% 6% 6% 6%
CN202210363541.5A 2022-04-07 2022-04-07 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法 Pending CN114804642A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210363541.5A CN114804642A (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210363541.5A CN114804642A (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114804642A true CN114804642A (zh) 2022-07-29

Family

ID=82533885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210363541.5A Pending CN114804642A (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114804642A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000721A1 (en) * 2005-06-20 2007-01-04 Sumio Kamiya Method for manufacturing basalt fiber
CN101811826A (zh) * 2010-05-05 2010-08-25 山西巴塞奥特科技有限公司 一种用于生产玄武岩纤维的原料配合组分及其制备方法
US20130226521A1 (en) * 2010-08-19 2013-08-29 Meiji Co. Ltd. Particle size breakup device and its performance estimation method and scale up method
CN106242305A (zh) * 2016-09-05 2016-12-21 东南大学 连续玄武岩纤维生产工艺
CN106830889A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 重庆市合川区九峰煤炭有限公司 一种采用煤矸石制砖的制造工艺
CN113526976A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 成都建筑材料工业设计研究院有限公司 一种利用煤矸石及钢渣制备陶粒的方法及陶粒
CN113607611A (zh) * 2021-07-09 2021-11-05 宝武环科武汉金属资源有限责任公司 一种粉体物料混合均匀度的耦合评价方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000721A1 (en) * 2005-06-20 2007-01-04 Sumio Kamiya Method for manufacturing basalt fiber
CN101811826A (zh) * 2010-05-05 2010-08-25 山西巴塞奥特科技有限公司 一种用于生产玄武岩纤维的原料配合组分及其制备方法
US20130226521A1 (en) * 2010-08-19 2013-08-29 Meiji Co. Ltd. Particle size breakup device and its performance estimation method and scale up method
CN106242305A (zh) * 2016-09-05 2016-12-21 东南大学 连续玄武岩纤维生产工艺
CN106830889A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 重庆市合川区九峰煤炭有限公司 一种采用煤矸石制砖的制造工艺
CN113607611A (zh) * 2021-07-09 2021-11-05 宝武环科武汉金属资源有限责任公司 一种粉体物料混合均匀度的耦合评价方法
CN113526976A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 成都建筑材料工业设计研究院有限公司 一种利用煤矸石及钢渣制备陶粒的方法及陶粒

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张庆今: "《无机非金属材料工业机械与设备》", 30 September 2011, 华南理工大学出版社, pages: 412 *
张耀明等: "《玻璃纤维与矿物棉全书》", 31 March 2001, 化学工业出版社, pages: 79 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10287204B2 (en) Pellet
CN105417950B (zh) 一种微晶材料助熔成核剂及其制备方法
CN101792255A (zh) 由高炉熔渣制备无机纤维熔体的方法
CN110451932A (zh) 一种钢包渣线镁碳砖
CN112408772B (zh) 一种利用烧结矿物球团电熔法制备无机纤维的方法
CN102408190A (zh) 一种利用玻璃纤维废丝生产玻璃纤维的方法
CN103304136A (zh) 一种玻璃瓶罐的制造方法
JP2006069881A (ja) ガラス用混合原料、その調製方法及びガラス物品の製造方法
CN114804642A (zh) 一种生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石成分及控制方法
CN110040971A (zh) 一种利用池窑法生产玄武岩纤维的方法及玄武岩纤维
CN106904820A (zh) 岩棉生产中固体废弃物的再利用方法
CN107354263A (zh) 转炉发热剂及其添加工艺
CN108455866A (zh) 一种制备岩棉的设备及其制备方法
CN1172866C (zh) 玄武岩长纤及其制造方法
CN106946550A (zh) 一种抗剥落性能优良的镁尖晶石砖及其制备方法
CN110549497A (zh) 一种行星搅拌式uhpc搅拌生产工艺及成套设备
CN217855590U (zh) 一种玄武岩矿石均化设备
CN218047388U (zh) 一种连续玄武岩矿石均化装置
KR101438366B1 (ko) 석탄폐석을 이용한 e-글라스 섬유 제조방법 및 이를 통해 제조된 e-글라스 섬유
CN115032362A (zh) 一种玄武岩纤维用矿石原料的均匀性控制方法
CN210617237U (zh) 一种矿物纤维成型设备
JP2020100538A (ja) ガラス製造用混合原料及びこれを用いたガラスの製造方法
CN108395105A (zh) 一种利用铜银尾矿和废玻璃制备微晶玻璃的方法
CN114835412A (zh) 一种精细氧化钙的制备工艺
CN210796188U (zh) 一种用于生产玄武岩连续纤维的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination