玄武岩连续纤维的制备
玄武岩连续纤维项目可行性研究报告

玄武岩连续纤维项目可行性研究报告一、项目背景玄武岩是一种常见的火山岩石,具有良好的物理性质和化学稳定性,可以用于制作各种建筑材料。
近年来,随着对可持续发展的追求和环保意识的提高,研究者开始探索利用玄武岩连续纤维替代传统钢筋或玻璃纤维增强材料的应用。
因此,进行玄武岩连续纤维项目的可行性研究具有重要意义。
二、市场需求分析1.玄武岩连续纤维在建筑领域的应用潜力巨大。
随着城市化进程的加快和人们对建筑质量要求的提高,传统建筑材料已经难以满足需求。
而玄武岩连续纤维具有高强度、耐火、抗腐蚀等优势,可以用于制作高强度混凝土、板材、纤维加强护栏等建筑材料。
2.玄武岩连续纤维在汽车、航空航天等领域的应用也具备潜力。
玄武岩连续纤维具有轻质、高强度、抗腐蚀等优势,可以用于制作汽车零部件、飞机壳体等产品,提高产品强度、降低重量,增加燃油效率。
3.国内外对环保材料的需求不断增加。
玄武岩连续纤维是一种天然材料,不会对环境造成污染,符合当今社会对于低碳环保的要求。
因此,国内外对玄武岩连续纤维的需求将会持续增加。
三、可行性研究1.技术可行性:目前已有研究表明,玄武岩连续纤维的制备技术相对成熟,可以通过熔融拉丝、化学气相沉积等方法制备出高质量的连续纤维。
同时,玄武岩连续纤维可以与树脂等材料进行良好的结合,使其更容易应用于各种领域。
2.经济可行性:从原料采购到生产制造再到销售,玄武岩连续纤维项目的整体成本相对较低。
由于玄武岩在地球上广泛分布,并且目前存在大量的未开发资源,原料供应相对充足。
此外,玄武岩连续纤维相对传统材料具有更长的使用寿命和更好的性能,可以降低用户的维修和更换成本,具备较高的经济效益。
3.市场可行性:根据对市场需求的分析,玄武岩连续纤维在建筑、汽车和环保等领域具有广阔市场前景。
可以通过与已有企业合作、发展新的产品和开发新的应用领域,扩大市场份额。
四、风险与对策1.技术风险:虽然玄武岩连续纤维的制备技术相对成熟,但在规模化生产过程中可能遇到一些技术难题。
玄武岩纤维

玄武岩纤维玄武岩纤维,是玄武岩石料在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。
类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。
玄武岩纤维制品有:1,玄武岩纤维无捻粗纱,是用多股平行原丝或单股平行原丝在不加捻的状态下并合而成的玄武岩纤维制品,2,玄武岩纤维纺织纱是由多根玄武岩纤维原丝经过加捻和并股而成的纱线,单丝直径一般≤9µm。
纺织纱大体上可分为织造用纱和其他工业用纱;织造纱是以管纱、奶瓶形筒子纱为主。
3,玄武岩纤维短切纱是用连续玄武岩纤维原丝短切而成的产品。
纤维上涂有(硅烷)浸润剂。
所以玄武岩纤维短切纱是增强热塑性树脂的首选材料,同时还是增强混凝土的最佳材料。
玄武岩是一种高性能的火山岩组份,这种特殊的硅酸盐,使玄武岩纤维具有优良的耐化学性,特别具有耐碱性的优点。
因此,玄武岩纤维是替代聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)用于增强水泥混凝土的优良材料;也是替代聚酯纤维、木质素纤维等用于沥青混凝土极具竞争力的产品,可以提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等。
4,将玄武岩纤维纱经过高性能的膨体纱机,制成玄武岩纤维膨体纱。
成型原理是:高速空气流进入成形膨化通道中形成紊流,利用这种紊流作用将玄武岩纤维分散开,使其形成毛圈状纤维,从而赋予玄武岩纤维膨松性,制造成膨体纱。
5,玄武岩纤维布6,玄武岩纤维毡7,玄武岩纤维复合材料玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)等高技术纤维相比,除了具有高技术纤维高强度、高模量的特点外,玄武岩纤维还具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能,且性价比好,是一种纯天然的无机非金属材料,也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。
玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求,对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。
cbf使用的工艺流程结构类型 (2)

CBF使用的工艺流程结构类型引言CBF(Continuous Basalt Fibers,连续玄武岩纤维)是一种由熔融的玄武岩石纤维化而来的新型纤维材料。
CBF具有优异的力学性能、高温耐性和化学稳定性,广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
本文将介绍CBF使用的工艺流程结构类型。
工艺流程类型CBF的制备工艺流程结构可分为以下几种类型:1.熔化工艺–将玄武岩石块破碎成颗粒状,并进行熔化。
–使用高温熔炉将颗粒状的玄武岩石加热到熔化温度,并保持一段时间以确保熔化均匀。
–将熔化的玄武岩岩浆注入特定模具中,形成玄武岩纤维。
–通过调整熔化温度和时间,可以控制玄武岩纤维的直径和长度。
2.拉拔工艺–将玄武岩石块破碎成颗粒状,并进行熔化。
–将熔化的玄武岩岩浆注入玄武岩纤维拉拔机中。
–在拉拔机中,通过拉拔玄武岩纤维,使其具有所需的直径和长度。
–可以通过调整拉拔机的拉拔速度和拉拔温度,控制玄武岩纤维的直径和长度。
3.喷射工艺–将玄武岩石块破碎成颗粒状,并进行熔化。
–将熔化的玄武岩岩浆喷射到高速空气流中。
–空气流会将玄武岩纤维拉伸成细丝状,并随后迅速冷却固化。
–控制喷射速度和喷射时间,可以获得所需长度和直径的玄武岩纤维。
4.湿法纺丝工艺–将玄武岩石块破碎成颗粒状,并进行熔化。
–将熔化的玄武岩岩浆注入到湿法纺丝机中。
–在湿法纺丝机中,通过旋转离心力拉伸玄武岩纤维,并通过喷水冷却和固化。
–通过调整旋转速度、喷水速度和拉伸程度,控制玄武岩纤维的直径和长度。
工艺流程选择选择CBF的工艺流程结构类型时,需要考虑以下几个因素:•产品要求:根据所需产品的性能要求,选择合适的工艺流程类型。
不同的工艺流程类型在玄武岩纤维的直径和长度控制能力上可能不同。
•生产规模:不同的工艺流程类型可能适用于不同的生产规模。
熔化工艺和拉拔工艺通常适用于大规模生产,而喷射工艺和湿法纺丝工艺适用于小规模生产。
•设备投资:不同的工艺流程类型所需要的设备投资不同。
玄武岩连续纤维及其复合材料

表 4玄武岩连续纤维与其它纤维物理性能比较
3 7
,
维普资讯
‘ 河北纺织 》20 年 第四期 ( 17 ) 06 总 2期
新原 料
性能
玄 武 岩 连
密
度 拉 伸 强 度 弹 性 模 量 断 裂 伸 长 最 高 使 用 温 度
4 0孔的铂金漏 板拉丝技术 ;美 国玄武岩连续纤维池窖经过几十年的发展 已达到 0 10一 10 吨的规模,使用 80孔漏板拉丝技术 。 0O 50 0
连续性玄武岩纤维 自实现工业化生产至今 已有 2 O多年, 在此期间, 我国国家建 筑科学研究院和南京玻璃纤维研究设计院也先后开展了对玄武岩连续纤维的研发。
介质 玄武岩连续纤维 E _玻璃纤维 2 a O NN i d 2% . 2 6% . O 2 C NH l 5% . O 3. 8 % 9 H0 2 O % . 2 O % . 7
() 2玄武岩连续纤维的物理机械性能
玄武岩连续纤维具有优 良的物理机械性能 ( 如表 4 ,拉伸强度、弹性摸量及断 ) 裂伸长都较大,在一些应用领域内,完全可 以代替玻璃纤维、碳纤维等充 当复合材
但是都没有成功。20 9月国家科技部将 “ 02年 玄武岩连续纤维及其复合材料 ” 目 项
列入国家 8 3计划,深圳俄金碳材料科技有 限公司承担了该计划课题 ,成功研制 出 6
“ 一段法”生产工艺即采用纯天然玄武岩矿石 ,不加任何辅料进行玄武岩连续纤维
生产 ,此后其以技术成果作价入股成立 了 “ 横店集 团上海俄金玄武岩连续纤维有限
公司” ,将其成果转化,实现了批量生产。0 1 - 3
2玄武岩连续纤维的性能 2 1玄武岩连续纤维的组成及结构 .
