CN114671621B - 一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法和微晶玻璃纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法和微晶玻璃纤维，属于玻璃纤维材料技术领域。本发明先将废玻璃熔化形成玻璃液；将高炉矿渣粉投入玻璃液有利于高炉矿渣粉迅速平铺液面，促进高炉矿渣粉的熔化，并且这种投料方式能够为玻璃液和高炉矿渣粉形成的混合物提供粘度降低的时间，进一步加速熔融过程中高炉矿渣粉的熔化；然后通过澄清去除熔体中的气泡和难熔组分，通过均化使熔体密度均匀化；采用高温纺丝处理一方面保证微晶玻璃液足够的塑性，便于拉制，另一方面防止拉制过程中的快速冷却造成纤维断裂或较大的残余热应力；最后进行热处理消除微晶玻璃纤维内部残留的少量内应力，提高纤维的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维材料技术领域，尤其涉及一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法和微晶玻璃纤维。
背景技术
微晶玻璃纤维是由玻璃母体和其中的一种或多种结晶相组成，其性能优于纯玻璃纤维，并因其具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等优点，常用于增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料领域。目前，常用的制备微晶玻璃的原料主要是天然硅酸盐矿物和纯化合物，虽然此项技术已成熟，但经济性和环保性限制了微晶玻璃纤维的推广应用。
高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，目前主要用来生产矿渣水泥，但市场售价较低，有时甚至无偿提供，经济效益并不高。在水泥市场不好的时候，大量高炉矿渣无法有效利用，堆积如山，占用大量土地，风化失去活性，污染环境，破坏生态平衡。高炉矿渣也可以用来生产一些产品价值高的产品，如硅钙渣肥和微晶玻璃等，能够提高制备微晶玻璃的经济性和环保性。
但是目前采用高炉矿渣制备微晶玻璃的晶相体积含量较低导致品质较低，力学性能较差，且制备微晶玻璃纤维时的尺寸均匀性较差，限制了高炉矿渣在制备高品质微晶玻璃纤维的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高炉矿渣粉制备具有品质高、均匀的尺寸和优异的力学性能的微晶玻璃纤维的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将废玻璃熔化，得到玻璃液；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维。
优选地，所述步骤(1)中的废玻璃与步骤(2)中的高炉矿渣粉的质量比为(86～93):(128～141)。
优选地，所述步骤(1)和步骤(2)均在玻璃熔化池窑中进行。
优选地，所述步骤(2)中的高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处17～24cm处。
优选地，所述步骤(2)中的熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处74～82cm处。
优选地，所述步骤(3)中的高温纺丝包括依次进行的微晶玻璃薄片拉制、集束拉丝和卷丝。
优选地，所述微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为150～180μm，所述微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度为7.4～7.9mm，所述微晶玻璃薄片拉制的速度为0.7～1.1m/s，所述微晶玻璃薄片拉制的温度为690～720℃。
优选地，所述集束拉丝的温度为540～570℃。
优选地，所述集束拉丝和卷丝的速度独立地为0.9～1.3m/s。
本发明还提供了上述技术方案所述方法得到的微晶玻璃纤维。
本发明提供了一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，包括以下步骤：将废玻璃熔化，得到玻璃液；向所述玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；将所述微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维。本发明以废玻璃为原料，废玻璃的熔化温度较低，熔化较快，产生高温玻璃液能够用于熔化高炉矿渣粉；将高炉矿渣粉投入玻璃液有利于高炉矿渣粉迅速平铺液面，有助于高炉矿渣粉均匀分布于玻璃液中，促进高炉矿渣粉的熔化，并且这种投料方式能够为玻璃液和高炉矿渣粉形成的混合物提供粘度降低的时间，进一步加速熔融过程中高炉矿渣粉的熔化；然后通过澄清去除熔体中的气泡和难熔组分，通过均化使熔体密度均匀化，进而有利于提高制备的微晶玻璃纤维的均匀性和力学性能；采用高温纺丝处理一方面保证微晶玻璃液足够的塑性，便于拉制，另一方面防止拉制过程中的快速冷却造成纤维断裂或较大的残余热应力；最后进行热处理消除微晶玻璃纤维内部残留的少量内应力，提高纤维的力学性能。实施例数据表明，采用本发明提供的制备方法得到的微晶玻璃纤维材料具有均匀的尺寸和优异的力学性能，直径17～29μm、径向尺寸误差为0.6～0.9μm，长度330～510mm，晶相体积含量为12～16％、弹性模量为65～69GPa、室温硬度为51～55GPa。
具体实施方式
本发明提供了一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将废玻璃熔化，得到玻璃液；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维。
本发明将废玻璃熔化，得到玻璃液。
本发明对所述废玻璃的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员能够获得的废玻璃即可。在本发明中，所述废玻璃优选源自建筑或工艺品用的废玻璃。在本发明中，所述废玻璃选择上述类型时为钠钙硅系玻璃，主要成分包括Al2O3、CaO和SiO2等，这些氧化物是微晶玻璃的主要成分，故将其作为原料来制备微晶玻璃纤维时能够大大降低制备微晶玻璃纤维的成本。
本发明优选在熔化前将所述废玻璃破碎。在本发明中，所述破碎能够降低废玻璃的尺寸，有利于加速废玻璃的熔化。本发明对所述破碎的装置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的破碎装置即可。在本发明中，所述破碎后的废玻璃的尺寸优选为平均粒度小于31mm的碎块状或平均粒度为56～68μm的粉末。
