一種黑巖棉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種黑巖棉的制備方法，包括以下步驟：將300～400重量份玄武巖、200～300重量份鐵礦石、130～220重量份高爐礦渣和150～250重量份焦炭熔融；所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3～5％；將熔融物離心吹甩為纖維；將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。本發(fā)明制得的黑巖棉軟化點升高，也即提高了耐熱度。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的黑巖棉的最高使用溫度可以達到750℃，耐火極限為2小時以上，線收縮率小于1。
【專利說明】一種黑巖棉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及防火材料領(lǐng)域，特別涉及一種黑巖棉的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在建筑中，外圍護結(jié)構(gòu)的熱損耗較大，外圍護結(jié)構(gòu)中墻體又占了很大份額，因此建 筑墻體改革與墻體節(jié)能技術(shù)的發(fā)展是建筑節(jié)能技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保溫技術(shù)及節(jié)能 材料是建筑節(jié)能的主要實現(xiàn)方式。
[0003] 外墻保溫技術(shù)最早起源于歐洲，我國從20世紀(jì)80年代中期開始試點，并將該技術(shù) 廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。外墻保溫材料種類較多，包括硅酸鹽保溫材料、陶瓷保溫材料、擠塑 板、硬泡聚氨酯保溫板、巖棉等。
[0004] 其中，巖棉屬于礦物棉的一種，是以玄武巖、輝長巖、白云石能夠為主要原料加工 而成的無機纖維板。其施工及安裝便利、節(jié)能效果顯著，具有很高的性能價格比。普通的巖 棉產(chǎn)品的制備方法為：將玄武巖、鐵渣和白云石熔融，然后經(jīng)離心吹甩成纖維集棉、疊加、加 壓打褶、固化爐高溫加壓定型、切割成要求尺寸，得到巖棉板。
[0005] 外墻保溫系統(tǒng)存在一些特殊位置，包括：幕墻與樓板或者隔墻之間縫隙，可以其他 建筑縫隙如各種穿墻、穿樓板的管道周圍，幕墻系統(tǒng)中上下層窗間的分隔等。這些特殊位置 對于保溫材料的要求較高。普通巖棉產(chǎn)品最高使用溫度為650°c，抗高溫收縮能力及高溫穩(wěn) 定性較差，不能滿足外墻保溫系統(tǒng)特殊位置的防火和煙氣阻隔。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種黑巖棉的制備方法，該方法制備的黑巖棉最 高使用溫度可達到750°C，抗高溫收縮能力好。
[0007] 本發(fā)明提供了一種黑巖棉的制備方法，包括以下步驟：
[0008] (A)將300?400重量份玄武巖、200?300重量份鐵礦石、130?220重量份高爐 礦渣和150?250重量份焦炭熔融；
[0009] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3? 5% ；
[0010] (B)將熔融物離心吹甩為纖維；
[0011] (C)將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（B)中，所述離心吹甩過程中還包括噴灑粘結(jié)劑。
[0013] 優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為濃度為5?6%的酚醛樹脂。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（A)中，所述鐵礦石的三氧化二鐵含量為20?50wt%。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟（A)中，所述熔融溫度為1300?1500 °C。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟（A)中，將330?380重量份玄武巖、240?270重量份鐵礦石、 170?200重量份高爐礦渣和200?220重量份焦炭熔融。
[0017] 優(yōu)選的，所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量 的 3· 5 ?4· 5%。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的黑巖棉的制備方法，包括以下步驟：
[0019] (A)將300?400重量份玄武巖、200?300重量份鐵礦石、130?220重量份高爐 礦渣和150?250重量份焦炭熔融；
[0020] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3? 5% ；
[0021] (B)將熔融物離心吹甩為纖維；