连续玄武岩纤维的工业化生产_杨勇新

连续玄武岩纤维的工业化生产*杨勇新(国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心 北京 100088)李洪安 于忠生(营口市建筑材料科学研究所 营口 115000)摘 要:玄武岩纤维是一种新型材料,其生产和应用已成为国内外目前研究的热点。
对连续玄武岩纤维工业化生产的条件、工艺和质量控制方法予以介绍。
关键词:连续玄武岩纤维 工业化生产 工艺INDUSTRIALIZED PRODUCTION OF CONTINUOUS BASA LT FIBERYang Yongx i n(National Eng i neering Research Center of Industrial Building Diagnosis and Rehabilitation Beijing 100088)Li Hong an Yu Zhongsheng(Yingkou Institu te of Building Material Yingkou 115000)Abstract :Basal t fi ber is a kind of new material.Its producti on and application draw most attention at home and abroad.The conditi ons,technics and quality control measures of basalt fiber industrialized production are introduced.Keywords :continuous basalt fiber industrialized p roduction technics*2005年度攻关计划(国际合作)项目 高性能纤维增强复合材料工程应用关键技术研究 (2005DFBA0002)资助。
第一作者:杨勇新 男 1963年11月出生 博士后 教授级高级工程师E-mail:yangyongxin@tsi 收稿日期:2007-02-100 前 言玄武岩是一种火山喷出岩,是地球上贮藏量最大,分布面很广的矿产。
玄武岩连续纤维的工艺原理

玄武岩纤维宏达玻纤2007-04-10 16:36:13 阅读189 评论1 字号:大中小订阅[ ]玄武岩纤维单向布玄武岩纤维单向布是采用高性能玄武纤维织成的一种工程材料。
GBF生产的玄武岩纤维单向布是在单丝上均匀的涂有适合于酚醛、环氧树脂的浸润剂,适合于聚酯、环氧、酚醛、尼龙等树脂性能的要求。
并在浸润剂中有与各种树脂相匹配的偶联剂,充分发挥玄武岩纤维单向布的增强作用。
玄武纤维单向布尤其适合于替代碳纤维单向布用于建筑桥梁加固补强和修复,其BFRP 比CFRP 具有更突出的综合性能和性价比。
在在建筑加固领域,玄武岩纤维单向布用于柱体的抗震加固的BFRP 性能非常接近CFRP ,某些指标数据比BFRP 更优越。
产品应用:建筑桥梁结构的加固、补强和修复;雷达罩、发运机部件、雷达天线;坦克装甲车车体、结构件、车轮毂、扭力杆和套管;体育滑水板、高山滑雪板、冲浪板等。
玄武岩纤维单向布在结构加固工程中的应用。
玄武岩纤维单向布在结构加固工程中的应用1.材料概况:玄武岩纤维具有优越的物理学性能,良好的粘合性,耐热性及抗腐蚀性等,非常适用于土木工程领域。
由于玄武岩纤维单向布不但抗拉强度高,而且具有良好的高延伸率(3.1%)。
在极限状态下破坏时,可以通过自发形变大量吸收能量,所以用于抗震加固方面有独特的优异性能。
