CN110590128A - 一种玄武岩连续纤维生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种玄武岩连续纤维生产方法，包括以下步骤：从窑炉的进料口加入玄武岩原料；热源辐射加热，将玄武岩原料熔化为玄武岩熔体；从进料口的下方向玄武岩熔体内通入惰性气体对玄武岩熔体进行搅拌。本发明的一个技术效果在于保证对熔体起到充分地搅拌作用。

Description

一种玄武岩连续纤维生产方法
技术领域
本申请属于工业生产技术领域，具体地说，涉及一种玄武岩连续纤维生产方法。
背景技术
连续玄武岩纤维(简称CBF)是一种纯天然、非人工合成的高技术纤维。CBF是以纯天然火山岩(玄武岩)为原料，在1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤，纯天然的CBF颜色似金色，以CBF为增强体可制成多种复合材料。目前典型的玄武岩纤维生产过程：首先要选用合适的玄武岩矿原料，经破碎，清洗后的玄武岩原料储存在料仓中待用，经喂料器喂入单元熔窑，玄武岩原料在1500℃左右的高温下熔化，熔化后的玄武岩熔体流入拉丝前炉，为了确保玄武岩熔体充分熔化，其化学成分得到充分的均化以及熔体内部的气泡充分的挥发，一般需要适当提高拉丝前炉中的熔制温度，同时还要确保熔体在前炉中的较长停留时间。来自成形区的合格玄武岩熔体经铂铑合金漏板拉制成纤维，拉制成的玄武岩纤维在施加合适浸润剂后经集束器及纤维张紧器，最后至自动绕丝机。目前玄武岩纤维生产的熔炉主要有三种，一种是天然气喷嘴燃烧加热的全气熔化炉体，一种是全电熔化的炉体，还有一种为气电结合的炉体结构。三种熔化方式均为在炉体顶部设置加热热源，靠热辐射的方式将能量传递给玄武岩原料。三种炉体均是靠热辐射完成原料的熔化、熔体的均化和熔体的澄清过程。目前，玄武岩纤维生产工艺的模式也有一定的局限性，特别是其熔制工艺。与普通玻璃纤维池窑熔制工艺相比较，目前玄武岩熔制工艺的主要缺陷在于熔制效率低、熔化与均化都不充分。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种玄武岩连续纤维生产方法的新技术方案。
本发明提供一种玄武岩连续纤维生产方法，包括以下步骤：
从窑炉的进料口加入玄武岩原料；
热源辐射加热，将玄武岩原料熔化为玄武岩熔体；
从进料口的下方向玄武岩熔体内通入惰性气体对玄武岩熔体进行搅拌。
可选地，从窑炉的进料口加入的玄武岩原料的落料点位于惰性气体的搅拌范围内。
可选地，还包括以下步骤：
惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加热处理。
可选地，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加热至400℃-800℃
可选地，还包括以下步骤：
对窑炉内热源辐射的余热进行收集，用于加热所述惰性气体进入所述玄武岩熔体前的加热。
可选地，还包括以下步骤：
惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加压处理。
可选地，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加压至0.3Mpa-0.8Mpa
可选地，所述惰性气体加入方式为向下45°。
可选地，所述惰性气体加入位置的高度位于所述玄武岩熔体液位高度的二分之一处。
可选地，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种。
本发明的一个技术效果在于保证对熔体起到充分地搅拌作用。在惰性气体的带动下，未熔化的原料与熔体均能够得到充分地搅拌作用。从而加快原料的熔化，同时对于熔化后的熔体也起到了很好的均化作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例；
图2是本申请实施例；
图中：1炉体；11进料壁；2进料口；3透气砖；4余热收集器；5进气组件，51进气管，52加热器；53增压泵；6电极；7气体运动轨迹；8熔体液面；9玄武岩纤维。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供一种玄武岩连续纤维生产方法，包括以下步骤：
从窑炉的进料口加入玄武岩原料；