[0022] (C)將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0023] 本發(fā)明用鐵礦石和礦渣完全替代了白云石等堿性原料，控制了最終得到的黑巖棉 的酸度系數(shù)和三氧化二鐵的含量。而且本發(fā)明通過提高熔融過程中的氧氣通入量，防止了 三氧化二鐵分解。三氧化二鐵在混合物中形成硅氧四面體SiO 4^的連接部分，因而加強了 硅氧四面體的網(wǎng)路，并增加了其低溫粘度值，從而使制得的黑巖棉軟化點升高，也即提高了 耐熱度。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的黑巖棉的最高使用溫度可以達到750°c，耐火極限為 2小時以上，線收縮率小于1。

【具體實施方式】
[0024] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0025] 本發(fā)明實施例公開了一種黑巖棉的制備方法，包括以下步驟：
[0026] (A)將300?400重量份玄武巖、200?300重量份鐵礦石、130?220重量份高爐 礦渣和150?250重量份焦炭熔融；
[0027] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3? 5% ；
[0028] (B)將熔融物離心吹甩為纖維；
[0029] (C)將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0030] 在本發(fā)明中，以玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣為原料，以焦炭為能源材料，制備黑巖 棉。本發(fā)明用鐵礦石和高爐礦渣完全替代了普通巖棉中的白云石等堿性原料，以提高最終 產(chǎn)品的酸度系數(shù)和三氧化二鐵的含量。
[0031] 按照本發(fā)明，首先將300?400重量份玄武巖、200?300重量份鐵礦石、130? 220重量份高爐礦渣和150?250重量份焦炭熔融；所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武 巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3?5%。
[0032] 所述鐵礦石的作用是提供三氧化二鐵，三氧化二鐵在混合物中形成硅氧四面體 SiO4^的連接部分，因而加強了硅氧四面體的網(wǎng)路，并增加了其低溫粘度值，從而使制得 的黑巖棉軟化點升高，也即提高了耐熱度。所述鐵礦石優(yōu)選的三氧化二鐵的含量為20? 50wt%。為了降低成本，所述鐵礦石更優(yōu)選的三氧化二鐵含量為21?30wt%。
[0033] 所述高爐礦渣為工業(yè)煉鐵中產(chǎn)生的高爐礦渣，價格便宜，有利于降低成本。所述高 爐礦渣為助溶劑，可以調(diào)整酸度。
[0034] 在本發(fā)明中，在一些實施例中添加 330?380重量份玄武巖、240?270重量份鐵 礦石、170?200重量份高爐礦渣和200?220重量份焦炭熔融；在另外一些實施例中添加 350?370重量份玄武巖、220?250重量份鐵礦石、140?160重量份高爐礦渣和160? 200重量份焦炭恪融。
[0035] 將所述原料熔融過程中，需要通入氧氣。所述熔融的溫度優(yōu)選為1300?1500°C。 所述熔融過程中的氧氣通入量為武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3?5%，優(yōu)選為 3. 5?4. 5%。由于鐵礦石中的三氧化二鐵在高溫時不穩(wěn)定，易于分解，因此在熔融過程中 通入氧氣以防止鐵礦石中三氧化二鐵的分解。
[0036] 按照本發(fā)明，將玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭熔融后，將熔融物吹甩成纖維。優(yōu) 選的，在吹甩過程中還包括噴灑粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑優(yōu)選為濃度為5?6%的酚醛樹脂。本 發(fā)明對于吹甩方法沒有特殊限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的方法即可。
[0037] 得到纖維后，將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖 棉。本發(fā)明對于集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型的方法沒有特殊限制，按照本領(lǐng) 域技術(shù)人員常用的方法即可。
[0038] 對本申請得到的黑巖棉進行檢測，所述黑巖棉的三氧化二鐵含量為14?18%，酸 度系數(shù)大于1. 8 ;最高使用溫度可以達到750°C，耐火極限為2小時以上，線收縮率小于1。
[0039] 本發(fā)明用鐵礦石和礦渣完全替代了白云石等堿性原料，控制了最終得到的黑巖棉 的酸度系數(shù)和三氧化二鐵的含量，而且本發(fā)明通過提高熔融過程中的氧氣通入量，防止了 三氧化二鐵分解。三氧化二鐵在混合物中形成硅氧四面體SiO 4^的連接部分，因而加強了 硅氧四面體的網(wǎng)路，并增加了其低溫粘度值，從而使制得的黑巖棉軟化點升高，也即提高了 耐熱度。
[0040] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的黑巖棉制備方法進行詳 細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0041] 實施例1
[0042] 將360重量份玄武巖、200重量份鐵礦石、220重量份高爐礦渣和200重量份焦炭 在1400 °C熔融；
