玄武岩连续纤维成形工艺的研究

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1、玄武岩连续纤维成形工艺的研究摘要玄武岩是以二氧化硅为主的天然火山岩。利用纯玄武岩或填加配料的玄武岩混合料经过熔化、拉丝等工艺过程可制备玄武岩连续纤维。玄武岩纤维在耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、热稳定和绝热隔音性能等方面等同或优于E玻璃纤维。它可作为保温材料、隔音材料、过滤材料、复合材料增强剂和特种纸的原料。在国外，玄武岩已用于连续纤维的工业生产，而我国在研究利用玄武岩资源和玄武岩连续纤维的工业生产技术方面与乌克兰、格鲁吉亚等国家相比存在着很大的差距。研究开发和合理利用我国丰富的玄武岩资源具有重大的经济意义和社会意义。玄武岩材料的熔

2、化温度、粘度、析晶温度等物理化学特性是制备连续纤维的关键因素。本文采用梯温炉法及旋转法分析了纯玄武岩的析晶上限温度和粘度，得出了玄武岩的析晶上限温度为127l℃。根据玄武岩的粘度随温度升高而降低的变化规律，利用线性回归计算出不同温度下的粘度值。将结果与中碱玻璃纤维的粘度值比较，得出可以利用“坩埚法”来制备玄武岩连续纤维。同时利用计算结果也可以为玄武岩原矿的升温曲线提供理论依据。实验中采用“坩埚法”，利用自行设计的分体式坩埚、0Cr25Ni20不锈钢漏嘴结构进行拉丝实验。利用高温红外测温仪对坩埚、漏嘴处的实际温度进行了测量。通

3、过实测，借助fluent软件建立了玄武岩熔体在漏嘴中流动与传热的数学模型，通过对数学模型的求解，得出了不同温度条件下玄武岩熔体在坩埚中的温度场和速度场，通过比较不同温度下的温度、速度云图，从而分析出玄武岩连续纤维的适宜成形温度区间为1320．1350。C。最终当升温曲线设计为10个保温段，漏嘴高度为l3mm、孔径为4mm的单孔时，拉出的纤维长达15m左右，平均直径为12．2pm。本文从玄武岩原料的物化性质、工艺参数设计、实验设备的开发等方面研究了玄武岩连续纤维的成形工艺，玄武岩连续纤维提供了实验方法和技术理论。关键词：玄武岩

4、纤维；物化特性；制备方法；数值方法Il为进一步工业化生产坩埚；温度；粘度；STUDYONTECHNoLoGYoFBASALTFORMINGCoNTINUOUSFIBERAbstractBasaltiSakindofnaturalvolcanicrockthatiSmainlycomprisedofsilicondioxide．Basaltcontinuousfilamentcanbepreparedbymeltingandwiredrawingpurebasaltsorthebasaltsaddedtobyburden．Ba

5、saltcontinuousfilamentisthesameorsuperiortoEfiberglassinthepropertiesofhightemperatureresistance，acidandalkaliresistance，thermalstability，adiabaticanddeafening．Itcanbetakenasrawmaterialforthermalinsulationmaterial，deafening，filtermaterial，compositestrengtheningagen

6、tandspecialtypaper．Overseas，basalthasbeenusedincontinuousfilamentproduction，butChinaiSbackwardtoalargeextentcomparedwithUkraineandGeorgiaintheresearchanduseofthebasaltresourcesandintheindustrialproductiontechniquesofbasaltcontinuousfilament．ItiSofgreateconomicandso

7、cialsignificancetoresearch．developanduseChina’sabundantbasaltresourcesreasonably．Basalt’Sphysicalcharacterssuchasitsmeltingtemperature，viscosityandcrystallizationtemperaturearethekeyfactorstopreparecontinuousfilament．Gradientfurnaceandrotationmethodswereadoptedtoan

8、alyzetheupperlimittemperatureandviscosityofpurebasalt’Scrystallization．Theupper1imitofbasalt’Scrystallizationtemperaturewasl271℃．Onthebasisofthec