硅酸铝纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤：将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；所述矿物原料生料中Al2O3和SiO2的质量百分含量之和为95％以上。本发明人创造性的采用矿物原料生料直接制备硅酸铝纤维，不仅工艺简单，避免了煅烧操作，而且制备得到的硅酸铝纤维具有良好的保温、绝热性能，能满足电力、石化、冶金等大部分领域的绝热保温需要。
【专利说明】硅酸铝纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纤维【技术领域】，尤其涉及一种硅酸铝纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]硅酸铝纤维，又叫陶瓷纤维，是一种新型轻质的耐火材料，具有容重轻、耐高温、热稳定性好、热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点，加工后可制成硅酸铝纤维板、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维绳、硅酸铝纤维毯等产品。
[0003]中国从上世纪70年代开始硅酸铝纤维的生产研究，主要采用焦宝石进行低温硅酸铝纤维的生产，随着高温领域对硅酸铝纤维的要求，后来又逐步开发出了以氧化铝粉和石英砂混合生产硅酸铝纤维的生产技术，或加入氧化锆、氧化铬等成份，以提高硅酸铝纤维使用温度的技术，并且制备方法工艺要求高，均为熟料制备或经过高温煅烧步骤等繁琐操作，为了满足市场对硅酸铝纤维的需求，众多硅酸铝纤维制造企业和科研院所纷纷开发新的工艺。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种硅酸铝纤维的制备方法，本发明提供的硅酸铝纤维的制备方法工艺简单、成本低。
[0005]本发明提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:
[0006]将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；
[0007]所述矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
[0008]优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为q，所述0%< q ^ 45%,Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
[0009]优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为m，所述45%< m < 48%,Al2O3和S12的质量百分含量之和为96%以上。
[0010]优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为n，所述48%≤η < 53%,Al2O3和S12的质量百分含量之和为98%以上。
[0011]优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为53%以上，Al2O3和S12的质量百分含量之和为99%以上。
[0012]优选的，所述粉碎的粒径为I~20mm。
[0013]优选的，所述矿物原料生料选自高岭岩、硬水铝石、伊利石、叶腊石、高铝矾土、蓝晶石、硅线石、红柱石和石英砂中的一种或几种。
[0014]本发明提供了一种硅酸铝纤维，由上述权利要求任意一项所述的制备方法制备得到。
[0015]本发明提供了一种硅酸铝纤维制品，包括上述权利要求所述的硅酸铝纤维。
[0016]本发明提供了一种硅酸铝纤维制品的制备方法，包括上述权利要求任意一项所述的制备方法。
[0017]与现有技术相比，本发明提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；所述矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。本发明人创造性的采用矿物原料生料直接制备硅酸铝纤维，不仅工艺简单，避免了煅烧操作，而且制备得到的硅酸铝纤维具有良好的保温、绝热性能，能满足电力、石化、冶金等大部分领域的绝热保温需要。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:
[0019]将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；
[0020]所述矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
[0021]在本发明以矿物原料生料为原料，经过粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维。
[0022]目前业内普遍认为只有熟料才能够制备硅酸铝纤维，而生料矿物中含有自由水、结构水以及其它有机成分，这些成分在高温融化过程中会以气体的形式排出，会导致炉况不稳，影响成纤质量，还会使高温熔融液冒泡，有一定的危险。因此开采出来的原矿生料无法直接生产硅酸铝纤维，所以并没有任何技术公开以矿物原料生料制备硅酸铝纤维，也没有任何技术公开用于制备硅酸铝纤维的矿物原料生料。发明人创造性地发现，矿物原料生料可以直接用于制备硅酸铝纤维，无需煅烧成熟料的过程，而且制备得到的硅酸铝纤维具有良好的保温、绝热性能，可在不同温度下使用，能够满足电力、石化、冶金等大部分领域的绝热保温的需要。 本发明对所述的矿物原料生料没有特殊限制，化学成分满足矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上均可。本发明矿物原料生料优选选自高岭岩、硬水铝石、伊利石、叶腊石、高铝矾土、蓝晶石、硅线石、红柱石和石英砂中的一种或几种。具体的，可以选自高岭岩、硬水铝石、伊利石、叶腊石、高铝矾土、蓝晶石、硅线石和红柱石中的一种或几种；也可以为高岭岩、硬水铝石、伊利石、叶腊石、高铝矾土、蓝晶石、硅线石和红柱石中的一种或几种与石英砂的混合物。
