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生產(chǎn)玻璃纖維的新方法
來源:
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時(shí)間: 2014-08-29
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一、玻璃纖維制造技術(shù)背景
玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。玻璃纖維成分的基礎(chǔ)是SiO2:62%、A1203:14.7%,CaO:22.3%三元系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，添加B2O3代替部分SiO2，添加MgO代替部分CaO，形成現(xiàn)在通用的玻璃纖維成份。現(xiàn)有生產(chǎn)的玻璃纖維成分大體相仿，僅在不大的范圍內(nèi)稍有不同。變化范圍大致為 SiO2:53% ?65% ；CaO:16% ?25% ；A1203:10% ?17% ；MgO:0 ?8%。玻璃纖維具有絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高等特性，主要用做絕緣材料和玻璃鋼的原料等。
生產(chǎn)玻璃纖維的主要原料是:葉蠟石、石英砂和石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。一般配合料中各原料的配比為:石英粉:10-15%，葉臘石:50-60%，引入鈣、鎂及其它助劑類原料:20-30%。玻璃纖維按組成、性質(zhì)和用途，分為E玻璃纖維、S玻璃纖維、C玻璃纖維和A玻璃纖維。
目前的現(xiàn)有技術(shù)：比如以礦石粉料為原料生產(chǎn)中堿玻璃纖維的生產(chǎn)方法，該方法以礦石粉料石灰石、石英砂、鈉長(zhǎng)石、白云石、純堿以及澄清劑、助熔劑為原料，按一定重量比例秤量、混合均勻后，投入到池窯熔化部中熔化成玻璃液，然后流入池窯通路，再供拉絲裝置生產(chǎn)中堿玻璃纖維。采用上述方法生產(chǎn)玻璃纖維就需要大量的石英粉，且對(duì)石英純度要求很高，石英純度越高，結(jié)晶現(xiàn)象越重，熔點(diǎn)越高，對(duì)窯爐的溫度要求也就越高。
純石英莫氏硬度為7.0，粉磨到如此細(xì)的粒度，給粉磨設(shè)備帶來較大磨損，消耗大量能源，為避免設(shè)備磨損而帶來的鐵污染，目前多采用剛玉襯板和剛玉球介質(zhì)，大大增加了粉磨成本，高純度的石英不僅給粉磨帶來困難，對(duì)窯爐配料的精度和混合均勻程度要求 也較高，稱量少量的偏差，都可能給整個(gè)配合料中的硅帶來較大的變化，特別當(dāng)混合不充分，直接引起玻璃液的不均一性，出現(xiàn)拉絲斷頭或節(jié)瘤，降低玻璃纖維的強(qiáng)度。另外由于石英粉純度較高，粒度較細(xì)，大量飄浮在空中，很容易被人體吸入肺中，不易排出，長(zhǎng)期積累有可能會(huì)造成矽肺病，嚴(yán)重危害人體健康。隨著人類對(duì)非金屬礦物加工利用不斷重視，非金屬礦物應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，而非金屬礦產(chǎn)為不可再生資源，用量的增力口，資源的減少，引起了價(jià)格的上漲，增加了生產(chǎn)成本，大大削弱了企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
現(xiàn)在天然原礦很難達(dá)到如此高的要求，特別是在我國(guó)初期對(duì)葉臘石開采的不合理，以及我國(guó)葉臘石貧礦多、富礦少，礦石品位波動(dòng)較大等，目前葉臘石原礦資源嚴(yán)重緊缺，造成玻璃纖維原料成本急劇上升，嚴(yán)重影響整個(gè)玻璃纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在玻璃纖維生產(chǎn)中大多廠家采用葉臘石質(zhì)、地開石質(zhì)、高嶺土質(zhì)，甚至鋁礬土進(jìn)行搭配使用達(dá)到引入Al2O3的目的，但同時(shí)由于上述搭配原料由于礦物組成的多樣化造成原料的性能、成分的如何擺脫對(duì)葉臘石的依賴是目前玻璃纖維生產(chǎn)工藝最為迫切的課題。葉臘石儲(chǔ)量逐漸減少、品質(zhì)降低。
國(guó)內(nèi)的葉臘石的主要產(chǎn)地集中在中東部的浙江、安徽、福建、江西以及北方內(nèi)蒙等地，需要長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)剿拇ǎ晡锪鞒杀镜纳仙龑?dǎo)致葉臘石原料價(jià)格的居高不下，給企業(yè)帶來巨大的成本壓力。使用葉臘石需要添加石英粉補(bǔ)充SiO2的不足，石英粉的開采和加工對(duì)環(huán)境和人體健康會(huì)造成較大的傷害；石英粉單體熔化溫度為:1750℃?1850℃，能耗偏高。
