一种预测多种玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法技术

本发明专利技术一种预测多种玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法，提供了一种只需建立玄武岩原料库中所有原料端元的析晶温度上限和拉丝温度数据库，后续任一玄武岩组合配方的析晶温度上限和拉丝温度就可通过预测模型计算的方法，有助于解决多种玄武岩组合配方发生变化时，配方熔体的析晶温度上限和拉丝温度需要重复测试，费时费力的缺点，以及拉丝温度析晶温度上限常常存在错配的问题，进而降低断丝率，提高纤维力学强度。提高纤维力学强度。提高纤维力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种预测多种玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法


[0001]本专利技术涉及连续玄武岩纤维生产制备关键
，具体涉及一种预测多种玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法。

技术介绍

[0002]连续玄武岩纤维的生产强烈地依赖于原料的化学成分、酸度、粘度、拉丝温度和析晶温度上限等技术参数。然而，这些参数通常互相制约，难以满足其严格的范围要求，容易顾此失彼，导致适合生产连续玄武岩纤维的单一矿石资源极其稀少。未解决这一问题，有必要将多种玄武岩混合组成新原料，其配方优化方法保留了玄武岩的基本性质，不会引入新的杂质，关键在于调节其化学成分、酸度、粘度、拉丝温度和析晶温度上限等参数，使之适合连续玄武岩纤维的生产。通过多种玄武岩的配方优化，能够将单独不能用来生产连续玄武岩纤维的玄武岩矿石资源综合利用起来，实现可用玄武岩矿石资源最大化。因此，多种玄武岩的配方优化研究是连续玄武岩纤维生产制备领域的核心问题，也是国家战略需求的必然趋势。
[0003]析晶温度和拉丝温度是连续玄武岩纤维生产中最为关键的技术参数。连续玄武岩纤维的拉丝温度必须高于析晶温度上限，否则拉丝过程中容易发生析晶，析晶会导致力学性能降低，甚至断丝成为废品。因此，为了尽可能避免连续玄武岩纤维生产过程中发生析晶，关键在于精确测定析晶温度上限和拉丝温度。然而，目前多组分玄武岩的析晶温度上限和拉丝温度预测的相关定量研究还是空白。由于缺少精准的预测模型，每当配方组成发生变化，析晶温度上限和拉丝温度都需要重新测试，通常一个测试从样品前处理到析晶温度和拉丝温度测试就需要数天时间，相当浪费人力物力资源。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种精确预测多玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法，以解决多种玄武岩配方发生变化时，熔体的析晶温度上限和拉丝温度需要重复测试，费时费力的缺点，以及拉丝温度析晶温度上限常常存在错配的问题，提高生产效率。
[0005]本专利技术一种精确预测多玄武岩体系析晶温度上限和拉丝温度的方法，由以下具体技术手段所达成：
[0006]本方法包括以下步骤
[0007]样品库的建立：不同矿山不同层位开采的玄武岩原料，命名入库，命名规则可以按测定的化学组成或矿物学组成分类。
[0008]样品准备：依次取库中各玄武岩样品500g，剔除泥土等杂质，采用颚式破碎机，将样品破碎。
[0009]熔融均化：将破碎后的样品放入铂金坩埚，在1500℃高温下熔融均化10小时。
[0010]粘度测试：采用高温旋转粘度仪对熔融均化后的玄武岩熔体进行粘度测试，数据采集温度范围为1500℃
‑
1200℃，数据采集速度保持在1point/℃左右。
[0011]粘度温度拟合：在粘度温度曲线上，以最高温度为起点，选择一定长度的高温段，采用指数函数模型：η(T)＝η0+A*exp(R0*T)对粘度温度相关性进行拟合。
[0012]进一步地，保证拟合R2≥0.99。
[0013]进一步地，根据拟合结果确定粘度温度曲线方程的参数η0，A和R0。
[0014]进一步地，当玄武岩熔体析晶时，由于晶体是固体，固体的粘度比熔体的粘度大几个数量级，同时晶体会对熔体内部流动产生阻碍作用，导致粘度的急剧增加，所以会使得粘度温度曲线上有一个拐点。延长粘度温度拟合曲线，通过观察找到粘度温度曲线和拟合曲线发生分离的拐点C，确定拐点C的横坐标，即为该玄武岩的析晶温度上限T
C
。
[0015]进一步地，对于原料库中全部M种原料，按上述步骤分别测定m种原料的析晶温度上限T
c1