[0023]本发明对上述矿物原料生料没有特殊限制，化学成分组成满足、在矿石分类上可以归属为上述矿物原料生料即可，优选为市售。
[0024]本发明直接以生料直接制备硅酸铝纤维，无煅烧等熟化过程。
[0025]高岭岩，又称高岭土、瓷土、白土、观音土、陶土等，以Al2O3和S12为主要成分。硬水铝石的英文是Diaspore，化学式为A100H分子量是59.99gm。晶体属正交(斜方)晶系并结晶成α相的氢氧化物矿物。与结晶成Y相的软水铝石成同质多象。硬水铝石是铝的氧化物矿物，一般为白色、灰色、无色，含杂质时可呈红、褐等颜色。具有玻璃光泽，坚硬。广泛分布于铝土矿和红土及某些岩石中。可用作耐火材料，也可用来提炼铝。伊利石是常见的一种黏土矿物，常由白云母、钾长石风化而成，并产于泥质岩中，或由其他矿物蚀变形成。它常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物。理想化学组成为Ka75(Alh75R匮)【Si3.5Ala501(l】(0!1)2、晶体主要属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。式中R代表二价金属阳离子，主要为Mg、Fe等。晶体结构与白云母的基本相同，也属于2:1型结构单元层的二八面体型。晶体有lM、2M、lMd和3T等多型变体。叶腊石是黏土矿物的一种，属结晶结构为2:1型的层状含水铝硅酸盐矿物。化学结构式为Al2【Si4Oltl(OH)215叶腊石质地细腻，硬度低(1_2)。闻招帆土，简称闻招料。闻招料的王要矿物是水招石和闻招娃石组成。水招石含量随着三氧化二铝与二氧化硅的比例的提高而增多。蓝晶石，又名二硬石，属硅酸盐类矿物，是一种耐火度高、高温体积膨胀大的天然耐火原料矿物。蓝晶石为三斜晶系，通常呈扁平状的柱状晶体，晶面上有平行条纹。颜色呈淡蓝色或青色、亮灰白等。硬度为5.5 — 7.0，比重:3.53 - 3.65。硅线石的晶体结构中，【3104】和【么104】两种四面体沿Z轴交替排列，组成铝硅酸盐【AlSi05】双链。红柱石化学组成为Al2 [S15] O、晶体属正交(斜方)晶系的岛状结构硅酸盐矿物。石英砂是一种非金属矿物质，指含二氧化硅较多的河砂、海砂、风化砂等，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是Si02。
[0026]本发明将矿物原料生料粉碎，粉碎的程度可直接影响产物。在本发明中，粉碎的粒径优选为I~20mm,更优选为I~10mm。
[0027]粉碎后的原料将其熔融。本发明优选在电阻炉或电弧炉中对所述原料进行熔融，所述熔融的温度优选为1500°C~2400°C，更优选为1650°C~2200°C。
[0028]得到熔融液后，对所述熔融液进行成纤处理，即可得到硅酸铝纤维。在本发明中，所述成纤处理可以为喷吹处理或离心甩丝。本发明对所述喷吹处理或离心甩丝没有任何限制，能够得到硅酸铝纤维即可。
[0029]按照国家标准硅酸铝纤维分为普通型、标准型、高纯型以及高铝型几类。不同类型使用温度不同。
[0030]在本发明中，优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为q，所述0%< q≤45%, Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
[0031]将上述矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；在此矿物原料生料的种类、粉碎、熔融、成纤处理的工艺均和上述提及相同，在此不再赘述。满足上述百分含量制备的硅酸铝纤维为普通型硅酸铝纤维，达到国家规定的普通型硅酸铝纤维的标准，其使用温度为1000°c以内。
[0032]在本发明中，优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为m，所述45%<m< 48%, Al2O3和S12的质量百分含量之和为96%以上。
[0033]将上述矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；在此矿物原料生料的种类、粉碎、熔融、成纤处理的工艺均和上述提及相同，在此不再赘述。满足上述百分含量制备的硅酸铝纤维为标准型硅酸铝纤维，达到国家规定的标准型硅酸铝纤维的标准，其使用温度为1200°C以内。
[0034]在本发明中，优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为n，所述48%≤η < 53%, Al2O3和S12的质量百分含量之和为98%以上。
[0035]将上述矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；在此矿物原料生料的种类、粉碎、熔融、成纤处理的工艺均和上述提及相同，在此不再赘述。满足上述百分含量制备的硅酸铝纤维为高纯型硅酸铝纤维达到国家规定的高纯型硅酸铝纤维的标准，其使用温度为1250°C以内。
[0036]在本发明中，优选的，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为53%以上，Al2O3和S12的质量百分含量之和为99%以上。