在本发明中，所述熔化的温度优选为765～819℃，更优选为800～810℃。在本发明中，所述熔化的温度为上述范围时，能够使废玻璃充分熔化。本发明对所述熔化的时间没有特殊限定，能够将所述废玻璃充分熔化形成玻璃液即可。
在本发明中，将废玻璃熔化的装置优选为玻璃熔化池窑。在本发明中，所述玻璃熔化池窑能够使废玻璃充分熔化。在本发明中，所述废玻璃在玻璃熔化池窑投料口的正下方，即废玻璃在玻璃熔化池窑的起点位置就开始缓慢熔化。
在本发明中，当废玻璃熔化的装置为玻璃熔化池窑时，所述废玻璃的投料速率优选为86～93g/s，更优选为88～90g/s。在本发明中，所述废玻璃的投料速率为上述范围时，有利于控制废玻璃的投料量。
得到玻璃液后，本发明向所述玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体。
在本发明中，所述向玻璃液中投入高炉矿渣粉、熔融、澄清和均化优选在玻璃熔化池窑中进行。本发明对所述玻璃熔化池窑的装置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的玻璃熔化池窑即可。在本发明中，所述熔融的区间从渣投料处开始一直到玻璃熔化池窑的热泉位置，澄清和均化在玻璃熔化池窑的的脚板子位置。
在本发明中，所述高炉矿渣粉的主要成分包括Al2O3、CaO和SiO2等，这些氧化物是微晶玻璃的主要成分，故将其作为原料来制备微晶玻璃纤维时能够大大降低微晶玻璃纤维的成本。本发明对所述高炉矿渣粉的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员能够获得的高炉矿渣粉即可。
在本发明中，所述废玻璃与高炉矿渣粉的质量比优选为(86～93):(128～141)，更优选为(88～90):(130～140)。在本发明中，所述废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为上述范围时，能够在制备微晶玻璃纤维时最大程度地使用高炉矿渣粉，节省原料成本，同时还能够在节省原料成本的同时使高炉矿渣粉在玻璃液中具有合理的溶解量，进而控制微晶相的比例，提高制备的微晶玻璃纤维中晶相的体积含量，进一步提高微晶玻璃纤维的品质。
本发明对向所述玻璃液中投入高炉矿渣粉的操作方法没有特殊限定，能够保证高炉矿渣粉平铺于玻璃液面即可。在本发明中，向所述玻璃液中投入高炉矿渣粉有利于高炉矿渣粉迅速平铺液面，有助于高炉矿渣粉均匀分布于玻璃液中，促进高炉矿渣粉的熔化，并且这种投料方式能够给予玻璃液和高炉矿渣粉形成的混合物提供粘度降低的时间，进一步加速高炉矿渣粉的熔化。
在本发明中，当所述废玻璃的投料速率为86～93g/s时，所述高炉矿渣粉的投料速率优选为128～141g/s，更优选为130～140g/s。在本发明中，所述高炉矿渣粉的投料速率为上述范围时能够控制高炉矿渣粉的投料量，使之与废玻璃的投料量相匹配，提高微晶玻璃纤维的品质。
在本发明中，所述高炉矿渣粉的投入位置优选为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处17～24cm处，更优选为20～24cm处。在本发明中，所述玻璃熔化池窑包括不同的熔化区，当废玻璃熔化后形成的玻璃液发生流动，流向下一熔化区，将所述高炉矿渣粉的投入位置设置为上述范围时能够使高炉矿渣粉迅速平铺于玻璃液面上。
在本发明中，所述熔融的温度优选为960～1030℃，更优选为1000～1020℃。在本发明中，所述熔融温度为上述范围时，能够使高炉矿渣粉充分熔融。
在本发明中，所述熔融的位置优选为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处74～82cm处，更优选为75～80cm处。在本发明中，熔融的位置(熔化区的热泉位置)的合理选择可以有效控制熔化区的温度曲线，优化玻璃液的粘度，进而促进高炉矿渣粉的溶解，当所述熔融的位置控制在上述距离时，能够优化玻璃液的粘度，促进高炉矿渣粉的溶解。
在本发明中，所述澄清和均化均优选在搅拌下进行。在本发明中，所述搅拌的速率优选为0.8～1.2r/s，更优选为1.0～1.2r/s。在本发明中，所述澄清可以去掉熔体中气泡和难熔组分，均化使熔体密度均匀化，当所述澄清和均化的搅拌速率为上述范围时，更有利于获得密度均匀的微晶玻璃纤维前驱体，进而有利于提高微晶玻璃纤维的均匀性和力学性能。
在本发明中，所述澄清和均化的搅拌子优选设置在玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处97～106cm处，更优选为100～106cm处。在本发明中，所述澄清和均化的搅拌子的位置设置在上述范围时，更有利于澄清和均化的充分进行。
得到微晶玻璃纤维前驱体后，本发明将所述微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维。
在本发明中，所述高温纺丝优选包括依次进行的微晶玻璃薄片拉制、集束拉丝和卷丝。本发明对所述微晶玻璃薄片拉制、集束拉丝和卷丝的装置和操作方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的装置和操作方法即可。在本发明中，所述高温纺丝为一方面能够保证微晶玻璃液足够的塑性，便于拉制，另一方面防止拉制过程中的快速冷却造成纤维断裂或较大的残余热应力。
在本发明中，所述微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度优选为150～180μm，更优选为160～170μm；所述微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.4～7.9mm，更优选为7.5～7.8mm；所述微晶玻璃薄片拉制的速度优选为0.7～1.1m/s，更优选为0.8～1.0m/s；所述微晶玻璃薄片拉制环境及接触部件温度的温度优选为690～720℃，更优选为700～710℃。在本发明中，所述微晶玻璃薄片拉制的参数为上述范围时，更有利于保证拉制纤维的长度、均匀性和减小纤维的内应力。
在本发明中，所述集束拉丝的温度优选为540～570℃，更优选为550～560℃。在本发明中，所述集束拉丝的温度为上述范围时，能够充分保证纤维的长度、均匀性和减小纤维的内应力。
在本发明中，所述集束拉丝和卷丝的速度独立地优选为0.9～1.3m/s，更优选为1.0～1.2m/s。在本发明中，所述集束拉丝和卷丝的速度为上述范围时，能够充分保证纤维的长度、均匀性和减小纤维的内应力。
