玄武岩鳞片制造技术

本发明专利技术公开了一种玄武岩鳞片的原料组合物，包括以下成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2和P2O5。上述成分的重量占比为：SiO2:44％～65％、Al2O3:11％～18％、(Fe2O3+FeO):0～15％、(MgO+CaO):7％～20％、(K2O+Na2O):2％～8％、TiO2:0.5％～4％和P2O5:0～1.5％。采用本发明专利技术的原料组合物能够制备出性能稳定的玄武岩鳞片，避免了采用矿物质制备玄武岩鳞片时，玄武岩矿品相不可控而影响玄武岩鳞片质量的问题。采用本发明专利技术玄武岩原料组合物，通过控制制备工艺可制得片径为5μm

【技术实现步骤摘要】
玄武岩鳞片


[0001]本专利技术涉及无机非金属材料领域，尤其涉及一种玄武岩鳞片的配方，以及对应配方的玄武岩鳞片的制备方法。

技术介绍

[0002]玄武岩鳞片是一种片状无机非金属材料，具有强度高、耐酸碱、耐高温等优良特性，多用于防腐涂料的添加，玄武岩鳞片在涂料中无规堆叠之后可以增加空气、酸根离子等腐蚀物质的渗透路径，从而提高涂料的防腐性能。玄武岩鳞片的制备是将玄武岩矿筛选后高温熔融，通过离心作用将熔融物甩成片状颗粒。玄武岩的熔制性能如熔融温度、熔体黏度，以及玄武岩鳞片的物理化学性能指标都是由原料组合物中的矿物组成和化学组成决定，而玄武岩鳞片的高性能化，也主要是通过调整原料组合物原料的成分来实现。矿石中各个氧化物化学组分的含量是衡量玄武岩鳞片综合性能的重要指标，因此，平衡各氧化物的占比极为重要。由于天然矿物质的品相随分布、筛分等诸多因素差异较大，并不是所有的矿物都能生产出合格的玄武岩鳞片，尤其生产耐高低温、耐酸碱、耐磨、耐腐蚀等综合性能优异的玄武岩鳞片的不可控因素更多。