[0037]将上述矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；在此矿物原料生料的种类、粉碎、熔融、成纤处理的工艺均和上述提及相同，在此不再赘述。满足上述百分含量制备的硅酸铝纤维为高铝型硅酸铝纤维，达到国家规定的高铝型硅酸铝纤维的标准，其使用温度为1350°C以内。
[0038]本发明提供了一种硅酸铝纤维，由上述权利要求任意一项所述的制备方法制备得到。
[0039]本发明提供了一种硅酸铝纤维制品，包括上述权利要求所述的硅酸铝纤维。本发明所述硅酸铝纤维制品包括但不限于毯状、毡状、板状、组块、纺织品和纸等硅酸铝纤维制品O
[0040]本发明提供了一种硅酸铝纤维制品的制备方法，包括上述权利要求任意一项所述的制备方法。
[0041]本发明提供的娃酸招纤维的直径优选为Ιμπι~15 μ m,纤维长度优选为5mm~100mm,禮:球含量优选低于30%。
[0042]本发明提供的硅酸铝纤维具有质量轻、导热系数低等优点，是一种新型节能材料。
[0043]本发明提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维；所述矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。本发明人创造性的采用矿物原料生料直接制备硅酸铝纤维，不仅工艺简单，避免了煅烧操作，而且制备得到的硅酸铝纤维具有良好的保温、绝热性能，能满足电力、石化、冶金等大部分领域的绝热保温需要。
[0044]为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的硅酸铝纤维及其制备方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0045]实施例1
[0046]将质量百分比组成为:Α120327.5%, Al203+Si0295.5%，其它成份质量百分比总量〈10%的硬水铝石生料破碎至粒度为20mm，加入到电阻炉内，在2000°C下熔融；高温熔液通过高速离心装置甩丝成普通型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120331.2%,A1203+Si0296.?%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维棉直径为I μ m~15 μ m,纤维长度为5mm~100mm,渣球含量为26%。
[0047]实施例2
[0048]将质量百分比组成为:Α120342.5%> Al203+Si0295.0 %，其它成份质量百分比总量〈10%的伊利石生料破碎至粒度为15_，加入到电阻炉内，在2000°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成普通型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120343.5%,A1203+Si0295.9%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~60mm，渣球含量24 %。
[0049]实施例3
[0050]将质量百分比组成为:Α120341.5%, Al203+Si0295.5%，其它成份质量百分比总量〈10%的叶腊石生料破碎至粒度为10mm，加入到电弧炉内，在2000°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成普通型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120343.5%,A1203+Si0295.8%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~30mm，渣球含量20 %。
[0051]实施例4
[0052]将质量百分比组成为:Α120345.5%, Al203+Si0296.8%，其它成份质量百分比总量〈10%的高岭岩生料破碎至粒度为10_，加入到电阻炉内，在2100°C下熔融，高温熔液通过高速离心装置甩丝成标准型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120346.5%,A1203+Si0297.2%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径I μ m~15 μ m,纤维长度5mm~100mm,禮:球含量22%。
[0053]实施例5
[0054]将质量百分比组成为:A120346.5 %、Al203+Si029 7.0 %，其它成份质量百分比总量〈10 %的高铝矾土和石英砂生料破碎至粒度为8mm，加入到电阻炉内，在2100 °C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成标准型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120347.0 %、Al203+Si0298.0%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10μπι，纤维长度5mm~60mm,禮:球含量23 %。
[0055]实施例6
