玄武岩纤维的特性及其在中国的应用前景

续玄武 岩纤 维生产 厂 ， ９ 到 Ｏ年代 末 格鲁基 亚 和 哈 萨
非常遗憾 的是 ， 目前在中国对玄武岩矿石作为 玄武岩纤维生产原料的研究工作尚未引起应有的重 视 。根据已掌握的玄武岩矿石化学组成分析数据说 明， 在中国的很多省份都有适 合于连续玄武岩纤维 生产的矿址 ， 例如 ： 四川 、 云南 、 黑龙江 、 浙江 、 湖北 、 海南岛、 台湾等省 ， 其中某 省的矿石已经在工业试
工艺和新设备， 使能耗降低了 ２５ 并相应地降低 ． 倍， ｒ 生产成本， 甚至低于玻璃纤维的生产成本。 这些研 发成果为玄武岩纤维的发展给予极大的推动力 ， 而且
扩展了玄武岩纤维 应用 的潜 在市 场 。在 ２０ 年 利用 ００ 连续 玄武岩纤维 生 产的新 工 艺技 术 和设 备建 成 了世
学 稳定 性 ， 玄武岩 矿石 是 富集 的 、 融 的和质 量均 匀 熔
降低 ＿ ｒ 其生产成本 ， 基本上与玻璃纤维的生产成本
相当。
的单组元原料。熔融 、 质量均匀化等过程 皆是远古
火 山作用的结果。与玻璃纤维 生产不 同， 玄武岩纤
维的生产原料是天然且现成的。 近年来 ， 为筛选适宜于生产连续玄武岩纤维 的 原料矿石进行过大量 的研究工作 ， 尤其是 为了生产 设定特性（ 如机械 强度 、 化学和热稳定性 、 电绝缘性 等） 的玄武岩纤维 ， 必须采用特定要求的矿石 的化学 组成和纤维成型性能。例如 ： 生产连续玄武岩纤维
不 需经 过澄 清工序 。 上述 玄武 岩矿 石 的特殊 性决 定 了连续 玄武 岩 纤
表３ Ｒ Ｂ一１ ０连续玄武岩纤维断裂负荷参数
维 的生产工艺和技术装备的特点。最初建设的玄武 岩矿石熔 化炉力求 与玻璃纤维生产 相关类似 的炉 型， 虽取得一定的效果 ， 但其生产成本大大高于玻璃
与其它材料相结合 使用温度可达 Ｉ０ ￣。例如防 Ｏ０ Ｃ
火墙 、 安全防火门、 防火结构件 、 电缆 吊线 以及其它
工业用或民用高层建筑的某些产品。
３ ７ 低 吸湿率 ．
３５ 高绝缘特性和高电子磁波辐射透过性 ． 连续玄武岩纤维具有较高的电绝缘性和较高的 电磁波透过性 ， 因而可 以用于制造高压（５ 千伏 ） ２０
所 采用 矿石 的化 学组成 范 围如 表 ｌ 示 。 所
表 １ 玄武 岩矿石的化学组成范 围
化学组份 ｓ ２ Ａ ０ Ｆ ３ Ｃ０ ＭＯ Ｔ ２ Ｎｚ 其它杂质 ； Ｉ ３ ｏ ０ ￣ ａ ｇ ｉ ａ０ ０
最低 （ ４ ％） ５ 最 高（ ６ ％） ｏ ｌ ２ １ ９ ５ １ ５ ４ １ ２ ３ ７ ０９ ２５ ． ２０ ６０ ． ． ２０ 、 ３５ ．
特 性指标 ； ②玄 武岩纤 维 的生产原 料是 无 限 的 ； ③近 年来 ， 产玄 武岩 纤维 新技 术 的成功应 用 ， 生
中国在前苏联专家的帮助下建设并投产一台连
续 玄武 岩纤维 工 业 试 验装 置 ， 该 套 装 置 Ｉ ｆ 中 在 －Ｊ ｆ用
国的玄武岩矿石进行运转并取得较好的结果。 玄武岩矿石属火 山岩浆矿石 ， 它具有天然 的化
玄武岩矿石在地球表面上 已存放 了数百万年， 经受着多种气候因素的作用 ， 玄武岩矿石是最坚 固 的硅 酸盐 矿石 之 一 ， 由玄 武 岩 制造 的纤 维 具 有 天 然 的强度和对腐蚀性介质作用的稳定性 、 耐用性 、 电绝 缘性 ， 玄武岩矿石是一种天然的环保 型的洁净原料。
