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生产玻璃纤维的新方法
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-29
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一、玻璃纤维制造技术背景
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤维成分的基础是SiO2:62%、A1203:14.7%,CaO:22.3%三元系统，在此基础上，添加B2O3代替部分SiO2，添加MgO代替部分CaO，形成现在通用的玻璃纤维成份。现有生产的玻璃纤维成分大体相仿，仅在不大的范围内稍有不同。变化范围大致为 SiO2:53% 〜65% ；CaO:16% 〜25% ；A1203:10% 〜17% ；MgO:0 〜8%。玻璃纤维具有绝缘性、耐热性、抗腐蚀性好，机械强度高等特性，主要用做绝缘材料和玻璃钢的原料等。
生产玻璃纤维的主要原料是:叶蜡石、石英砂和石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。一般配合料中各原料的配比为:石英粉:10-15%，叶腊石:50-60%，引入钙、镁及其它助剂类原料:20-30%。玻璃纤维按组成、性质和用途，分为E玻璃纤维、S玻璃纤维、C玻璃纤维和A玻璃纤维。
目前的现有技术：比如以矿石粉料为原料生产中碱玻璃纤维的生产方法，该方法以矿石粉料石灰石、石英砂、钠长石、白云石、纯碱以及澄清剂、助熔剂为原料，按一定重量比例秤量、混合均匀后，投入到池窑熔化部中熔化成玻璃液，然后流入池窑通路，再供拉丝装置生产中碱玻璃纤维。采用上述方法生产玻璃纤维就需要大量的石英粉，且对石英纯度要求很高，石英纯度越高，结晶现象越重，熔点越高，对窑炉的温度要求也就越高。
纯石英莫氏硬度为7.0，粉磨到如此细的粒度，给粉磨设备带来较大磨损，消耗大量能源，为避免设备磨损而带来的铁污染，目前多采用刚玉衬板和刚玉球介质，大大增加了粉磨成本，高纯度的石英不仅给粉磨带来困难，对窑炉配料的精度和混合均匀程度要求 也较高，称量少量的偏差，都可能给整个配合料中的硅带来较大的变化，特别当混合不充分，直接引起玻璃液的不均一性，出现拉丝断头或节瘤，降低玻璃纤维的强度。另外由于石英粉纯度较高，粒度较细，大量飘浮在空中，很容易被人体吸入肺中，不易排出，长期积累有可能会造成矽肺病，严重危害人体健康。随着人类对非金属矿物加工利用不断重视，非金属矿物应用领域越来越广泛，而非金属矿产为不可再生资源，用量的增力口，资源的减少，引起了价格的上涨，增加了生产成本，大大削弱了企业对市场的竞争力。
现在天然原矿很难达到如此高的要求，特别是在我国初期对叶腊石开采的不合理，以及我国叶腊石贫矿多、富矿少，矿石品位波动较大等，目前叶腊石原矿资源严重紧缺，造成玻璃纤维原料成本急剧上升，严重影响整个玻璃纤维产业的发展。
在玻璃纤维生产中大多厂家采用叶腊石质、地开石质、高岭土质，甚至铝矾土进行搭配使用达到引入Al2O3的目的，但同时由于上述搭配原料由于矿物组成的多样化造成原料的性能、成分的如何摆脱对叶腊石的依赖是目前玻璃纤维生产工艺最为迫切的课题。叶腊石储量逐渐减少、品质降低。
国内的叶腊石的主要产地集中在中东部的浙江、安徽、福建、江西以及北方内蒙等地，需要长途运输到四川，近年物流成本的上升导致叶腊石原料价格的居高不下，给企业带来巨大的成本压力。使用叶腊石需要添加石英粉补充SiO2的不足，石英粉的开采和加工对环境和人体健康会造成较大的伤害；石英粉单体熔化温度为:1750℃〜1850℃，能耗偏高。
白泡石是一种天然的硅质耐火材料，常用作窑炉池底、池壁、胸墙。现有部分陶瓷也用它做坯料原料。白泡石是由高岭石和石英砂胶结而成，西南地区储量十分丰富，估计总储量上亿吨。白泡石以前一直作为低端窑炉的耐火材料，利用白泡石生产玻璃纤维在目前公开的资料文献中尚无详细记载。
二、能耗降低效果明显的利用白泡石生产玻璃纤维的方法
据恒志信网消息:为了克服现有产品存在不足，国内最新研制成功一种节约原料成本、避免环境污染和危害人体健康、能耗降低效果明显的利用白泡石生产玻璃纤维的方法。
新技术具有以下优点:
新技术针对现有技术存在的缺陷，提供一种主要原材料替代，以利于保护资源和利于玻璃纤维在原料方面可持续发展，并且提出了在玻璃纤维生产成型的工艺方面有所改善的白泡石的运用。
白泡石在西南地区含量丰富且品质较好，解决了原料本地化问题；特别在西部的玻璃纤维企业使用白泡石替代叶腊石，能够节约原料成本10%〜40%，具有非常大的经济前景，同时也促进当地经济的发展。白泡石从原来只能做低端的耐火材料，到作为新兴复合材料的原料，大大提高了其经济附加值。
白泡石含有80%以上的SiO2,11%左右的Al2O3，其矿相组成比单纯的石英相要复杂，它的矿相组成比单纯的石英粉更有利于玻璃的形成，白泡石单体熔化温度为1650℃〜1750℃，单体熔化温度比石英砂相的单独熔化温度要低一百多度，解决玻璃无碱纤维能耗偏高的问题，减少碳和二氧化硫的排放；在玻璃纤维生产中，在配合料中弓I入白泡石可以全部或部分替代配合料中叶腊石的引入，可以消除叶腊石枯竭、品质下降带来的影响，有利于玻璃纤维行业长期持续有效地发展；不再引入石英砂来补充SiO2的不足，可以去除配合料中的石英粉，避免石英粉的开采和加工对环境污染和人体健康造成严重的伤害。白泡石在性能、化学成分方面十分稳定，全部或大比例用白泡石替代叶腊石的使用、消除石英砂的引入后，配合料的质量得到很大的提升，从而为获得良好质量的玻璃液提供了前提条件。
根据最新的实验结果,与其他原料配合，每4000吨白泡石可以生产10000吨无碱E玻璃。按西部叶腊石的价格比白泡石贵一倍余，直接经济效益可达80万/万吨，同时减少石英砂或石英粉的用量3000吨/万吨。
使用白泡石可以减少配合料中原料的种类，使配合料的均匀性更好，配合料均匀度至少提高3%，由原来95%提高至98%以上，玻璃也得质量得到明显改善，能提高开机率0.5〜2个百分点。消除石英砂的引入后，配合料的熔制温度降低，根据引入白泡石比例玻璃的熔制温度可以降低20〜60℃，能耗降低效果明显。
综上所述，新技术在玻璃纤维生产中具有能够充分利用自然资源，减少甚至消除对叶腊石的依赖、大大降低原料成本、生产工艺稳定，降低环境污染和职业健康风险等优点。另外，拉丝窑炉中不需要加入大量纯度高的石英，混合容易，窑炉配料难度低。对环境污染较轻；具有节约能源和市场竞争能力高等特点，使用白泡石有利于玻璃纤维在原料方面可持续发展。
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