热源辐射加热，将玄武岩原料熔化为玄武岩熔体；
从进料口的下方向玄武岩熔体内通入惰性气体对玄武岩熔体进行搅拌；
在惰性气体的带动下，未熔化的原料与熔体均能够得到充分地搅拌作用。从而加快原料的熔化，同时对于熔化后的熔体也起到了很好的均化作用。提高了熔制效率、使得熔化与均化更加充分。
可选地，从窑炉的进料口加入的玄武岩原料的落料点位于惰性气体的搅拌范围内，使得对加入的玄武岩原料在玄武岩熔体内被充分均化，防止堆积。
可选地，还包括以下步骤：惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加热处理。保证玄武岩熔体的正常，防止局部温度过低造成短时间的凝结，影响炉内温度，造成产品质量的波动。
可选地，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加热至400℃-800℃。加热温度与玄武岩熔体的温度相当。
可选地，还包括以下步骤：对窑炉内热源辐射的余热进行收集，用于加热所述惰性气体进入所述玄武岩熔体前的加热，减少能源的浪费，提高利用率。
可选地，还包括以下步骤：惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加压处理，保证惰性气体进入后的搅拌能力，使得玄武岩熔体能够被充分搅动。
可选地，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加压至0.3Mpa-0.8Mpa。使得玄武岩熔体能够被充分搅动。
可选地，所述惰性气体加入方式为向下45°。使得高温高压的惰性气体能够形成旋涡状的搅动效果，充分的搅动炉体内的玄武岩熔体和进入熔体内的原料，起到均化的作用。
可选地，所述惰性气体加入位置的高度位于所述玄武岩熔体液位高度的二分之一处。使得高温高压的惰性气体能够充分的搅动炉体1内的玄武岩熔体和进入熔体内的原料，起到均化的作用。
可选地，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种。
本发明不改变现有的三种加热方式，通过在炉体的侧壁设计一排经换热器预热的惰性气体进气口，连续不断的向炉体内部通入经过加热的惰性气体，气体以一定角度吹入熔体内部，进而形成对熔体的气体搅拌，该方法是利用外力增强熔体的搅拌过程，从而提高炉体的熔化效率同时改善熔体内部温度不均匀的现象，让熔体内部温度分布更加均匀化。从而达到提高生产效率，降低单位能耗的目的。
本发明还提供一种带有强制搅拌***的玄武岩连续纤维生产窑炉，在一些实施例中，参考图1和图2，包括炉体1和进气组件5。
所述炉体1具有内腔，用于容纳玄武岩熔体。所述炉体1的一侧的侧壁为进料壁11，所述进料壁11上设置有进料口2。玄武岩原料从进料口2加入到炉体1内受热融化成玄武岩熔体，融化的玄武岩熔体能够形成炉体1内玄武岩熔体液面8。玄武岩熔体再经过工艺生产出玄武岩纤维9，具体工艺为现有技术，在此不再赘述。在所述进料壁11上设置有透气砖3，所述透气砖3设置在所述进料口2的下方，淹没在玄武岩熔体液面8之下。
所述进气组件5包括进气管51以及沿着所述进气管51气体流动方向依次设置的加热器52和增压泵53。所述加热器52用于加热进气管51内的气体。所述增压泵53用于对气体增压。所述进气管51的末端连接在所述进料壁11上，所述进气管51的末端通过所述透气砖3与所述炉体1的内腔连通，使得经过加热后增压后的气体能够通过透气砖3进入炉体1内，搅动玄武岩熔体。所述进气管51道内的气体为惰性气体。
惰性气体经过加热器52被加热到高温，同时经过增压泵53增压，以高压高温方式通过透气砖3进入炉体1内部并充分地切入熔体内部，进而保证对熔体起到充分地搅拌作用。在惰性气体的带动下，未熔化的原料与熔体均能够得到充分地搅拌作用。从而加快原料的熔化，同时对于熔化后的熔体也起到了很好的均化作用。
可选地，参考图1，所述炉体1上还设置有余热收集器4，所述余热收集器4与所述加热器52连接。所述加热器52可以为板式换热器等形式的换热器。所述余热收集器4用于传递所述炉体1内的热量至所述加热器52内，进行能源回收利用，降低能耗。
可选地，参考图1，所述余热收集器4包括风管，所述风管连接在加热器52上。所述风管上可以设置有单向阀，以防止回流。