高温纺丝完成后，本发明将所述高温纺丝后得到的产物进行热处理，得到微晶玻璃纤维。
在本发明中，所述热处理的温度优选为576～634℃，更优选为580～620℃；所述热处理的时间优选为12～17min，更优选为15～17min。在本发明中，所述热处理能够消除高温纺丝后得到的产物的残余内应力，当所述热处理的温度和时间为上述范围时可充分消除残余内应力，进而提高微晶玻璃纤维的力学性能。
本发明提供的方法以废玻璃为原料，废玻璃的熔化温度较低，熔化较快，产生高温玻璃液能够用于熔化高炉矿渣粉；将高炉矿渣粉投入玻璃液有利于高炉矿渣粉迅速平铺液面，有助于高炉矿渣粉均匀分布于玻璃液中，促进高炉矿渣粉的熔化，并且这种投料方式能够为玻璃液和高炉矿渣粉形成的混合物提供粘度降低的时间，进一步加速熔融过程中高炉矿渣粉的熔化；然后通过澄清去除熔体中的气泡和难熔组分，通过均化使熔体密度均匀化，进而有利于提高制备的微晶玻璃纤维的均匀性和力学性能；采用高温纺丝处理一方面保证微晶玻璃液足够的塑性，便于拉制，另一方面防止拉制过程中的快速冷却造成纤维断裂或较大的残余热应力；最后进行热处理消除微晶玻璃纤维内部残留的少量内应力，提高纤维的力学性能。
本发明还提供了上述技术方案所述方法得到的微晶玻璃纤维。
在本发明中，所述微晶玻璃纤维的直径优选为17～29μm，更优选为15～25μm；所述微晶玻璃纤维的径向尺寸误差优选为0.6～0.9μm，更优选为0.7～0.8μm；所述微晶玻璃纤维的长度优选为330～510mm，更优选为400～500mm；所述微晶玻璃纤维的晶相体积含量优选为12～16％，更优选为13～15％；所述微晶玻璃纤维的弹性模量优选为65～69GPa，更优选为66～68GPa；所述微晶玻璃纤维的室温硬度优选为51～55GPa，更优选为53～55GPa。
本发明以高炉矿渣粉和废玻璃为原料，通过控制制备方法以及制备的工艺参数能够制备得到均匀性优异的微晶玻璃纤维，且能够提高微晶玻璃纤维中晶相体积的含量，提高微晶玻璃纤维的力学性能。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为23mm的碎块状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料速率为86g/s，熔化温度为765℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为86:128；高炉矿渣粉的投料速率为128g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处17cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处74cm处，熔融温度为960℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处97cm处，转速为0.8r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为150～180μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.9mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为1.1m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为720℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为570℃，集束拉丝和卷丝速度为1.3m/s；热处理的温度为634℃，热处理的时间为17min。
实施例2
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为21mm的碎块状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为93g/s，熔化温度为819℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为93:141；高炉矿渣粉的投料速率为141g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处24cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处82cm处，熔融温度为1030℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处106cm处，转速为1.2r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为150μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.4mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为0.7m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为690℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为540℃，集束拉丝和卷丝速度为0.9m/s；热处理的温度为576℃，热处理的时间为15min。
实施例3
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为56μm的粉末状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为88g/s，熔化温度为789℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为88:131；高炉矿渣粉的投料速率为131g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处19cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处76cm处，熔融温度为980℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处99cm处，转速为0.9r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为160μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.5mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为0.9m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为700℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为550℃，集束拉丝和卷丝速度为1.1m/s；热处理的温度为594℃，热处理的时间为14min。
