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，并在石化、冶金、机械、陶瓷、交通、电力等行业得到推广应用，目前国内硅酸铝纤维的年产量已达到30万吨。
[0004]由于焦宝石的用途较广，特别是焦宝石作为耐火材料、陶瓷等生产用主要原料，其原料来源越来越少，矿产资源面临枯竭。随着国家对节能减排政策的实施，硅酸铝纤维以其节能、耐火、绝热等优异性能得到越来越广泛的应用，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焦宝石的替代材料。其中，专利CN01135221.3公开了一种利用煤砰石生产娃酸招纤维的方法,利用煤砰石熟料生产的娃酸铝纤维，不仅降低了生产成本，而且减少了对焦宝石的使用。但是，随着煤矸石资源的逐渐减少，寻找新的矿石取代煤矸石制备硅酸铝纤维成为行业研究的重点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种硅酸铝纤维及其制备方法，本发明提供的硅酸铝纤维使用温度为600°C?1000°C，且成本较为低廉。
[0006]本发明提供了一种硅酸铝纤维，包括:
[0007]10wt% ?40wt% 的 Al2O3 ；
[0008]30wt% ?80wt% 的 S12 ；
[0009]O ?5wt% 的 Na2O ；
[0010]O ?5wt% 的 K2O ；
[0011]O ?5wt% 的 CaO ；
[0012]O ?5wt% 的 MgO ；
[0013]O ?5wt% 的 Fe2O3 ；
[0014]O ?5wt% 的 T12。
[0015]优选的，包括30wt% ?40wt% 的 Al2O3。
[0016]优选的，包括30wt% ?60wt% 的 S12。
[0017]优选的，所述Na20、K20、CaO、Mg0、Fe203 和 T12 的总量不超过 10wt%。
[0018]本发明还提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:
[0019]将高岭岩熟料经熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维。
[0020]优选的，所述高岭岩熟料按照以下方法制备:
[0021]将高岭岩进行煅烧，得到高岭岩熟料。
[0022]优选的，所述熔融的温度为1500°C?2400°C。
[0023]优选的，所述成纤处理为喷吹处理或离心甩丝。
[0024]本发明还提供了一种按照上述技术方案所述的制备方法制备得到的硅酸铝纤维。
[0025]本发明还提供了一种上述技术方案所述的硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:
[0026]将A1203、S12, Na2O, K2O, CaO、MgO, Fe2O3 和 T12 熔融，得到熔融混合物；
[0027]将所述熔融混合物进行成纤处理，得到硅酸铝纤维。
[0028]与现有技术相比，本发明提供的硅酸铝纤维包括:10wt%?40wt%的Al2O3 ；30wt% ?80wt% 的 S12 ；0 ?5wt% 的 Na2O ；0 ?5wt% 的 K2O ；0 ?5wt% 的 CaO ；0 ?5wt% 的MgO ；0?5wt%的Fe2O3 ;和O?5wt%的T120本发明提供的硅酸铝纤维以Al2O3和S12作为主要成分，无需额外添加氧化锆、氧化铬等成分，即可在60(TC?100(TC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。另外，本发明直接以高岭岩熟料为原料，经过熔融、成纤处理后即可得到上述硅酸铝纤维，不仅可在600°C?100(TC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，而且可代替焦宝石、煤矸石使用，原料来源广泛、成本较低。
【具体实施方式】
[0029]本发明提供了一种硅酸铝纤维，包括:
[0030]10wt% ?40wt% 的 Al2O3 ；
[0031]30wt% ?80wt% 的 S12 ；
[0032]O ?5wt% 的 Na2O ；
[0033]O ?5wt% 的 K2O ；
[0034]O ?5wt% 的 CaO ；
[0035]O ?5wt% 的 MgO ；
[0036]O ?5wt% 的 Fe2O3。
[0037]本发明提供的硅酸铝纤维以Al2O3和S12作为主要成分，无需额外添加氧化锆、氧化铬等成分，即可在600°C?1000°C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。
