专利名称：利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于以Al2O3和SiO2为基料成分的陶瓷制品领域，尤其涉及利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维。
硅酸铝陶瓷纤维作为新型的纤维状轻质耐火材料，在冶金、石油化工、电力、建材、有色金属等行业工业窑炉上得到广泛的引用，是一种性能优良的节能绝热保温材料。目前硅酸铝陶瓷纤维的主要天然原料是硬质粘土，即将硬质粘土经高温煅烧、破碎、熔融、喷吹或甩丝成纤工艺生产硅酸铝陶瓷纤维。但是硬质粘土是一种不可再生资源和重要的工业原料，近年来由于硬质粘土的大量开采使得其资源出现匮乏，硬质粘土的品质下降，从而降低了硅酸铝陶瓷纤维的质量。为此，寻求代替硬质粘土制造硅酸铝陶瓷纤维的材料成为一个重要课题。
截止目前，未发现有关利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的报道。
本发明的另一目的是提供利用煤矸石制造的硅酸铝陶瓷纤维的应用。
本发明涉及利用煤矸石生产硅酸铝陶瓷纤维的方法及其应用，其特征在于以煤矸石为原料，经过煅烧、熔融、喷吹或离心甩丝成硅酸铝陶瓷纤维。煤矸石的主要成分是Al2O3和SiO2，且含量不一，Al2O3的重量百分含量在30～50％之间。制造硅酸铝陶瓷纤维就是主要利用煤矸石的有效成分Al2O3和SiO2，所用的煤矸石的重量化学组成为Al2O3≥43.00％，SiO2+Al2O3≥85.00％，Fe2O3≤1.00％，K2O+Na2O≤0.50％，烧失量≤15.00％。符合此标准的煤矸石资源储量在亿万吨以上，主要集中在山西阳泉、朔州和怀仁一带。利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的生产方法是先将煤矸石在1000～1600℃下煅烧300～360h，得洁白、杂质含量少的煤矸石熟料。再用破碎机将煤矸石熟料破碎，破碎粒度≤15mm，加入到高温电阻炉中在2100～2300℃熔融。然后采用高速喷吹装置或高速离心甩丝机，将熔融后的流股经喷吹或甩丝成陶瓷纤维散棉。该陶瓷纤维的纤维直径为2～6mm，纤维长度≥30mm，渣球(≥0.25mm)含量≤15％，正常使用温度达到1000℃，性能指标均达到或超过采用硬质粘土熟料生产的硅酸铝陶瓷纤维。
利用煤矸石制造的硅酸铝陶瓷纤维可以制作成陶瓷纤维针刺毯、陶瓷纤维毡、陶瓷纤维机制板、陶瓷纤维纸和陶瓷纤维纺织品等，作为节能耐火保温材料应用于工业窑炉和其它保温设施。将陶瓷纤维散棉经过针刺机针刺成毯，针刺后的毯坯经过700～900℃的高温定型成毯，切割得到质地柔软的针刺毯。陶瓷纤维散棉加入结合剂制成棉浆，经真空成型工艺制成一定形状的湿制品，在110～150℃下干燥得陶瓷纤维毡。陶瓷纤维散棉加入结合剂制成棉浆，经真空成型工艺成型，再用硬化剂对制品进行硬度处理，在110～150℃下干燥，经表面磨光、切割，得到规定形状得陶瓷纤维机制板。陶瓷纤维散棉加入有机结合剂制成棉浆，抄取陶瓷纤维纸坯，经干燥、剪切、卷取得陶瓷纤维纸。陶瓷纤维散棉添加10～15％的有机纤维，经梳毛、纺纱、合股制成陶瓷纤维纱线，经编织机、织布机等设备制作成布、带、绳等纺织品。
本发明的有益效果在于利用废弃物煤矸石，减少了煤矸石对环境的污染，提高了煤矸石的综合利用水平；降低了生产成本，节约了硬质粘土和其它矿产资源，为硅酸铝陶瓷纤维的生产提供了新的资源。
实施例2 取实施例1制备的陶瓷纤维散棉，采用传统制造陶瓷纤维棉耐火材料制品工艺，制作陶瓷纤维针刺毯、陶瓷纤维毡、陶瓷纤维机制板、陶瓷纤维纸和陶瓷纤维纺织品。
实施例3 取组成为Al2O343.01％，SiO2+Al2O388.12％，Fe2O30.42％，K2O+Na2O 0.37％，烧失量9.21％的煤矸石100吨放置在倒焰窑中，经过1000℃的高温煅烧360h后冷却，得到洁白的煤矸石熟料。经检测其组成为Al2O345.87％，SiO2+Al2O397.13％，Fe2O30.61％，K2O+Na2O0.42％。将煅烧后的煤矸石熟料用破碎机破碎成粒度≤15mm的自然级配，加入到高温电阻炉中，在2300℃下熔融。采用高速连融连甩甩丝机，甩丝成硅酸铝陶瓷纤维棉。
实施例4 重复实施例3，但煤矸石煅烧时间为300h，采用高速高压连融连吹装置喷吹成陶瓷纤维棉。
实施例5 重复实施例3，但煤矸石煅烧温度为1600℃。
实施例6 重复实施例3，但煤矸石煅烧温度为1600℃，煅烧时间为300h，采用高速高压连融连吹装置喷吹成陶瓷纤维棉。
实施例7 重复实施例3，但煤矸石熟料的熔融温度为2100℃。
实施例8 重复实施例3，但煤矸石熟料的煅烧温度为1600℃，煤矸石熟料的熔融温度为2100℃，采用高速高压连融连吹装置喷吹成陶瓷纤维棉。
实施例9 重复实施例3，但煤矸石煅烧温度为1600℃，煅烧时间为300h，煤矸石熟料的熔融温度为2100℃。
实施例10 重复实施例3，但煤矸石煅烧时间为300h，煤矸石熟料的熔融温度为2100℃。
权利要求
1.一种利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法，其特征在于以煤矸石为原料，经过煅烧、熔融、喷吹或离心甩丝成硅酸铝陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法，其特征在于所用的煤矸石的重量化学组成为Al2O3≥43.00％，SiO2+Al2O3≥85.00％，Fe2O3≤1.00％，K2O+Na2O≤0.50％，烧失量≤15.00％。
3.根据权利要求1所述的利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法，其特征在于所述的煅烧是将煤矸石在1000～1600℃下煅烧300～360h。
4.根据权利要求1所述的利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法，其特征在于所述的熔融是将煅烧后的煤矸石在2100～2300℃下熔融。
5.权利要求1所限定的硅酸铝陶瓷纤维的应用，其特征在于可以制作成陶瓷纤维针刺毯、陶瓷纤维毡、陶瓷纤维机制板、陶瓷纤维纸和陶瓷纤维纺织。
全文摘要
本发明涉及利用煤矸石制造硅酸铝陶瓷纤维的方法及其应用,属于以Al
文档编号C03B37/06GK1422820SQ0113522
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月1日 优先权日2001年12月1日
发明者鹿成洪, 鹿成会, 任大贵, 苗海波, 李京友 申请人:山东鲁阳股份有限公司