过 去 多年来 ， 玄武 岩纤 维 未能 被广 泛应 用 ， 主要
验 装置 上生 产 出连续 玄武 岩纤 维 。
克斯坦分别建成二个连续玄武纤维生产工厂。但是 这些工厂采用的工艺技术能耗高、 设备结构复杂 、 产 品成本高， 因为当时产品基本 是用于国防工业 ， 对 产 品成本是不 予考 虑 的 。
在９ ｏ年代 末开发成 功连续 玄武岩纤 维生产 的新
器在生产 中长期使用说 明， 它可 以承受 强刺激性蒸
汽的杀菌作用。
３４ 抗 交错 变换 负载 能 力高 ．
玄武岩纤维制造的吸音材料正广泛应用于航空
工业 、 造船工业和机械工业。除此之外 ， 利用该纤维 还可制造用于隔热吸音相结合 的结构材料 。该类材 料是绝对不可燃 的， 而且在加热情况下没有有害 的
工 艺技 术仅 在最 近几 年 才取 得 一 些 进 展 ； 拉 丝 漏 就
板的孔眼数而言 ， 玻璃纤维生产所 用的拉丝漏板 已 达 ２０ 孔甚至更多， ００ 而玄武岩纤维工业生产的拉丝 漏板 目 前仅为 ２０ 而已。当然 ， ０孔 目前正在进行生 产能力更高的多孔数漏板 的研究开发工作 。但是 ， 目 前使用 ２０ ０ 孔拉丝漏板条件下生产连 在腐蚀性介质 中（ 、 、 酸 碱 盐溶液 ） 玄武岩纤维具 有高耐蚀性和高化学稳定性 ， 结果见表 ４ 。
表 ４ 玄武岩纤 维在 不同腐蚀介质 中强度保 留率
评价连续玄武岩生产成本应考虑的因素有 ： 玻 璃纤维生产技术 已发展了 ７ 多年 ， Ｏ 而玄武岩纤维 的
维 的成 本 相 当于 玻 璃纤 维 的 生 产 成 本 ， 因何 在 ？ 原
由表 ４的数据 可以看 出， 玄武岩纤维在碱性溶
液中具有独特 的化学稳定性 ， 特性 为在桥梁 、 该 隧 道、 堤坝 、 楼板等类混凝 土结构 的增强 ， 以及沥青混 凝土路面， 机场飞机起落跑道的增强和其它 易受潮 湿、 盐类与碱性ｔ 凝 土介质腐蚀而导致金属钢筋腐 昆 蚀的建筑构件中的应用开辟了广泛空间。 玄武岩纤维可以与无机粘合剂相容 ， 用于制造 新型耐燃复合材料。除此外 ， 玄武岩纤维是制造净 化工、废气和城市废物处理装置 的过滤器不可替代 Ｉ 的材料 。
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４ 期
玄 岩纤维 的特性及其在中国的应用前景 武
滤器可以净化 ３０Ｃ～ ５ ￣－作条件下的空气 。 ０ ￣ ６０ Ｅ Ｃ 在抗生索生产过程 中产生的气体也可以用玄武
岩纤维进行净化和杀 菌， 用玄武岩纤维制成 的过滤
由玄武 岩纤 维制造材料 的吸音性能数据见表 ８该材料是用直径为 １ ３ ｎ的超细玄武岩纤维制 ， ～ｔ ａ 成。
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纤
维
复
合
材
料
２ ０ 年 ０５
原因是其生产工艺太复杂 ， 而且又是新事物 ， 工业生 产技术 尚未完全掌握 。玄武岩纤维的生产工艺技术 与玻璃纤维是不同的， 具体表现在 ： （） １玄武岩矿石的化学组份与玻璃体完全不同；
