玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维技术

本发明专利技术提供一种可以将玄武岩岩石拉制得到连续的玄武岩纤维的玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维。本发明专利技术提供的玄武岩纤维制备方法，包括：对玄武岩岩石进行成分分析，判断所述玄武岩岩石中的SiO

Preparation method of basalt fiber and basalt fiber

【技术实现步骤摘要】
玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维
本专利技术涉及一种玄武岩纤维材料领域，具体涉及一种玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维。
技术介绍
玄武岩纤维是以玄武岩(或辉绿岩)岩石为主要原料，通过熔融-拉丝工艺制成的连续纤维，在力学、介电、耐热等方具有优异性能，且生产过程不产生废物，被誉为21世纪绿色矿物材料。通常，只有特定成分的岩石可通过拉丝工艺制成连续纤维，且不同成分的原料会影响所制备纤维的性能。因此，玄武岩的原料成分对于玄武岩纤维生产至关重要。目前采用玄武岩制备玄武岩纤维的方法，需要对其中某些氧化物组成或矿物组成限定范围，或者是对氧化物之间的比例进行限定，这样虽然能从矿石化学组成上进一步优选所需原料，但并未深度考虑各矿物在高温下转变为均一的硅酸盐熔体后，各阳离子组分在硅氧四面体基本结构单元内部及其之间的内在结构特征，因此得到的玄武岩纤维无法符合特定要求。
技术实现思路
因此，为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种可以将玄武岩材料拉制得到连续的玄武岩纤维的玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种玄武岩纤维制备方法，包括：对玄武岩岩石进行成分分析，判断所述玄武岩岩石中的SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5和烧失量的质量百分数的加和是否大于99％；当判定质量百分数的加和大于99％时，根据成分的所述质量百分数分别计算所述玄武岩岩石的解聚参数以及在预定温度下所述玄武岩岩石熔融得到的熔体的粘度；当0.10≤解聚参数≤0.45，0.30≤粘度≤1.70时，在1400℃～1500℃对所述玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续的玄武岩纤维。在一个实施例中，当0.15≤解聚参数≤0.40，0.35≤粘度≤1.50时，在1400℃～1500℃对所述玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续纤维。在一个实施例中，当0.25≤解聚参数≤0.36，0.50≤粘度≤1.20时，在1400℃～1500℃对所述玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续纤维。在一个实施例中，所述解聚参数的计算方式为其中，NBO指熔体中非桥氧所占比例，Min+代表变网阳离子Fe2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Na+、K+的摩尔百分比，T代表四面体中心阳离子Si4+、Ti4+、Al3+、Fe3+、P5+的摩尔百分比，n为相应阳离子化合价数值。在一个实施例中，所述熔体的粘度logη计算公式为其中，A为常数，取值为A＝-4.55，B、C是与熔体化学成分相关的参数，算式中M、N指各氧化物摩尔百分比，b、c为与各氧化物一一对应的拟合数值。本专利技术还提供了一种玄武岩纤维，包括：所述玄武岩纤维采用上述的玄武岩纤维制备方法制备得到的，所述玄武岩纤维的断裂强度范围为600～2600Mpa。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过计算玄武岩岩石在特定温度下熔融所得熔体的结构参数和粘度，再对玄武岩岩石进行判断其可否用于生产连续纤维所述的玄武岩纤维制备方法能够增加玄武岩选料，为连续玄武岩纤维的生产提供有效依据和判据，从而为生产高强度连续玄武岩纤维指明方向，减少因盲目实验引起的资源、能源浪费。附图说明图1是本专利技术的实施例中玄武岩纤维制备方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。实施例一如图1所示，本专利技术的实施例中玄武岩纤维制备方法的流程示意图包括以下步骤：步骤102，对玄武岩岩石进行成分分析，判断玄武岩岩石中的SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5和烧失量的质量百分数的加和是否大于99％。