玄武岩纤维单向布是一种不导电的绝缘材料。
在地铁隧道,电器化铁路以及一些防磁化,电绝缘,防磁性能高的建筑加固工程中,玄武岩纤维单向布有非常明显的优势。
再加上玄武岩纤维单向布在加固工程中施工也非常方便,与胶粘剂结合更好,树脂的浸渍性浸透性都高于碳纤维,以此可提高建筑结构的抗运动荷载能力和抗冲击能力,适合于加固桥梁的土墩、柱、梁等部位。
玄武岩纤维单向布在建筑结构加固中的应用,最突出的实例为:上海某烂尾楼的改造和加固,上海某底层建筑加高,江苏某危房和危楼的建筑加固,浙江某服务性建筑物的改造加固,中部地区某高速公司桥梁的改造和加固。
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第30卷第2期合成纤维工业V01.30No.2
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玄武岩连续纤维的制备李建军党新安(陕西科技大学机电学院,陕西西安710021)摘要:利用坩埚法制备玄武岩连续纤维。研究了玄武岩纤维的熔融过程和拉丝工艺以及玄武岩纤维的基本特性。结果表明:选择陕西略阳辉绿岩矿作为玄武岩连续纤维的原矿,采用分体式氧化铝氧化铬坩埚,高度为13mm,孔径为4mm,台阶式漏嘴纺制玄武岩连续纤维,最长能成形15m,纤维直径为12.2斗m。关键词:玄武岩纤维物化特性制备方法坩埚温度粘度中图分类号:TQ343.4文献识别码:A文章编号:1001.004l(2007)02.0035.03
玄武岩连续纤维的生产及应用在国内尚属空白。我国虽然已经有几十条普通玄武岩棉的生产线,但是尚无超细玄武岩棉和连续玄武岩纤维的生产,主要是拉丝技术不过关¨j。南京玻璃纤维研究设计院矿物棉研究所、黑龙江省鸡西市梨树区、辽宁省营口市建筑材料研究所等国内有关单位研究开发玄武岩连续纤维,已取得了阶段性的研究成果。但是至今尚无直接从玄武岩一次制成连续纤维的工业技术和规模化生产。本课题组针对这一现状,对玄武岩的物理性质、化学组成及成分、晶体结构及拉丝设备、纤维成型工艺等方面进行了研究,并制备了玄武岩连续纤维,为工业化生产提供依据和指导。1实验1.1原料陕西略阳辉绿岩矿产于陕西略阳三岔子乡黄家沟村铸石矿,属于暗色中碱,熔点低于1450℃的粘性非晶质类中粒玄武岩,含有Si0:,A1:O,,Fe:O,,caO,MgO晶体,采用平均5mm的生料颗粒进行初步实验,再利用其熔料制成玻璃球状进行二次实验。1.2实验设备高温熔块炉:KSs.1600型,洛阳新奇试验电炉厂产,最高温度为1600℃,控温精度为5℃。高温便携式红外线测温仪:测量温度为600—3000℃。无级变速拉丝机:自行设计,能够实现三相交流普通电机O—l200r/min的无级变速,卷筒的线速度0—15n∥s。1.3制备工艺玄武岩连续纤维的制备工艺分为4个阶段:选料阶段、磨料阶段、熔融阶段以及拉丝阶段,工艺流程如图1所示。
液高透热性析品性能润湿性选料H物化特性中惜但熔融工拉丝续玄武岩纤维温度粘度漏嘴孑L径牵引线速率漏板温度漏嘴温度
图1玄武岩连续纤维制备工艺流程Fig.1nowchanofcontinuousbasalt6berpmduction采用差热法旧1及热重法得到原矿溶化温度为1321.2℃,析晶温度为1261.4一l263.07℃,软化温度为808℃,固化温度为729.45℃,拉丝成形温度1320~1340℃。
由于玄武岩的最高析晶温度约为1280℃”J。故