（ ） 武 岩 矿 石 含有 大 量 的 铁 的 氧化 物 （ ｅ ２玄 ＦＯ、
岩 构成 。
玄武岩纤维的耐高热稳定性能结果见表 ５ 。
表 ５ 玄武岩纤维的在不 同温 度下 的强度保 留率。
抗 拉强度
２ ４ ｇｍ ？ ３ｋ／ ．
３０ｃ ０ 。
９．％ ８７
４ＷＣ ０
５０ ０ ％
６０２ ０ ９
７０ ０ ℃
８ ． ％ ５ ． ％ ３ ． ％ ２ ． ％ ８７ ８９ ８４ ５０
玄武岩纤维及其制品的生产企业。
２ 玄武岩纤维生产的发展背景
玄武岩纤维生产技术的研究开发工作始于前苏 联时期 ， ６ 年代初期生产了一批边疆玄武岩纤维 在 ｏ
样品， 随之进行了多年的玄武岩纤维及其制 品特性 的研发工作 。到 ８ 年代 中期连续玄武岩纤维 的工 Ｏ 业生产装置投入生产。９ ｏ年代 中期 已建成二 个连
从特性指标角度看， 玻璃纤维具有一定的局 限
性， 例如 ： 比强度 、 使用温度 、 化学稳定性等， 尤其是 埘碱性介质 而言。除此之外 ， 生产玻璃纤维必须利
用化学 纯 的各种组 份 ， 尤其 是 比较 短 缺组 份 氧化 硎 （２３。 因此 近年来 连续 玄武 岩纤 维先进 生 产技 术 Ｂ（ ） ） 的开发 取得 较大 进 展 ， 相继 组 建 并 投 产 了 一批 连 续
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４ｌ Ｉ ｆ ｊ
纤
维
复
合
材
料
Ｎｆ ４ ５ １ ７ Ｄ ｃ ．（ ｅ ． ２ｍ
２０ ０５年 ｌ ２月
Ｆ ＢＥＲ Ｃ０ Ⅱ Ｉ Ｉ ｏＳ ＴＥＳ
玄 武 岩 纤 维 的特性 及 其在 中国 的应 用 前 景
摘 要 介绍 丁连续玄武岩纤维的主要的优异性能 ， 提供 了该纤维 与玻璃纤维相 比其生产 技术 的特殊性 。用 具体实 例
３ 。
表 ２ 不同直径玄武岩纤维 的断裂比强度
单 位 直径（ ｍ） ｔ ｉ 单化断裂比强度（ ４ － ） １ ｍ ？ ￣ ５０ ． ２５ １ ６０ ． ２０ １ ８０ ． ２８ ０ ９０ ． ２４ １ Ｉ． Ｊ０ ２５ ０
Ｆ２ ， ｅ０ ）对热辐射而言它是不透明的 ； （） ３玄武岩矿石是 已存在的天然熔融体 ， 亦即是 说， 按化学组份而论质量是均匀化 的； （） ４ 玄武岩矿石的熔化过程与玻璃的熔化不问，
玄武岩纤维对交错变换负荷具有高稳定性和耐 久性。用连续玄武岩纤维制造的型材（ 玄武岩钢） 如 条、 棒等， 经多次交错变换负载作用下未发现任何疲
劳破坏的痕迹一如裂缝和其它征兆 ， 已经多年 （ 年 ９
以上 ） 用后验 证 。 使
物质或气体排出， 其使用温度可达 ６０ ０ ￣ ７０Ｃ 若 Ｃ～ ０￣ ，
成过 滤 器 ， 用 于矿石 、 应 冶金工 业 、 化工 厂 、 建材 厂和
玄武岩纤维 的主要特性
３ １ 高 断裂 比强度 ．
玄武岩纤维具有较 高的断裂 比强度 ， 同直径 不
的玄 武岩纤 维 的断 裂 比强 度 不 同 ， 果 见 表 ２和表 结
电站排放气 中粉尘的脱除。用玄武岩纤维制成的过
说明在不同工业领域玄武岩纤维的应用前景。
ｌ 前
言
界最大规模的生产厂 ， 该厂的全部产品用于 日本本 田
汽车公 司的零 部件 生产 。除此之 外 ， 在建设 和将要 正 建设数座连续 玄武岩纤维 的生产 厂 。