实施例4
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为59μm的粉末状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为90g/s，熔化温度为805℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为90:133；高炉矿渣粉的投料速率为133g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处20cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处78cm处，熔融温度为990℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处102cm处，转速为1.1r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为170μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.7mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为1.1m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为710℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为560℃，集束拉丝和卷丝速度为1.3m/s；热处理的温度为620℃，热处理的时间为16min。
实施例5
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为61μm的粉末状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为92g/s，熔化温度为819℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为92:141；高炉矿渣粉的投料速率为141g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处24cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处80cm处，熔融温度为1030℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处106cm处，转速为0.8r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为160μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.7mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为1.1m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为710℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为570℃，集束拉丝和卷丝速度为1.0m/s；热处理的温度为634℃，热处理的时间为16min。
实施例6
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为30mm的块状工艺品废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为87g/s，熔化温度为799℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为87:128；高炉矿渣粉的投料速率为128g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处24cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处79cm处，熔融温度为980℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处103cm处，转速为1.1r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为170μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.8mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为0.8m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为690～720℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为540～570℃，集束拉丝和卷丝速度为1.3m/s；热处理的温度为614℃，热处理的时间为14min。
实施例7
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为62μm的粉末状建筑废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为90g/s，熔化温度为800℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为90:131；高炉矿渣粉的投料速率为131g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处21cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处79cm处，熔融温度为1030℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处97cm处，转速为1.2r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为180μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.9mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为1.1m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为690℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为540℃，集束拉丝和卷丝速度为1.3m/s；热处理的温度为622℃，热处理的时间为17min。
