玄武岩纤维

    玄武岩纤维及其复合材料是以天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后加入熔窑中,在1450-1500℃熔融后,通过喷丝板拉伸成连续纤维,并以玄武岩纤维为增强体制成的新型复合材料。玄武岩纤维的特点:1、耐高温(使用温度范围为-269―900℃)、隔音、隔热、抗振动、耐酸碱,使用寿命长;2、对生态无害,阻燃性和防爆性好;3、具有较强的化学惰性,无论在空气中还是在化学介质中都十分稳定;4、玄武岩纤维与玻璃纤维和碳纤维相比投资成本更低廉,且产品附加值高,原材料利用率高(可达90%以上)。5、玄武岩材料可广泛用于国民经济各个领域。
    目前只有俄罗斯、乌克兰等少数几个掌握了玄武岩连续纤维的生产技术,其每年生产的数量尚不能满足1%的市场需求。而我国玄武岩矿床储量丰富,具有生产成本较低等竞争优势。因此,玄武岩连续纤维开发应用的市场发展前景诱人。
    深圳俄金碳材料科技有限公司由深圳市黄金屋真空科技有限公司和俄罗斯的一家军事工业材料研究院合资组建。“玄武岩连续纤维及其复合材料”属于和俄罗斯政府间科技合作项目,聚集了一批来自莫斯科、上海和深圳的专家。“俄金”公司将以玄武岩熔融、拉丝自动化控制技术为创新点,以低成本、大规模生产为产业化特征,力争用3-5年的时间,在生产总量和技术先进程度等方面达到国际水平。
    连续玄武岩纤维(以个简称生武岩纤维)与玻璃纤维和其他无机非金属纤维一样,是做复合材料的一种新型增强材料。玄武岩纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。表1是玄武岩纤维与几种玻璃纤维成分的比较。玄武岩纤维的熔化和拉丝过程与玻璃纤维相比,省立了多种原料配料过程,熔化池窑与玻纤池窑类似,但由于玄武岩含FeO和Fe2O3达10%以上,黑度系数接近0.9,透热性差,又属于块状堆积熔化工艺,所以池炉比较浅,熔池面积比破纤的小。同时玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物析出,池墙受侵蚀较小,在池炉排放的烟尘中基本无有害物质,所以整个生产过程中环保状况更好。
    玄武岩纤维于1953-1954年在莫斯科玻璃和牵料研究院开发出来。台工业化生产炉于1985年在乌克兰纤维实验室(TZI)建成投产,采用200孔漏板、组合炉拉丝工艺。发展情况是:代是池窑拉丝工艺。在2002年以前,前苏联每年大约有500吨连续玄武岩纤维产品,主要用于军拉丝炉及机器设备。他们年产260吨的生产工艺和技术在乌克兰已有近20年的生产历史,但从末介绍给参观者。玄武岩纤维池炉生产技术有非常关键的不同之处和特殊的熔制工艺。由于玄武岩中含有高达10%以上的FeO和Fe2O3,所以玄武岩矿源选择十分严格,在熔制过程中黑色和熔体和窑炉的氧化还原气氛都必须严格控制。前炉通路短,熔液快速流过,采用铂金管分流器,加热式管状流液洞,同时采用了中心取液法,配合较小的漏板,很短的漏咀和热风式丝根冷却器等一系列专有技术和技术决窃,使拉丝作业稳定。矿石原料与纤维的成品率之比高达1.1:1。除此之外,拉丝机、单丝涂油器、浸润剂技术、污水处理与回收利用,原丝的干燥、加工技术与设备基本上与玻璃纤维相同。现今前苏联诸的玄武岩纤维池窑已发展到年产700吨规模,使用400孔。美国玄武岩纤维池窑现已发展到1000-1500吨规模,使用800孔漏板拉丝技术。