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國內水泥混凝土外加劑技術資料
生產玻璃纖維的新方法
來源:
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作者:pro10845f02
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發布時間: 2014-08-29
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一、玻璃纖維制造技術背景
玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。玻璃纖維成分的基礎是SiO2:62%、A1203:14.7%,CaO:22.3%三元系統，在此基礎上，添加B2O3代替部分SiO2，添加MgO代替部分CaO，形成現在通用的玻璃纖維成份?，F有生產的玻璃纖維成分大體相仿，僅在不大的范圍內稍有不同。變化范圍大致為 SiO2:53% ?65% ；CaO:16% ?25% ；A1203:10% ?17% ；MgO:0 ?8%。玻璃纖維具有絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性好，機械強度高等特性，主要用做絕緣材料和玻璃鋼的原料等。
生產玻璃纖維的主要原料是:葉蠟石、石英砂和石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。一般配合料中各原料的配比為:石英粉:10-15%，葉臘石:50-60%，引入鈣、鎂及其它助劑類原料:20-30%。玻璃纖維按組成、性質和用途，分為E玻璃纖維、S玻璃纖維、C玻璃纖維和A玻璃纖維。
目前的現有技術：比如以礦石粉料為原料生產中堿玻璃纖維的生產方法，該方法以礦石粉料石灰石、石英砂、鈉長石、白云石、純堿以及澄清劑、助熔劑為原料，按一定重量比例秤量、混合均勻后，投入到池窯熔化部中熔化成玻璃液，然后流入池窯通路，再供拉絲裝置生產中堿玻璃纖維。采用上述方法生產玻璃纖維就需要大量的石英粉，且對石英純度要求很高，石英純度越高，結晶現象越重，熔點越高，對窯爐的溫度要求也就越高。
純石英莫氏硬度為7.0，粉磨到如此細的粒度，給粉磨設備帶來較大磨損，消耗大量能源，為避免設備磨損而帶來的鐵污染，目前多采用剛玉襯板和剛玉球介質，大大增加了粉磨成本，高純度的石英不僅給粉磨帶來困難，對窯爐配料的精度和混合均勻程度要求 也較高，稱量少量的偏差，都可能給整個配合料中的硅帶來較大的變化，特別當混合不充分，直接引起玻璃液的不均一性，出現拉絲斷頭或節瘤，降低玻璃纖維的強度。另外由于石英粉純度較高，粒度較細，大量飄浮在空中，很容易被人體吸入肺中，不易排出，長期積累有可能會造成矽肺病，嚴重危害人體健康。隨著人類對非金屬礦物加工利用不斷重視，非金屬礦物應用領域越來越廣泛，而非金屬礦產為不可再生資源，用量的增力口，資源的減少，引起了價格的上漲，增加了生產成本，大大削弱了企業對市場的競爭力。
現在天然原礦很難達到如此高的要求，特別是在我國初期對葉臘石開采的不合理，以及我國葉臘石貧礦多、富礦少，礦石品位波動較大等，目前葉臘石原礦資源嚴重緊缺，造成玻璃纖維原料成本急劇上升，嚴重影響整個玻璃纖維產業的發展。
在玻璃纖維生產中大多廠家采用葉臘石質、地開石質、高嶺土質，甚至鋁礬土進行搭配使用達到引入Al2O3的目的，但同時由于上述搭配原料由于礦物組成的多樣化造成原料的性能、成分的如何擺脫對葉臘石的依賴是目前玻璃纖維生產工藝最為迫切的課題。葉臘石儲量逐漸減少、品質降低。
國內的葉臘石的主要產地集中在中東部的浙江、安徽、福建、江西以及北方內蒙等地，需要長途運輸到四川，近年物流成本的上升導致葉臘石原料價格的居高不下，給企業帶來巨大的成本壓力。使用葉臘石需要添加石英粉補充SiO2的不足，石英粉的開采和加工對環境和人體健康會造成較大的傷害；石英粉單體熔化溫度為:1750℃?1850℃，能耗偏高。
白泡石是一種天然的硅質耐火材料，常用作窯爐池底、池壁、胸墻。現有部分陶瓷也用它做坯料原料。白泡石是由高嶺石和石英砂膠結而成，西南地區儲量十分豐富，估計總儲量上億噸。白泡石以前一直作為低端窯爐的耐火材料，利用白泡石生產玻璃纖維在目前公開的資料文獻中尚無詳細記載。
二、能耗降低效果明顯的利用白泡石生產玻璃纖維的方法
據恒志信網消息:為了克服現有產品存在不足，國內最新研制成功一種節約原料成本、避免環境污染和危害人體健康、能耗降低效果明顯的利用白泡石生產玻璃纖維的方法。
新技術具有以下優點:
新技術針對現有技術存在的缺陷，提供一種主要原材料替代，以利于保護資源和利于玻璃纖維在原料方面可持續發展，并且提出了在玻璃纖維生產成型的工藝方面有所改善的白泡石的運用。
白泡石在西南地區含量豐富且品質較好，解決了原料本地化問題；特別在西部的玻璃纖維企業使用白泡石替代葉臘石，能夠節約原料成本10%?40%，具有非常大的經濟前景，同時也促進當地經濟的發展。白泡石從原來只能做低端的耐火材料，到作為新興復合材料的原料，大大提高了其經濟附加值。
白泡石含有80%以上的SiO2,11%左右的Al2O3，其礦相組成比單純的石英相要復雜，它的礦相組成比單純的石英粉更有利于玻璃的形成，白泡石單體熔化溫度為1650℃?1750℃，單體熔化溫度比石英砂相的單獨熔化溫度要低一百多度，解決玻璃無堿纖維能耗偏高的問題，減少碳和二氧化硫的排放；在玻璃纖維生產中，在配合料中弓I入白泡石可以全部或部分替代配合料中葉臘石的引入，可以消除葉臘石枯竭、品質下降帶來的影響，有利于玻璃纖維行業長期持續有效地發展；不再引入石英砂來補充SiO2的不足，可以去除配合料中的石英粉，避免石英粉的開采和加工對環境污染和人體健康造成嚴重的傷害。白泡石在性能、化學成分方面十分穩定，全部或大比例用白泡石替代葉臘石的使用、消除石英砂的引入后，配合料的質量得到很大的提升，從而為獲得良好質量的玻璃液提供了前提條件。
根據最新的實驗結果,與其他原料配合，每4000噸白泡石可以生產10000噸無堿E玻璃。按西部葉臘石的價格比白泡石貴一倍余，直接經濟效益可達80萬/萬噸，同時減少石英砂或石英粉的用量3000噸/萬噸。
使用白泡石可以減少配合料中原料的種類，使配合料的均勻性更好，配合料均勻度至少提高3%，由原來95%提高至98%以上，玻璃也得質量得到明顯改善，能提高開機率0.5?2個百分點。消除石英砂的引入后，配合料的熔制溫度降低，根據引入白泡石比例玻璃的熔制溫度可以降低20?60℃，能耗降低效果明顯。
綜上所述，新技術在玻璃纖維生產中具有能夠充分利用自然資源，減少甚至消除對葉臘石的依賴、大大降低原料成本、生產工藝穩定，降低環境污染和職業健康風險等優點。另外，拉絲窯爐中不需要加入大量純度高的石英，混合容易，窯爐配料難度低。對環境污染較輕；具有節約能源和市場競爭能力高等特點，使用白泡石有利于玻璃纖維在原料方面可持續發展。
