[发明专利]一种制备岩浆岩纤维的原料配合料及岩浆岩纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种制备岩浆岩纤维的原料配合料及岩浆岩纤维的制备方法，其特征是：原料配合料是重量百分比为50～90%的岩浆岩、10～50%的气化炉渣和0～30%的辅助原料混合均匀并粉磨至颗粒小于80目而制成的用于生产岩浆岩纤维的原料配合料；岩浆岩纤维的制备方法是将原料配合料加热至1420℃～1500℃温度下熔制7～24小时，再进行拉丝，即制得。采用本发明，原材料资源丰富、易得，充分利用工业固体废弃物气化炉渣，变废为宝，降低生产成本低；辅助原料方便对制备的岩浆岩纤维材料进行化学成分和主要矿物成份的设计，改善玻璃熔制料性，有利于成纤，提高拉丝性能，更适合拉丝作业，便于大规模稳定工业生产，实用性强。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物资源化利用和纤维的制备，涉及一种制备岩浆岩纤维的原料配合料及岩浆岩纤维的制备方法。本发明制备岩浆岩纤维的原料配合料特别适用于岩浆岩纤维的工业生产，制备的岩浆岩纤维是一种性能优异、绿色环保的无机非金属材料，可以广泛用于纤维增强复合材料、摩擦材料、隔热材料、高温过滤织物以及防护、造船、汽车、水利水电、道路交通、国防军工等领域。

背景技术

随着社会经济的发展，我国煤化工行业保持快速增长的发展态势，产量规模日益增大。煤化工行业的发展也不可避免的带来了环境污染问题。近年来，以煤气化为核心技术之一的煤制气、煤制油等产业在我国得到了大力发展，从现有工艺技术路线看，煤化工气化过程能产生废气、废水、废固等。废气的产生可以通过排入火炬燃烧等方式，废液的产生可以通过生化处理等方式，实现治理。但废固(气化炉渣)由于体量庞大，一个百万吨级的煤间接制油项目每年会产生超过60万吨的气化炉渣，其有效处理程度并不高，需要租用大量土地堆放，一定程度上也制约了煤化工行业的绿色发展。

气化炉渣又称气化灰渣，是煤在气化炉中燃烧气化后的固体残留物，是煤中矿物质在煤气化过程中经过一系列分解、化合反应，首先转变成灰分，然后在气化炉高温炉膛中心变成熔融液态渣，在重力作用下，自流入气化炉下部的冷却室形成。气化炉渣化学组成和性质的差异与煤的灰分组成、助熔剂类型和引入量、气化工艺和冷却方式等多种因素有关。经急冷得到的气化炉渣以非晶态玻璃体为主，自然冷却有长石、石英、氧化铁等。

目前，气化炉渣在吸附材料、水泥基混凝土和泡沫混凝土、道路建筑材料、回填材料、硅酸盐水泥、利用蚯蚓处理气化炉粗渣、生产烧结建筑材料制砖等方面得到一些应用，但很多都不成熟，有的尚处于研究阶段。一般采用租赁土地对其进行填埋处理，若选址不合理或防渗措施不到位，可能对水体和土壤造成污染。因此对气化炉渣的处理方案、技术手段的需求尤为迫切，实现气化炉渣的有效利用，是解决煤化工产业环保问题的关键技术，对我国煤化工产业绿色低碳、循环发展具有重要的意义。

岩浆岩又称火成岩，是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石，是组成地壳的主要岩石，约占地壳总体积的65％、总质量的95％。岩浆是在地壳深处或上地幔产生的高温炽热、粘稠、含有挥发分的硅酸盐熔融体，是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。SiO₂是岩浆岩中最主要的一种氧化物，因此，它的含量有规律的变化是岩浆岩分类的主要基础。根据SiO₂含量，可以把岩浆岩分成四个大类：超基性岩(SiO₂小于45％)、基性岩(SiO₂45-52％)、中性岩(SiO₂ 52-66％)和酸性岩(SiO₂大于66％)，其主要化学成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、Na₂O、K₂O、Ti₂O等。岩浆岩主要矿物成份：超基性岩为橄榄石和辉石，基性岩为长石和辉石，中性岩为长石和角闪石，酸性岩石英和长石。橄榄石是岛状结构的硅酸盐矿物、辉石和角闪石是链状结构的硅酸盐矿物、长石是架状结构的硅酸盐矿物，石英是是由二氧化硅组成具有架状结构的矿物。SiO₂重量百分比例为45％～72％的岩浆岩，主要矿物成份为长石和辉石或长石和角闪石或石英和长石，其主要矿物结构为链状和架状结构。