技术实现思路

[0003]本专利技术的通过研究矿石的化学成分与矿石熔制性能、鳞片物理化学性能的关系，确定玄武岩鳞片原材料的必要成分，并研究了各成分的合理配比区间，提供符合生产条件的原材料，从而解决了采用选矿的方式生产玄武岩鳞片诸多因素不可控的问题，生产综合性能稳定的玄武岩鳞片。本专利技术提供玄武岩鳞片的原料组合物包括以下必要成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2和P2O5。
[0004]SiO2是玄武岩含有的主要氧化物，直接影响岩石的熔化温度和熔体粘度，并且保持玄武岩鳞片的耐热性、机械强度、化学稳定性等，当SiO2含量小于44％时，很难发挥SiO2在硅酸盐网络结构中网络形成体的作用，对形成玄武岩鳞片的化学稳定性非常不利，并且玄武岩岩浆粘度太大，很难在成型设备中甩出成型。当SiO2含量大于65％时，熔化温度过高，原料组合物很难熔化，导致产品中掺杂未融化的杂质，热耗大，同时降低了玄武岩鳞片的耐碱性。所以，SiO2的含量为44％≤SiO2≤65％。
[0005]Al2O3是调节玄武岩岩浆温度和粘度的，并且保持玄武岩鳞片的化学稳定性、机械强度、热稳定性等，此外，Al2O3是在增加耐水性的同时减弱耐酸性的成份。当Al2O3含量小于11％时，熔体的温度和粘度不能得到充分调节，并且耐水性不能得到充分的改善。当Al2O3含量大于18％时，显著增加熔体黏度，不利于鳞片成型，且原料的熔点变得过高，难以均匀地熔化，同时耐酸性降低。所以Al2O3的范围从这些上限和下限的任意组合中选择，优选Al2O3化学成分为11％≤Al2O3≤18％。
[0006]通过对玄武岩矿石的研究发现，矿石中的铁元素是以Fe
2+
和Fe
3+
的状态存的，铁元素的作用是调节玄武岩鳞片的光学属性，并且保持玄武岩鳞片耐酸性和耐碱性的关键。它
的存在有助于在红外波段接收到电磁辐射，同时影响熔体的冷却速度、粘稠度和析晶温度。对原料组合物中SiO2和Al2O3和铁氧化物(Fe2O3+FeO)的含量进行研究发现，当SiO2成分过高时，玄武岩鳞片的耐热性和耐碱性就会下降明显，而铁的氧化物含量越多，则熔体越易结晶，因而平衡三者之间的含量关系是非常重要的。通过调控原料组合物中SiO2、Al2O3和铁氧化物(Fe2O3+FeO)的含量，可以获得熔制温度在1300℃～1650℃，耐热性、耐酸碱性、力学性能良好的玄武岩鳞片。优选的化学成分是44％≤SiO2≤65％、11％≤Al2O3≤18％和0％≤Fe2O3+FeO≤15％。当铁氧化物总含量大于15％时，玄武岩鳞片颜色变得鲜艳，耐酸性降低明显，析晶速度加快，不利于鳞片成型。因此，铁氧化物总含量优选(Fe2O3+FeO)≤15％时可以得到耐酸性和耐碱性均得以改善的鳞片产品，使其优于市面上常见的片状材料。需要说明的一点是，当生产的玄武岩鳞片应用于珠光领域，因铁含量对鳞片颜色和透明度的影响，优选的是较低的铁氧化物的总含量，如5％，甚至是组合物中不含铁元素。
[0007]对原料组合物中CaO和MgO的含量进行研究发现，CaO和MgO是调节玄武岩岩浆温度和熔体黏度，并且保持玄武岩鳞片耐热性、耐腐蚀性和力学性能的化学组分。在熔制时，增加CaO和MgO的含量有利于原料的熔化，同时赋予材料优异的耐腐蚀性和力学性能，但过高的CaO和MgO，例如大于20％，会加大原料组合物的熔化难度，同时提高熔体的析晶温度，玄武岩鳞片的脆性非常大，很难生产出符合要求的玄武岩鳞片。CaO和MgO总含量过低时，例如小于7％，难以充分调节熔体的黏度，无法保证玄武岩鳞片的耐腐蚀性和力学性能。CaO和MgO的总含量的范围从上限和下限的任意组合中选择，优选7％≤(MgO+CaO)≤20％，。MgO增加熔体黏度的作用大于CaO，过高的MgO的含量不利于熔体黏度的调节，当满足7％≤(MgO+CaO)≤20％时，MgO优选的含量为3％≤MgO≤8％，CaO优选的含量为4％≤CaO≤12％。
[0008]对原料组合物中Na2O和K2O的含量进行研究发现，K2O和Na2O是调节熔体粘度的关键成分，可使熔体的黏度显著下降，利于熔体的流出和鳞片的成型。当K2O和Na2O的总含量小于2％时，玄武岩岩浆的黏度太大，很难流动和进行后续离心成型操作，当K2O和Na2O的总含量大于8％时，玄武岩鳞片的化学稳定性、热性能和耐水性变差，K2O和Na2O的总含量范围从上限和下限的任意组合中选择，优选2％≤(K2O+Na2O)≤8％。Na2O偏高导致玄武岩鳞片耐水性较差，当满足2％≤(K2O+Na2O)≤8％时，Na2O的含量优选2％≤Na2O≤5％，K2O的含量优选0.5％≤K2O≤3％。
[0009]对原料组合物中TiO2的含量进行研究发现，TiO2是增加熔体黏度、玄武岩鳞片热稳定性和紫外吸收性能的成分。当TiO2含量小于0.5％时，玄武岩鳞片的热稳定性不足，折射率低，光学属性差，而当TiO2的含量上升时，玄武岩鳞片的耐温性、耐腐蚀性能和耐候性均有所提升，本专利技术原料组合物中TiO2的含量范围上限为4％，优选0.5％≤TiO2≤4％。
[0010]对原料组合物中P2O5的含量进行研究发现，P2O5是调节熔体粘度，并且保持化学稳定性的成分。当P2O5含量大于1.5％时，玄武岩鳞片的热膨胀系数变大，热稳定性变差，P2O5的含量优选0≤P2O5≤1.5％。
[0011]本专利技术玄武岩鳞片的制备方法为：惰性气体氛围下，将玄武岩鳞片原料的各成分充分混合后加热到1450℃～1500℃熔融，保温排气均化后将熔体喷出离心。在原料组合物向熔体转变的过程中，熔体中存在气泡，影响熔体的黏度和结晶速率，在这种情况下，优选的熔体温度是1450℃～1500℃，并确保熔体在此温度下停留较长时间进行排气、均化，可以获得达到平衡状态的熔体，气泡在熔体中消失，完成均化过程。在650℃～1000℃范围内，对
所述的玄武岩鳞片进行下一步的高温热处理，发现玄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玄武岩鳞片，其特征在于，所述玄武岩鳞片的原料包括以下成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2和P2O5。2.玄武岩鳞片，其特征在于，所述玄武岩鳞片的原料由以下重量百分比的成分组成：SiO2:44％～65％、Al2O3:11％～18％、(Fe2O3+FeO):0～15％、(MgO+CaO):7％～20％、(K2O+Na2O):2％～8％、TiO2:0.5％～4％和P2O5:0～1.5％。3.根据权利要求2所述的玄武岩鳞片，其特征在于，MgO的含量为3％～8％，CaO的含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭政，
申请(专利权)人：烟台华正科信新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：