[发明专利]一种尾矿废渣生产的高强度微晶纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机纤维增强复合材料环保节能型新材料，所属领域为绝缘、环保、隔热，建筑混凝土代替钢筋的超高强度耐腐蚀新材料和海洋工程材料领域，特别涉及一种利用尾矿生产的高强度微晶纤维及其制备方法。

背景技术

高强度微晶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的尾矿、石材废料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。高强度微晶纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温、不吸水、介电性能好，防辐射、有一定的吸波和透波等综合性能、性价比也适中的特点等多种优异性能。可代替钢筋用作混凝土建筑结构的增强材料，制作桥梁等大型建筑的结构件。高强度微晶纤维，是在按照一个精确的设计配方要求，把尾矿、石材废料等原料经过配料混料，在1500℃～1600℃高温窑炉熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当。

此外，高强度微晶纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把高强度微晶纤维列为重点发展的在传统四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩微晶纤维)之后，新发展的第五种无机高强度纤维。高强度微晶纤维将能够在纤维增强复合材料、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广泛的应用。

我国已经成为全球纤维生产和消费大国，但是国内生产纤维企业要面对一 些难题。在传统的纤维系列产品中，玄武岩纤维的生产原料——玄武岩熔体具有“熔点高、导热性差、易析晶、粘度窄、料性短”等一系列固有特性调控难度大；二是玄武岩原料的成分变化大调控难度大。我国不同地区的玄武岩化学成分和矿物相都不同，尽管通过选矿，虽然可以将每一种化学成分配比筛选控制在一定的区域值内，但是每一批天然玄武岩矿石的差异值是客观存在的。长期以来大量在市场应用的玻璃纤维生产过程中，生产线工人心肺易被吸入微小玻璃纤维粉尘、导致危害生命健康，同时污染环境的绿色生产问题始终没有根治解决好。

高强度微晶纤维加工制成的微晶纤维布具有高强度、永久阻燃性、短期耐温在1000℃以上，可长期在760℃温度环境下使用，是顶替石棉、玻璃纤维布的一种理想的无污染绿色新材料。按微晶纤维布的断裂强度高、耐温高、具有永久阻燃性。是Nomex(芳纶1313)、Kevlar(芳纶1414)、Zylon(PBO纤维)、碳纤维等高性能纤维和先进纤维的低价替代品。

微晶纤维是一种国家战略性的创新材料。本发明新材料关乎国家安全战略和国家经济发展战略，对国防建设和国民经济发展具有重要支撑及促进作用，符合绿色低碳可持续发展的要求；而且其生产原料来源于国内自给且充沛不受外国控制，代表全球技术创新和新材料产业方向。

另一方面，国内尾矿的堆积量连年增加。其中铜尾矿和玄武岩石材废料尾矿占有很大比例，这些尾矿除少量作为旧矿井的填充料之外，其余绝大多数还以填充洼地或筑坝堆放的方式储存，堆置的尾矿不仅占用了大量土地，而且覆盖了原有的植被，生态系统遭到破坏，尾矿因其特殊的理化性质，重金属含量高，植物很难在尾矿上自然生长，同时尾矿因随风飞扬、雨水流失，对周边地区的居民生活环境造成污染，给人们的生活带来很大的安全隐患，因此，利用尾矿 生产高附加值的产品也成为尾矿综合利用的必然趋势。

发明内容

本发明提供一种利用尾矿、石材废料生产的高强度微晶纤维及其制备方法，可根本解决目前国内大量供应市场的以化工有机成分为主生产的碳纤维，及无机玻璃纤维存在的危害人体矽肺健康和污染环境的难题；解决现有玻璃纤维产品性脆，耐腐蚀、耐磨性较差，易断裂、使用寿命短的问题，也解决了玄武岩纤维的天然生产原料来源成分波动较大，致使产品质量不稳定的难题。同时有效缓解由于尾矿、石材废料堆积带来的环境问题和安全事故隐患。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用尾矿生产的高强度微晶纤维，其特征在于：其包含的组分及各组分的重量份配比如下：

这种高强度微晶纤维，其特征在于，质量百分比计，由以下成分组成：二氧化硅49～57份、氧化钙6～10份、氧化镁3.5～6份、三氧化二铝14.5～18.6份、三氧化二铁3～5.5份、氧化钠2.0～3.2、氧化钾1.6～3份、氧化钛0.5～1.8份、以及0.2～1.5％的助熔剂、0.2～0.6％的澄清剂。