[发明专利]一种铁磁性玻璃纤维及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于新产品开发技术领域，具体涉及一种铁磁性玻璃纤维及其制备方法与应用，属于玻璃纤维生产技术领域。

背景技术

硫铁矿渣是用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸过程中排出的废渣，属于化工废渣的一种。我国是硫酸生产大国，硫酸生产原料以硫铁矿为主，以硫铁矿为原料的生产方式占75％，硫铁矿氧化焙烧每生产1吨硫酸即可产生0.8～0.9吨的烧渣，2014年我国年产硫酸8846万吨，年产硫铁矿渣约7090万吨。硫铁矿渣的主要成分为含三氧化二铁(Fe₂O₃)20～50％,二氧化硅(SiO₂)15～65％，三氧化二铝(Al₂O₃)10％左右,氧化钙(CaO)5％左右，氧化镁(MgO)5％以下，硫1～3％，一般还含有铜、钴等有色金属，还有部分含有金、银等贵金属。硫铁矿渣最有效的利用途径是作为炼铁原料，也可用作水泥原料、制砖材料等。某些国家已做到全部利用，我国利用量只有50％左右，其余的大都采用堆填处理，不仅大量占用土地，减少了耕地，同时工厂还得支付土地征用费、运费、填埋费等，增加了硫酸的生产成本，而且由于风化雨淋，烧渣中有害成分进入大气、土壤、对环境造成了很大的污染。

对于普通的玻璃纤维而言，铁元素被看作为杂质成分避免引入。生产玻璃的原料为含铁量极低的矿物原料及部分化工原料组成，各种原料按照一定比例制成配合料，配合料经1500℃熔化、澄清、均化等过程，再冷却至拉丝温度经漏板拉制成玻璃纤维。但是，铁元素是自然界中天然存在的三种磁性元素中分布最广、价格最低的一种，当铁元素作为玻璃的一种构成成分时，可以制得黑色、不透明、均匀的玻璃。当玻璃中铁的质量百分含量达到30～40％可制得包含磁铁矿晶体的铁磁性微晶玻璃，从而改变玻璃的性能，拓宽其应用领域。

中国专利文件CN 103847167A(申请号：201210504389.4)公开了一种具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料，包括由90-95％的中空玻璃纤维与5-10％的铁磁性纤维混合编织成的织物基体结构，所述织物基体结构上涂有阻燃防火涂层，所述阻燃防火涂层上涂有隔热降温涂层。但是，该具有隔热、阻燃和防电磁辐射功能的材料是分别由玻璃纤维和铁磁性纤维复合而成，结构复杂，应用上不灵活。

中国专利文件CN102476920A(申请号：201010555101.7)公开了溶胶凝胶－熔融法制备铁磁性纳米微晶玻璃纤维，是通过溶胶凝胶－熔融法制备含有磁铁矿(Fe₃O₄)晶相的铁磁性纳米微晶玻璃纤维，用于制造磁性玻璃纤维复合材料，用作磁性吸波材料和屏蔽材料，属于材料制备技术领域。采用溶胶－凝胶法制备氧化物在分子尺度混合均匀的玻璃配合料，配合料经1480℃熔融后当玻璃液冷却到1100℃左右时玻璃体中发生Fe₃O₄自由分相，在拉制玻璃纤维的过程中形成纳米级的磁铁矿(Fe₃O₄)晶体，不需添加其它成分和额外的热处理制度，从而一次性拉制铁磁性纳米微晶玻璃纤维。

但是，上述方法采用溶胶-凝胶法制备磁性玻璃纤维产量低，玻璃配合料的制备方法复杂，不能直接使用矿物原料，成本高，不适合于工业化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种铁磁性玻璃纤维及其制备方法与应用。本发明以硫铁矿渣为主要原料制备铁磁性玻璃纤维，可以达到废渣利用、改善环境、提高产品附加值的目的。硫铁矿渣中除铁含量在40～50％之外，其它成分跟传统硅酸盐玻璃的成分非常相似，而玻璃中要使磁铁矿(Fe₃O₄)自发析晶其氧化铁(Fe₂O₃)的质量百分含量需要高达30％左右。以硫铁矿渣为主要原料在化学组成上能够满足无碱高铁玻璃配方的要求，可以将硫铁矿渣变废为宝，减轻对环境的污染。

本发明的技术方案如下：

一种铁磁性玻璃纤维，包括如下质量百分比的化学组成：

根据本发明，优选的，所述的铁磁性玻璃纤维，包括如下质量百分比的化学组成：

根据本发明，优选的，所述的铁磁性玻璃纤维，晶相为具有磁性的Fe₃O₄晶体，晶体尺寸大小为20-30nm，铁磁性玻璃纤维的直径为5～30μm，比饱和磁距为5～15emu/g。