[0056]将质量百分比组成为:Α120348.5%> Al203+Si0298.3%，其它成份质量百分比总量<10%的高岭岩生料破碎至粒度为5mm， 加入到电弧炉内，在2100°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成高纯型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120348.9%,A1203+Si0298.6%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~30mm，渣球含量26 %。
[0057]实施例7
[0058]将质量百分比组成为:Α120350.0%、Al203+Si0298.5%，其它成份质量百分比总量<10%的高铝矾土破碎至粒度为7mm，加入到电阻炉内，在2200°C下熔融，高温熔液通过高速离心装置甩丝成高纯型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120351.0%、A1203+Si0298.9%、其它成份质量百分比总量〈10 %。纤维直径I μ m~15 μ m,纤维长度5mm~100mm,禮:球含量20%。
[0059]实施例8
[0060]将质量百分比组成为:Α120353.0%、Al203+Si0299.0%，其它成份质量百分比总量〈10%的蓝晶石生料破碎至粒度为10_，加入到电阻炉内，在2200°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成高铝型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120353.3%,A1203+Si0299.4%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~60mm，渣球含量13%。
[0061]实施例9
[0062]将质量百分比组成为:Α120355.0%、Al203+Si0299.3%，其它成份质量百分比总量〈10%的硅线石生料破碎至粒度为50_，加入到电弧炉内，在2200°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成高铝型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120355.6%,A1203+Si0299.7%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~30mm，渣球含量12%。
[0063]实施例10
[0064]将质量百分比组成为:Α120356.0%、Al203+Si0299.3%，其它成份质量百分比总量〈10%的红柱石生料破碎至粒度为50_，加入到电弧炉内，在2200°C下熔融，高温熔液通过喷吹装置制成高铝型纤维棉，纤维棉化学指标为:A120356.6%,A1203+Si0299.7%、其它成份质量百分比总量〈10%。纤维直径Ιμπι~10 μ m，纤维长度5mm~30mm，渣球含量10%。
[0065]实施例11
[0066]将实施例1~10制备的纤维棉制成纤维毯，测量其加热永久线变化，结果表明，实施例1~3制备的纤维棉制成的纤维毯在1000°c时，其加热永久线变化(收缩率)为
2.7%;实施例4~5制备的纤维棉制成的纤维毯在1200°C时，其加热永久线变化(收缩率)为3.1%;实施例6~7制备的纤维棉制成的纤维毯在1250°C时，其加热永久线变化(收缩率)为3.8% ;实施例8~10制备的纤维棉制成的纤维毯在1350°C时，其加热永久线变化(收缩率)为3.7%。
[0067]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤: 将矿物原料生料粉碎、熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维； 所述矿物原料生料中Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为q，所述0%< 45%，Al2O3和S12的质量百分含量之和为95%以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为m，所述45%<m< 48%，Al2O3和S12的质量百分含量之和为96%以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为n，所述48%<n < 53%, Al2O3和S12的质量百分含量之和为98%以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物原料生料中Al2O3的质量百分含量为53%以上，Al2O3和S12的质量百分含量之和为99%以上。
6.根据权利要求1-5所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎的粒径为I~20mm。
7.根据权利要求1-5所述的制备方法，其特征在于，所述矿物原料生料选自高岭岩、硬水铝石、伊利石、叶腊石、高铝矾土、蓝晶石、硅线石、红柱石和石英砂中的一种或几种。
8.—种硅酸铝纤维，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备得到。
9.一种硅酸铝纤维制品，其特征在于，包括权利要求8所述的硅酸铝纤维。
10.一种硅酸铝纤维制品的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的制备方法。
【文档编号】C03C13/06GK104129921SQ201410407796
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】鹿成滨 申请人:鹿成滨