,T
c2
,...T
cm
。
[0016]进一步地，对于由m种原料组成的任一配方(W1,W2,...Wm)，其中W1,W2,...Wm为m种原料在配方中的用量百分比，W1+W2+...+Wm＝100％，则玄武岩体系的析晶温度上限(T
C
):
[0017]T
C
＝W1
×
T
c1
+W2
×
T
c2
+...+Wm
×
T
cm
[0018]进一步地，拉丝温度通常约定为玄武岩熔体粘度等于316dPa.s时的温度，可以根据粘度温度拟合曲线方程η(T)＝η0+A*exp(R0*T)求出拉丝温度(T
d
):
[0019]T
d
＝＝1/R0*ln((316
‑
η0)/A)
[0020]进一步地，对于原料库中全部M种原料，按上述步骤分别测定m种原料的拉丝温度T
d1
,T
d2
,...,T
dm
[0021]进一步地，对于由m种原料组成的任一配方(W1,W2,...,Wm)，其中W1,W2,...,Wm为m种原料在配方中的用量百分比，W1+W2+...+Wm＝100％，则其拉丝温度(T
d
):
[0022]T
d
＝W1
×
T
d1
+W2
×
T
d2
+...+Wm
×
T
dm
[0023]进一步地，当T
d
≥T
C
时，该玄武岩配方熔体适合拉丝，不会产生析晶现象，连续玄武岩纤维不易发生断丝。
[0024]进一步地，当T
d
＜T
C
时，该玄武岩配方熔体不适合拉丝，容易产生析晶现象，容易发生断丝。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下创新点和有益效果：
[0026]玄武岩化学组分通常使用SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2九种主要氧化物含量进行约束，而玄武岩纤维生产的重要参数，如熔体粘度、析晶温度、拉丝温度和纤维强度等，都强烈地依赖于这些氧化物含量。为了保证玄武岩纤维的产品性能稳定性，必须要对生产工艺参数进行强有力的约束，使得每种氧化物含量都必须控制在相应的行业推荐值范围内，这导致自然界中9种氧化物成分适合生产玄武岩纤维的单一矿石资源极其稀少。因此，必须采用多种玄武岩组成体系来调节成分，而析晶温度上限和拉丝温度是多种玄武岩组成的配方体系生产工艺中的两个关键的参数。基于此，本专利技术的创新点和有益效果在于，通过大量实验测试首次发现，多种玄武岩混合体系和各端元玄武岩原料组分之间存在析晶温度上限和拉丝温度的线性关系。本专利技术的创新点在于，把熔体的析晶温度和粘度两种不同的物理性质联系起来，提供了一种通过玄武岩熔体粘度变化来精确预测熔体析晶温度上限T
C
的方法。对于任一玄武岩，只要通过指数函数模型：η(T)＝η0+A*exp(R0*T)对高温粘度温度曲线进行拟合，延长拟合曲线，找到粘度温度曲线和拟合曲线分离的拐点C，就
能确定该组分玄武岩析晶温度上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测多种玄武岩体系析晶温度和拉丝温度的方法，其特征在于：包括以下步骤S1样品库的建立：不同矿山不同层位开采的玄武岩原料，依次命名入库；S2样品准备：依次取库中各玄武岩样品，剔除泥土等杂质，采用颚式破碎机，将样品破碎；S3熔融均化：将破碎后的样品放入铂金坩埚，在1500℃高温下熔融均化10小时；S4粘度测试：采用高温旋转粘度仪对熔融均化后的玄武岩熔体进行粘度测试，得到粘度温度曲线；S5粘度温度拟合：在粘度温度曲线上，以最高温度为起点，选择一定长度的高温段，采用指数函数模型对粘度温度相关性进行拟合，根据拟合结果确定粘度温度曲线方程的参数；S6确定析晶温度上限：延长粘度温度拟合曲线，通过观察找到粘度温度曲线和拟合曲线发生分离的拐点C，确定拐点C的横坐标，即为该玄武岩析晶温度上限T
C
；S7对于原料库中全部M种原料，按上述步骤S2
‑
S6分别测定每种原料的析晶温度上限T
c1
，T
c2
，...，T
cM
；S8对于由m种原料组成的任一配方W1，W2，...，Wm，其中Wm为m种原料在配方中的质量百分比，其中，W1+W2+...+Wm＝100％，则m种原料组成玄武岩体系的析晶温度上限T
C
：T
C
＝W1
×
T
c1
+W2
×
T
c2
+...+Wm
×
T
cm
，测定玄武岩体系的拉丝温度T
d
，判定玄武岩体系是否适合拉丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟勇，梁文，柳凯翔，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：