[0038]在本发明提供的硅酸铝纤维中，Al2O3的含量为10wt%?40wt%，S12的含量为30wt%?80wt%。在一些实施例中，Al2O3的含量为10wt%?30wt%，S12的含量为60wt%?80wt% ;在其他实施例中，Al2O3的含量为30wt%?40wt%，S12的含量为60wt%?80wt% ;在其他实施例中，Al2O3的含量为32wt%?39wt%，S12的含量为60wt%?70wt%。在本发明提供的硅酸铝纤维中，Al2O3和S12的总含量优选为90wt%以上，更优选为95wt%以上。
[0039]在本发明提供的硅酸铝纤维中，还包括Na20、K20、CaO、Mg0、Fe203和T12等，其中，Na2O的含量优选为O?5wt%，更优选为lwt%?3wt% ；K20的含量优选为O?5wt%，更优选为lwt%?3wt% ；CaO的含量优选为O?5wt%，更优选为lwt%?3wt% ；MgO的含量优选为O?5wt%,更优选为lwt%?3wt% ；Fe203的含量优选为O?5wt%,更优选为lwt%?3wt% ；Ti02的含量优选为O?5wt%，更优选为lwt%? 3wt%。在本发明中，Na20、K20、Ca0、Mg0、Fe203和T12的总量优选不超过10wt%,更优选不超过5wt%。
[0040]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，渣球含量优选低于30%。
[0041]本发明提供的硅酸铝纤维可在600°C?1000°C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。
[0042]本发明还提供了一种硅酸铝纤维的制备方法，包括以下步骤:
[0043]将高岭岩熟料经熔融、成纤处理后得到硅酸铝纤维。
[0044]本发明以高岭岩熟料为原料，将其熔融、成纤处理后即可得到硅酸铝纤维。
[0045]在本发明中，所述高岭岩熟料优选按照以下方法制备:
[0046]将高岭岩进行煅烧，得到高岭岩熟料。
[0047]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。与焦宝石和煤矸石相比，高岭岩中Al2O3含量低于40wt%，并不是制作硅酸铝纤维的优良原料，目前业内普遍认为只有Al2O3含量高于40wt%的矿石才能够制备硅酸铝纤维，只有Al2O3含量高于40wt%的硅酸铝纤维才具有保温、绝热性能，并没有任何技术公开以Al2O3含量低于40wt%的矿石作为原料制备硅酸铝纤维，也没有任何技术公开制备Al2O3含量低于40wt%的硅酸铝纤维，发明人创造性地发现，Al2O3含量低于40wt%的矿石可以用作原料制备硅酸铝纤维，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600°C?1000°C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。本发明对所述高岭岩没有特殊限制，化学成分组成满足高岭岩、在矿石分类上可以归属为高岭岩即可。
[0048]本发明对高岭岩进行煅烧，即可得到高岭岩熟料。本发明对所述煅烧的温度和时间没有特殊限制，本领域技术人员熟知的、能够得到高岭岩熟料即可。
[0049]得到高岭岩熟料后，将其熔融。本发明优选将所述高岭岩熟料破碎，优选破碎至粒度不大于50mm的颗粒，然后将其熔融。本发明优选在电阻炉或电弧炉中对所述高岭岩熟料进行熔融，所述熔融的温度优选为1500°C?2400°C，更优选为1700°C?2200°C。
[0050]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。
[0051]本发明直接以高岭岩熟料为原料，经过熔融、成纤处理后即可得到上述硅酸铝纤维，不仅可在600°C?1000°C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，而且可代替焦宝石、煤矸石使用，原料来源广泛、成本较低。
[0052]本发明还提供了一种上述技术方案提供的方法制备得到的硅酸铝纤维，即以高岭岩熟料为原料，经过熔融和成纤处理得到。该方法制备得到的硅酸铝纤维的典型组成可以为:
[0053]10wt% ?40wt% 的 Al2O3 ；
[0054]30wt% ?80wt% 的 S12 ；
[0055]O ?5wt% 的 Na2O ；
[0056]O ?5wt% 的 K2O ；
[0057]O ?5wt% 的 CaO ；
[0058]O ?5wt% 的 MgO ；
[0059]O ?5wt% 的 Fe2O3。
[0060]以高岭岩熟料为原料，经过熔融和成纤处理得到的硅酸铝纤维与上述技术方案提供的硅酸铝纤维在组