当温度升至1320℃时有熔岩流出,1340℃保温阶段时,熔岩流动就较急,但不太稳定,一般能自动带出2—3m的纤维,用牵引棒牵引时用手能拉出10m左右的纤维,经测量,纤维平均直径为12.2仙m,在1360℃的保温阶段的最后阶段时熔岩就呈流水状,不易成丝。当拉丝机转速调定为200r/min时,收集若干如图2所示的纤维试样。
收稿日期:2006—08-28;修改稿收到日期:2007—01-10。作者简介:李建军(1976一),男,讲师,在职研究生。主要从事力学教学及材料加工研究。基金项目:陕西科技大学项目(zX06.19)。
万方数据合成纤维工业2007年第30卷图2玄武岩纤维试样Fig.2BasaltfibersaIIlples
2结果与讨论2.1玄武岩连续纤维原料从表1可知,3个试样的siO:、A1:0,及铁的含量基本与格鲁吉亚玄武岩接近;试样1,2的Ca0含量比格鲁吉亚玄武岩少了近一半,而试样3与其基本相同;试样3的M90含量也与格鲁吉亚玄武岩的情况基本相似,试样1,2则相差2%左右;其中,碱性氧化物(Na:O+K:O)的含量依次为5.27%、6.35%、6.66%,格鲁吉亚玄武岩则为5.26%,都属于中碱矿物(中碱:2.5%~9.5%)。因此,以这3个试样所在矿区进行原矿采集来作为生产玄武岩连续纤维的原料。表1试样化学组成比较Tab.1Compari∞nof鼢mples’chemi∞lcomposition
2.2坩埚对纤维成形的影响实验采用了刚玉莫来石坩埚、氧化铝氧化铬坩埚,如图3所示。刚玉莫来石坩埚内孑L径为80mm,出料口处的孔径为20mm,高度为15mm,壁厚均匀,为12mm,总高度为275mm,坩埚的凸缘120mm,是为了便于坩埚的取放。氧化铝氧化铬坩埚是经过改进的分体式坩埚,其腔内径80mm,
为了保证与下面衬垫的配合,将熔料的型腔内径设计为西60mm,壁厚为10mm,外形直径为100mm。将坩埚两分体的高度分别设计为130mm,
72mm。漏板直径为78mm,漏孔孔径设计
为8mm。
a.刚玉莫来石坩埚b.分体式坩埚图3坩埚的结构Fig3Schematicillustrationofcmcibles
改进的分体式坩埚Ho与刚玉莫来石坩埚相比,熔料熔化的均匀性有所改善,其主要原因为改进的坩埚能对原料进行二次熔化,熔料经过第一次熔化后,流入坩埚的第二层型腔,再次熔化达到成型的粘度,故其熔料的熔化均匀性得到了改善;改进的坩埚解决了侧漏现象,其主要原因为原配坩埚的底部与坩埚配合处的部位变形较大,且直接以圆柱面进行配合,故配合精度不高,改进的坩埚因采用带台阶的漏嘴,且改进的坩埚底部经机加工圆度较高,因而漏嘴与坩埚的配合度较高,再加上原料和熔岩的压力作用,使坩埚与漏嘴的配合更加紧密从而解决了侧漏的问题。在各保温段分体式坩埚漏嘴部位的温度一般会比炉温约高20℃,其主要原因是坩埚漏嘴处于加热装置的正中间位置,从而使漏嘴处的加热效果比原有的要好得多,再者由于积热的结果。但是,分体式坩埚会出现破裂,是因为陶瓷材料A1:0,经不起温度的剧变,才会在冷却过程中出现裂纹,再者陶瓷坩埚易出现漫流和渗透现象。漏板中好多漏孔无料流出主要原因为漏板的孔径太小,不利于熔岩的流出。2.3漏嘴对纤维成形的影响实验中,选择了3种材料(刚玉莫来石、不锈
钢1Crl8Ni9Ti、不锈钢OCr25Ni20)3种结构的油嘴,经多次实验,比较最后确定,采用图4漏嘴进行实验,漏嘴的孔径及厚度实验结果见表2,表3。
图4不锈钢0Cr25Ni20漏嘴结构示意Fig.4Schematicdia铲amofstainlesssteel0Cr25Ni20orincedtips
万方数据第2期李建军等.玄武岩连续纤维的制备37
表2漏嘴孔径对纤维成丝的影响Tab.2EmⅪtofori6cedtipdi锄eteron6berfomation