可选地，参考图1和图2，所述炉体1内设置有溶体的标准液位高度，所述透气砖3的高度设置在所述标准液位高度的二分之一处。以使得高温高压的惰性气体能够充分的搅动炉体1内的玄武岩熔体和进入熔体内的原料，起到均化的作用。
可选地，参考图1，所述透气砖3的出气方向与水平方向呈45°夹角。进一步的，所述透气砖3的出气方向相对于水平方向向下。这样能够保证高温高压气体充分地切入熔体内部，进而保证对熔体起到充分地搅拌作用。
可选地，所述炉体1的内壁上设置有耐火材料垫层，所述透气砖3的材质与所述耐火材料垫层的材质相同。使得透气砖也具有与耐火材料相同的性能，因此并不会太大的影响炉体的保温效果。
可选地，参考图1，所述炉体1具有出料口，所述出料口设置在所述炉体1上与所述进料壁11相对的一端，生产的玄武岩纤维9从出料口排出。
可选地，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种。
本发明在熔炼炉加料侧炉壁正下方布置一排透气砖，透气砖的位置位于炉内熔体液面的二分之一处。通过透气砖向炉内熔体中吹入高压高温惰性气体，对于整个熔化过程具有如下的效果：高温高压气体的通入能够对于进料口进入熔体内部未熔化的玄武岩原料起到充分搅拌的作用，能够避免加入的玄武岩原料来不及熔化而沉入炉底产生的堆积。同时也避免了未熔化原料对于炉体底部的冲击作用，降低了玄武岩原料对于炉底的侵蚀作用，较好的保护了炉体底部的耐火材料。高温高压气体以一定的角度向炉底方向切入熔体，能够对对熔体产生剪切力，对熔体起到充分地搅拌作用，通过气体的带动熔体产生熔体的横向和纵向的运动，对于未熔化的原料起到了搅动作用，让未熔化的原料不断的与新的高温熔体相接触，保持告诉熔化状态。对于熔化后的熔体而言，通过横向与纵向的运动，很好的对内部的温度场起到了均化作用。通入炉体的气体为惰性气体，对于燃气炉而言，能够较好的改善炉内的气场，能够保证炉体内部为惰性状态，因此能够避免氧化性燃烧气氛对于熔体成分的影响，同时惰性气氛还能够延缓炉体内部耐火材料的侵蚀速度，延长炉体的使用寿命。对于全电熔的熔炉而言，惰性氛围能够避免对电极的侵蚀，对于电极起到保护作用，延长电极的使用寿命。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
从窑炉的进料口加入玄武岩原料；
热源辐射加热，将玄武岩原料熔化为玄武岩熔体；
从进料口的下方向玄武岩熔体内通入惰性气体对玄武岩熔体进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，从窑炉的进料口加入的玄武岩原料的落料点位于惰性气体的搅拌范围内。
3.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：
惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加热处理。
4.根据权利要求3所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加热至400℃-800℃。
5.根据权利要求3所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：
对窑炉内热源辐射的余热进行收集，用于加热所述惰性气体进入所述玄武岩熔体前的加热。
6.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：
惰性气体进入所述玄武岩熔体前，经过加压处理。
7.根据权利要求6所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，所述惰性气体进行所述玄武岩熔体前，被加压至0.3Mpa-0.8Mpa。
8.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，所述惰性气体加入方式为向下45°。
9.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，所述惰性气体加入位置的高度位于所述玄武岩熔体液位高度的二分之一处。
10.根据权利要求1所述的玄武岩连续纤维生产方法，其特征在于，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种。
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