烧失量(Lossonignition，缩写为LOI)，是指经过105～110℃温度范围内烘干失去外在水分的原料，在一定的高温条件下灼烧足够长的时间后失去的质量占原始样品质量的百分比。对玄武岩岩石进行成分分析的方法可以采用化学分析法，也可以采用其他可以对玄武岩岩石进行定量分析的方法。例如采用重量分析法，将待测成分转变为相应的沉淀物，通过沉淀物的质量确定待测物的含量。在本实施例中，并未对其中某些氧化物组成或矿物组成限定范围，也没有对氧化物之间的比例进行限定，因而扩大了可以挑选的玄武岩岩石范围，提高了玄武岩岩石的利用率。步骤104，当判定质量百分数的加和大于99％时，根据成分的质量百分数分别计算玄武岩岩石的解聚参数以及在预定温度下玄武岩岩石熔融得到的熔体的粘度。在一个实施例中，解聚参数的具体含义是指硅酸盐熔体中非桥氧与四面体配位中心阳离子的比例，可以以NBO/T表示。解聚参数的计算方式可以为其中，NBO指熔体中非桥氧所占比例，Min+代表变网阳离子Fe2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Na+、K+的摩尔百分比，T代表四面体中心阳离子Si4+、Ti4+、Al3+、Fe3+、P5+的摩尔百分比，n为相应阳离子化合价数值。熔体的粘度是指熔融温度下玄武岩岩石熔融后得到的硅酸盐熔体的粘度，以logη表示。logη计算公式为其中，A为常数，取值为A＝-4.55，B、C是与熔体化学成分相关的参数，算式中M、N指各氧化物摩尔百分比，b、c为与各氧化物一一对应的拟合数值。在本实施例中，b、c为拟合数值，相关的各参数与原料成分对应关系见表1，其中V＝H2O；TA＝TiO2+Al2O3；FM＝FeO(T)+MnO+MgO；NK＝Na2O+K2O；FeO(T)＝Fe2O3+FeO。表1b、c与各氧化物对应的拟合数值步骤106，当0.10≤解聚参数≤0.45，0.30Pa·s(帕斯卡·秒)≤粘度≤1.70Pa·s时，在1400℃～1500℃对玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续的玄武岩纤维。上述玄武岩纤维制备方法以及玄武岩纤维，通过计算玄武岩岩石在特定温度下熔融所得熔体的结构参数和粘度，再对玄武岩岩石进行判断其可否用于生产连续纤维的玄武岩纤维制备方法能够增加玄武岩选料，为连续玄武岩纤维的生产提供有效依据和判据，从而为生产高强度连续玄武岩纤维指明方向，减少因盲目实验引起的资源、能源浪费。并且从原料成分-熔体结构性能的内在关系出发，对玄武岩岩石制备玄武岩纤维的可拉丝性能进行判断；并将玄武岩岩石中常见的12项化学成分归纳为两个反映熔体基本性能的判定参数，便于操作，且每一种组分的含量均参与计算，充分考虑了复杂成分的相互影响的，保证了制备得到的玄武岩纤维的拉丝强度。在一个实施例中，当0.10≤解聚参数≤0.45，0.30Pa·s≤粘度≤1.70Pa·s时，单丝玄武岩纤维的断裂强度范围为600～2600MPa。在另一个实施例中，当0.15≤解聚参数≤0.40，0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维制备方法，其特征在于，包括：/n对玄武岩岩石进行成分分析，判断所述玄武岩岩石中的SiO

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维制备方法，其特征在于，包括：
对玄武岩岩石进行成分分析，判断所述玄武岩岩石中的SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5和烧失量的质量百分数的加和是否大于99％；
当判定质量百分数的加和大于99％时，根据成分的所述质量百分数分别计算所述玄武岩岩石的解聚参数以及在预定温度下所述玄武岩岩石熔融得到的熔体的粘度；
当0.10≤解聚参数≤0.45，0.30Pa·s≤粘度≤1.70Pa·s时，在1400℃～1500℃对所述玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续的玄武岩纤维。


2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维制备方法，其特征在于，当0.15≤解聚参数≤0.40，0.35Pa·s≤粘度≤1.50Pa·s时，在1400℃～1500℃对所述玄武岩岩石进行熔融，并将熔融后的熔体通过漏板拉丝，制得连续纤维。


3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维制备方法，其特征在于，当0.25≤解聚参数≤0.36，0.50Pa·s≤粘度≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昶江，李红超，杨春成，姜乐涛，
申请(专利权)人：河北地质大学，
类型：发明
国别省市：河北;13