[发明专利]用于制备连续火山岩纤维原料的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用火山岩制备连续纤维领域，具体涉及一种用于制备连续火 山岩纤维原料的预处理方法。

背景技术

火山岩，是火山是火山作用时喷出的岩浆冷凝、成岩等作用形成的岩石。 按照SiO₂含量从高到低进行划分，火山岩包括：酸性火山岩、中性火山岩、碱 性火山岩和超碱性火山岩。火山岩因由火山爆发而形成，其储量巨大且是一种 可持续利用的原料。目前，火山岩已被广泛应用于建筑石材、管道、路基骨料 和水处理等领域，其中被用于制备连续纤维是国内外新兴行业，如生产连续玄 武岩纤维和安山岩纤维。CN100509670C公开了一种玄武岩纤维生产的方法及 设备，该专利提及原料的成分要求及破碎这一过程，但是没有提及原料预氧化 处理。CN1210094A公开了一种制备耐碱玄武岩纤维的原料配合方法及池窑设 计。该专利对原料的预处理在于通过引入锆英石和萤石等以提高玄武岩纤维的 耐碱性。CN103429543A公开了一种制备连续玄武岩纤维原料的配方，具体为 包含30％-70％的玄武岩或辉绿岩，8％-40％的石英组分，5％-30％的的矿渣。此 专利实质为一种通过物理混合调整到要求配方的方法。CN103502160A公开了 一种制备连续玄武岩纤维原料的方法，具体为使用至少一种粘合剂将玄武岩、 石英砂或矿渣颗粒混合并制备成尺寸上限为30mm和下限为1mm的模制体，此 专利也为一种通过物理混合调整到要求配方的方法，特别地为了适应制备连续 玄武岩纤维通用的使用颗粒料的加料方式而制作有尺寸要求的成模制体。

然而，目前全球复合材料用连续纤维仍以玻璃纤维占绝对市场份额；碳纤 维和芳纶纤维占据高端的航空航天、武器装备、交通工具和体育用品市场；连 续火山岩纤维行业仍处于发展初期。连续火山岩纤维行业技术问题主要为：国 内外生产连续火山岩纤维的铂铑合金漏板孔数仍以400孔为主，而玻璃纤维池 窑厂家的漏板孔数已基本达到4000孔，甚至6000孔以上；连续火山岩纤维生 产仍以坩埚或小型窑炉为主，未能实现大池窑熔化拉丝技术，而玻璃纤维已实 现了大池窑熔化拉丝技术；连续火山岩纤维生产拉丝满筒率低，纤维不定时断 丝，生产连续火山岩纤维成本居高不下。而上述问题的本质原因在于火山岩熔 化及拉丝过程中的一个受温度和熔化时的氧化/还原氛围影响的平衡反应即：

上述两种铁氧化物的类型及比例直接影响火山岩熔体的网络结构和透热性 等性能。FeO的配位数为6，而Fe₂O₃的配位数为6或4，故在火山岩熔体的网 络中，FeO和Fe₂O₃分别被认为是网络外体和网络中间体。网络中间体的Fe₂O₃可转变为网络形成体，而提高熔体的粘度，降低热膨胀系数，有利于连续火山 岩纤维的生产稳定性和提高纤维的拉伸强度。同时，火山岩熔体的透热性低， 由于火山岩成份中富含FeO和Fe₂O₃，高含量的铁氧化物使熔体呈黑棕色，透热 性约为普通浅色玻璃透热性的五分之一。相同含量的FeO在可见光谱区的吸收 能力约为Fe₂O₃的10倍，即相同含量两种火山岩，FeO火山岩熔体透热性仅约 为Fe₂O₃火山岩的1/10。综上所述火山岩熔体中的FeO不利于生产其生产连续 纤维，而单质铁甚至会造成铂铑合金漏板中毒，本发明的核心即是将火山岩中 其部分或全部FeO氧化为Fe₂O₃。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种用于制备连续火山岩纤 维原料的预处理方法。该方法通过将火山岩中其部分或全部FeO氧化为Fe₂O₃， 以稳定火山岩熔体的粘度、增加火山岩熔体的透热性、降低热膨胀系数，有利 于连续火山岩纤维的生产稳定性。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种用于制备连续火山岩纤维的原料的预处理方法，它包括以下步骤：