实施例8
一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，为以下步骤：
(1)将平均粒度为18mm的块状工艺品废玻璃投入玻璃熔化池窑装置进行熔化，得到玻璃液；其中，废玻璃的投料量为93g/s，熔化温度为765℃；
(2)向所述步骤(1)得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
其中，废玻璃与高炉矿渣粉的质量比为93:128；高炉矿渣粉的投料速率为128g/s，高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处24cm处；熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处79cm处，熔融温度为970℃；澄清与均化采用搅拌法，搅拌子设置在沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处97cm处，转速为1.2r/s；
(3)将所述步骤(2)得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
其中，微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为180μm，微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度优选为7.6mm，微晶玻璃薄片拉制的速度为1.1m/s，微晶玻璃薄片拉制的环境及接触部件温度为690℃，集束拉丝的环境及接触部件温度为540℃，集束拉丝和卷丝速度为1.3m/s；热处理的温度为613℃，热处理的时间为17min。
测试例1
分别对实施例1～4制备的微晶玻璃纤维的直径、长度、晶相体积含量、弹性模量和室温硬度进行测试，得到实施例1～4制备的微晶玻璃纤维的性能参数如表1所示：
表1实施例1～4制备的微晶玻璃纤维的性能参数
从表1可以看出，本发明利用高炉矿渣粉制备的微晶玻璃纤维具有均匀的尺寸和优异的力学性能，直径17～29μm、径向尺寸误差为0.6～0.9μm，长度330～510mm，晶相体积含量为12～16％、弹性模量为65～69GPa、室温硬度为51～55GPa。
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。
Claims (8)
1.一种利用高炉矿渣粉制备微晶玻璃纤维的方法，包括以下步骤：
（1）将废玻璃熔化，得到玻璃液；
（2）向所述步骤（1）得到的玻璃液中投入高炉矿渣粉，然后依次进行熔融、澄清和均化得到微晶玻璃纤维前驱体；
（3）将所述步骤（2）得到的微晶玻璃纤维前驱体依次进行高温纺丝和热处理，得到微晶玻璃纤维；
所述步骤（2）中的高炉矿渣粉的投入位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处17~24 cm处；
所述步骤（3）中的高温纺丝包括依次进行的微晶玻璃薄片拉制、集束拉丝和卷丝。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的废玻璃与步骤（2）中的高炉矿渣粉的质量比为(86~93):(128~141)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）均在玻璃熔化池窑中进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的熔融的位置为沿玻璃液流动方向上距废玻璃熔化处74~82 cm处。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微晶玻璃薄片拉制的薄片厚度为150~180 μm，所述微晶玻璃薄片拉制的薄片宽度为7.4~7.9 mm，所述微晶玻璃薄片拉制的速度为0.7~1.1 m/s，所述微晶玻璃薄片拉制的温度为690~720 ℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集束拉丝的温度为540~570 ℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集束拉丝和卷丝的速度独立地为0.9~1.3 m/s。
8.权利要求1~7任意一项所述方法得到的微晶玻璃纤维。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS536163B1 (zh) * | 1970-12-30 | 1978-03-06 | ||
| JPS5637249A (en) * | 1979-09-05 | 1981-04-10 | Agency Of Ind Science & Technol | Glass for slag wool and its preparation |
| US4492722A (en) * | 1983-07-25 | 1985-01-08 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Preparation of glass-ceramic fibers |
| JPS63176340A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Shimadzu Corp | ガラス繊維 |
| JP2005146332A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Nippon Steel Corp | 高炉滓の改質材とその改質方法 |
| CN201381265Y (zh) * | 2009-04-21 | 2010-01-13 | 巨石集团有限公司 | 一种组合式投料方式的玻璃纤维池窑 |