白泡石是一種天然的硅質(zhì)耐火材料，常用作窯爐池底、池壁、胸墻。現(xiàn)有部分陶瓷也用它做坯料原料。白泡石是由高嶺石和石英砂膠結(jié)而成，西南地區(qū)儲(chǔ)量十分豐富，估計(jì)總儲(chǔ)量上億噸。白泡石以前一直作為低端窯爐的耐火材料，利用白泡石生產(chǎn)玻璃纖維在目前公開的資料文獻(xiàn)中尚無詳細(xì)記載。
二、能耗降低效果明顯的利用白泡石生產(chǎn)玻璃纖維的方法
據(jù)恒志信網(wǎng)消息:為了克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在不足，國(guó)內(nèi)最新研制成功一種節(jié)約原料成本、避免環(huán)境污染和危害人體健康、能耗降低效果明顯的利用白泡石生產(chǎn)玻璃纖維的方法。
新技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
新技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種主要原材料替代，以利于保護(hù)資源和利于玻璃纖維在原料方面可持續(xù)發(fā)展，并且提出了在玻璃纖維生產(chǎn)成型的工藝方面有所改善的白泡石的運(yùn)用。
白泡石在西南地區(qū)含量豐富且品質(zhì)較好，解決了原料本地化問題；特別在西部的玻璃纖維企業(yè)使用白泡石替代葉臘石，能夠節(jié)約原料成本10%?40%，具有非常大的經(jīng)濟(jì)前景，同時(shí)也促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。白泡石從原來只能做低端的耐火材料，到作為新興復(fù)合材料的原料，大大提高了其經(jīng)濟(jì)附加值。
白泡石含有80%以上的SiO2,11%左右的Al2O3，其礦相組成比單純的石英相要復(fù)雜，它的礦相組成比單純的石英粉更有利于玻璃的形成，白泡石單體熔化溫度為1650℃?1750℃，單體熔化溫度比石英砂相的單獨(dú)熔化溫度要低一百多度，解決玻璃無堿纖維能耗偏高的問題，減少碳和二氧化硫的排放；在玻璃纖維生產(chǎn)中，在配合料中弓I入白泡石可以全部或部分替代配合料中葉臘石的引入，可以消除葉臘石枯竭、品質(zhì)下降帶來的影響，有利于玻璃纖維行業(yè)長(zhǎng)期持續(xù)有效地發(fā)展；不再引入石英砂來補(bǔ)充SiO2的不足，可以去除配合料中的石英粉，避免石英粉的開采和加工對(duì)環(huán)境污染和人體健康造成嚴(yán)重的傷害。白泡石在性能、化學(xué)成分方面十分穩(wěn)定，全部或大比例用白泡石替代葉臘石的使用、消除石英砂的引入后，配合料的質(zhì)量得到很大的提升，從而為獲得良好質(zhì)量的玻璃液提供了前提條件。
根據(jù)最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與其他原料配合，每4000噸白泡石可以生產(chǎn)10000噸無堿E玻璃。按西部葉臘石的價(jià)格比白泡石貴一倍余，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)80萬/萬噸，同時(shí)減少石英砂或石英粉的用量3000噸/萬噸。
使用白泡石可以減少配合料中原料的種類，使配合料的均勻性更好，配合料均勻度至少提高3%，由原來95%提高至98%以上，玻璃也得質(zhì)量得到明顯改善，能提高開機(jī)率0.5?2個(gè)百分點(diǎn)。消除石英砂的引入后，配合料的熔制溫度降低，根據(jù)引入白泡石比例玻璃的熔制溫度可以降低20?60℃，能耗降低效果明顯。
綜上所述，新技術(shù)在玻璃纖維生產(chǎn)中具有能夠充分利用自然資源，減少甚至消除對(duì)葉臘石的依賴、大大降低原料成本、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，降低環(huán)境污染和職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。另外，拉絲窯爐中不需要加入大量純度高的石英，混合容易，窯爐配料難度低。對(duì)環(huán)境污染較輕；具有節(jié)約能源和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力高等特點(diǎn)，使用白泡石有利于玻璃纖維在原料方面可持續(xù)發(fā)展。
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