表3漏嘴高度对纤维成丝的影响Tab.3Effectofo一6cedtipheightonnberfo瑚ation
漏嘴高度/纤维长度/漏嘴高度/纤维长度/mmmmmm253.O1412.51510.21314.5
由表2可知,孔径为3~5mm漏嘴能纺出连续成形10多米的纤维;高度为13—15mm的漏
嘴既能满足漏嘴在坩埚中的定位,也能成形出连续的纤维。高度为13mm的漏嘴所成型的纤维长度最长,长达15m左右;孔径为4.0mm的漏嘴成型的纤维最细,平均直径为12.2斗m。生产中,所成型纤维的直径与漏嘴的孑L径成正比,但在实验中并没得以验证,其主要原因为试验中所用设备与实际生产中所用设备存在很大的差异,生产中一般漏板上加有精密的加热装置,而试验中并不具备这样的条件,因而并不能保证熔岩在漏嘴处的温度和能量的恒定;实际生产中所采用的漏板材料为铂铑合金bJ,其性能在连续高温作用状态下并无明显的变化,而试验的目的就是寻找能代替昂贵铂铑合金的材料,试验中所选择的材料,其性能并不一定能达到玄武岩纤维连续成型的要求,很大可能会在试验中发生一些副反应,产生一些难熔的小晶体将漏嘴的孔径堵死;生产中,为防止侧漏,一般在漏板与漏嘴的配合处加循环冷却装置,但试验装置中,并不能在漏嘴与
坩埚的配合处加冷却装置,再加上坩埚本身的制造精度较低,一般在坩埚与漏嘴的配合处会存在有间隙,因而就避免不了熔岩的侧漏问题;实际生产中采用内外加热的方式以确保熔料的受热均匀和熔化的均匀性,而试验中采用辐射加热的方式,熔料加热的不均匀性导致了玄武岩熔岩内部温度低,外部温度高,从而使外层物料先熔化粘度较低,而中间原料未熔,将漏嘴孑L径堵死,迫使料从侧面流出,而不是从中间孔径处成型。
3结论a.陕西略阳辉绿岩矿可作为玄武岩连续纤维的原矿。b.采用分体式坩埚结构比较适合拉丝实验。c.台阶式漏嘴适宜纤维的成形,满足定位要求,防止侧漏。孔径为3~5mm漏嘴能成型出较连续的纤维,能成型十多米的纤维;高度为13~15mm的漏嘴能成型出连续的纤维。高度为13mm的漏嘴所成形的纤维长度最长,长达15m左右;孔径为4mm的漏嘴成形的纤维最细,平均直径为12.2¨m。
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Preparationofcontinuousbasalt6berLiJianjun,DangXinan(cDZ三E鲈矿胁c^onico以Efec£r0凡站,鼬伽础iun妇e邝蚵Q厂Sc;e耽eⅡnd乃c^n0209y,施’o凡710021)
Abstract:Acontinuousbasalt6berwaspreparedbycI.uciblepmcess.Themeltinganddrawingspinningprocessesofbasalt6一berwerestudied.Thephysicalandchemicalcharacteristicsofthebasaltfiberwerestudied.Theresultsshowedthatthecontinu—ousbasaltnbercanbepreparedwiththelen昏hmaximumof15manddiameterof12.2斗mbychoosingLuoyangdiabaseinShannxiPmvinceasthesourceoreandadoptingstraticulatealuminaandchromiumoxidecmcibleladder—shapewithaorificedtip