[0043] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的 3. 5% ；
[0044] 將熔融物離心吹甩為纖維，并同時噴灑質(zhì)量濃度為5%的酚醛樹脂；酚醛樹脂的 噴灑量為300公斤/每噸產(chǎn)品。
[0045] 將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0046] 實施例2
[0047] 將360重量份玄武巖、240重量份鐵礦石、200重量份高爐礦渣和200重量份焦炭 在1450 °C熔融；
[0048] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的4% ;
[0049] 將熔融物離心吹甩為纖維，并同時噴灑質(zhì)量濃度為5. 5%的酚醛樹脂；酚醛樹脂 的噴灑量為340公斤/每噸產(chǎn)品。
[0050] 將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0051] 實施例3
[0052] 將360重量份玄武巖、270重量份鐵礦石、170重量份高爐礦渣和200重量份焦炭 在1400 °C熔融；
[0053] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的 4. 5% ；
[0054] 將熔融物離心吹甩為纖維，并同時噴灑質(zhì)量濃度為5. 8%的酚醛樹脂；酚醛樹脂 的噴灑量為360公斤/每噸產(chǎn)品。
[0055] 將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0056] 比較例1
[0057] 將360重量份玄武巖、270重量份鐵礦石、170重量份白75：石和200重量份焦炭在 1400 °C 熔融；
[0058] 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的2% ;
[0059] 將熔融物離心吹甩為纖維，并同時噴灑質(zhì)量濃度為5. 8%的酚醛樹脂；酚醛樹脂 的噴灑量為360公斤/每噸產(chǎn)品。
[0060] 將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
[0061] 將玄武巖、鐵渣和白云石熔融，然后經(jīng)離心吹甩成纖維集棉、疊加、加壓打褶、固化 爐高溫加壓定型、切割成要求尺寸，得到巖棉板。
[0062] 比較例2
[0063] 將玄武巖750千克，白巖石50千克，礦渣200千克，焦炭250千克進行混合，混合 后粉碎，預(yù)熱到500°C，預(yù)熱后將原料加入充填爐中，保持沖天爐中的溫度為795°C，使原料 熔化燃燒；熔化燃燒時添加液氧，液氧的用量為30立方米。
[0064] 將熔化后的溶液經(jīng)過離心成纖，在離心過程中噴灑酚醛樹脂，酚醛樹脂為2402型 酚醛樹脂，樹脂的噴灑量為55千克/噸纖維。
[0065] 將離心成纖的纖維收集，變?yōu)楸“逍卫w維條，通過擺錘式將纖維成S型疊加，增加 薄板型纖維條的厚度，變?yōu)榀B加型纖維條。
[0066] 將疊加型纖維條在263°C固化，同時在0. 03MPa壓縮，得到巖棉板。
[0067] 對實施例及比較例制得的黑巖棉的耐熱度及抗高溫收縮能力進行測試，結(jié)果參見 表1。
[0068] 表1實施例及比較例制得的黑巖棉的耐熱性能參數(shù)
[0069]

【權(quán)利要求】
1. 一種黑巖棉的制備方法，包括以下步驟： (A) 將300?400重量份玄武巖、200?300重量份鐵礦石、130?220重量份高爐礦渣 和150?250重量份焦炭熔融； 所述熔融過程中的氧氣通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3?5% ; (B) 將熔融物離心吹甩為纖維； (C) 將所述纖維經(jīng)集棉、疊加、加壓打褶、固化爐高溫加壓定型，得到黑巖棉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（B)中，所述離心吹甩過程 中還包括噴灑粘結(jié)劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為濃度為5?6 %的酚醛 樹脂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（A)中，所述鐵礦石的三氧 化二鐵含量為20?50wt %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（A)中，所述熔融溫度為 1300 ?1500°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（A)中，將 330?380重量份玄武巖、240?270重量份鐵礦石、170?200重量份高爐礦渣和200? 220重量份焦炭恪融。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述熔融過程中的氧氣 通入量為玄武巖、鐵礦石、高爐礦渣和焦炭總質(zhì)量的3. 5?4. 5%。
【文檔編號】C03B37/005GK104478208SQ201410777480
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】鹿俊華, 張紀(jì)軍, 賈菲, 魏汝奇, 李春富, 任明妍 申請人:山東魯陽股份有限公司