| WO2013131300A1 (zh) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | 福建赛特新材股份有限公司 | 一种纤维毡、制备方法和用于真空绝热板的芯材 |
| CN104150781A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-11-19 | 济南大学 | 以高炉矿渣和石英砂为原料的无硼低介电常数玻璃纤维及其制备方法 |
| CN104310788A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-28 | 东华大学 | 一种以高炉矿渣为原料的玻璃纤维及其制备方法 |
| CN105906214A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-31 | 齐鲁工业大学 | 一种铁磁性玻璃纤维及其制备方法与应用 |
| CN106116158A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 河北省沙河玻璃技术研究院 | 一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法 |
| KR102000029B1 (ko) * | 2018-12-05 | 2019-10-01 | 한국세라믹기술원 | 슬래그를 이용한 유리장섬유 제조방법 및 이를 통해 제조된 유리장섬유 |
| CN110951972A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-03 | 上海宝田新型建材有限公司 | 利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法 |
| CN112938617A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-11 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种用于小丝束纤维的快速制备方法 |
-
2022
- 2022-04-02 CN CN202210351042.4A patent/CN114671621B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS536163B1 (zh) * | 1970-12-30 | 1978-03-06 | ||
| JPS5637249A (en) * | 1979-09-05 | 1981-04-10 | Agency Of Ind Science & Technol | Glass for slag wool and its preparation |
| US4492722A (en) * | 1983-07-25 | 1985-01-08 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Preparation of glass-ceramic fibers |
| JPS63176340A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Shimadzu Corp | ガラス繊維 |
| JP2005146332A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Nippon Steel Corp | 高炉滓の改質材とその改質方法 |
| CN201381265Y (zh) * | 2009-04-21 | 2010-01-13 | 巨石集团有限公司 | 一种组合式投料方式的玻璃纤维池窑 |
| WO2013131300A1 (zh) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | 福建赛特新材股份有限公司 | 一种纤维毡、制备方法和用于真空绝热板的芯材 |
| CN104150781A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-11-19 | 济南大学 | 以高炉矿渣和石英砂为原料的无硼低介电常数玻璃纤维及其制备方法 |
| CN104310788A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-28 | 东华大学 | 一种以高炉矿渣为原料的玻璃纤维及其制备方法 |
| CN105906214A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-31 | 齐鲁工业大学 | 一种铁磁性玻璃纤维及其制备方法与应用 |
| CN106116158A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 河北省沙河玻璃技术研究院 | 一种冶炼矿渣微晶玻璃及其制备方法 |
| KR102000029B1 (ko) * | 2018-12-05 | 2019-10-01 | 한국세라믹기술원 | 슬래그를 이용한 유리장섬유 제조방법 및 이를 통해 제조된 유리장섬유 |
| CN110951972A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-03 | 上海宝田新型建材有限公司 | 利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法 |
| CN112938617A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-11 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种用于小丝束纤维的快速制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A novel way of texturing glass for microcrystalline silicon thin film solar cells application;Yang, Guangtao等;《PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS》;第1283-1290页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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