“点石成金”不是梦,玄武岩纤维材料来证明!(2)
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【摘要】(2)钙碱性玄武岩(calcium alkaline basalt):是介于碱性玄武岩和拉斑玄武岩之间的过渡类型,SiO2含量一般在47~52%,饱和或接近饱和,不含或很少含捕虏晶
(2)钙碱性玄武岩(calcium alkaline basalt):是介于碱性玄武岩和拉斑玄武岩之间的过渡类型,SiO2含量一般在47~52%,饱和或接近饱和,不含或很少含捕虏晶和深源包体,质地均匀,无或少气孔和杏仁构造,多发育柱状节理,比较适合作拉丝原料。
(3)拉斑玄武岩(tholeiite):其SiO2含量相对高,50~53%,处于饱和-超饱和状态,几乎不含橄榄石等基性矿物,却可能出现石英斑晶。比较适合作拉丝原料。
(4)高铝玄武岩(high-alumina basalt):是玄武岩中一个特殊类型,可以属于碱性玄武岩,也可属于拉斑玄武岩,与它们的区别是Al2O3含量高(达16%以上)。
一般来说,用来生产连续玄武岩纤维的原料,其SiO2含量在50~53%,属于钙碱性玄武岩和拉斑玄武岩,而常含捕虏晶和深源包体的碱性玄武岩一般不适合拉丝。
02 辉绿岩也可以作拉丝原料
辉绿岩(diabase)和辉长岩(gabbro)、玄武岩是基性火成岩的同一系列,它们的物质组成基本相同,有着相同或相似的矿物组成和化学成分(即“基因”差不多),只不过辉绿岩为基性浅成侵入岩(距地表比较近),多以岩墙、岩脉、岩柱等形态穿插到其他岩体中产出,而辉长岩是基性深成侵入岩(距地表比较深),多以大型岩体产出。由于辉绿岩和辉长岩的物质成分与玄武岩的物质成分基本一致,而生产玄武岩纤维材料的原料主要取决于原料的成分,所以从本质上来说,辉绿岩和辉长岩可以代替玄武岩,尤其是辉绿岩更接近玄武岩,甚至有时岩性特征与玄武岩没有明显区别,其纯净度和均匀性往往比玄武岩还好。比如湖北襄阳地区,几乎没有玄武岩存在,却有许多辉绿岩岩墙、岩脉;天津市蓟州区、围场等地的玄武岩原料也是辉绿岩;乌克兰用来拉丝的玄武岩原料,实际上也是辉绿岩。
一块辉绿岩标本
03玄武岩原料的选择、加工和配制
1原料的选择
玄武岩和辉绿岩多呈细粒隐晶质结构,成分比较均匀,是生产玄武岩纤维材料的首选原料。不管哪种岩石,原料的稳定性和均匀性至关重要,都要选择新鲜的、均匀的、不含斑晶和包体、不具备或很少有气孔状和杏仁构造。
2原料的加工
选好的岩石原料,需要加工破碎,使之成为块、粒、粉。各个厂家对原料粒度要求不同,有的用岩块,直径约1-3cm;有的用岩粒,把岩石碎成豆粒状;还有的用岩粉,即把岩石磨成粉面,细到超过200目。用块好?粒好?还是粉好?一方面要考虑加工、运输、储存的条件和成本,另一方面要考虑哪种料更有利于熔融和节省能耗。
3原料的配置
传统的玄武岩纤维生产用料来自自然界产出的玄武岩,不管什么类型,只要能拉丝,就把它直接取来作原料,不加任何调料,从而保证了玄武岩纤维材料的自然属性和本质性能。但从生产考虑,自然界的玄武岩千差万别,很难保证它的均一性和稳定性,进而影响生产工艺和生产流程的标准化和规模化,影响产品质量的稳定性和均一性。为此,需要从三个途径来解决问题:一是稳定原料产地,二是有针对性的进行化学组分的调配,三是人工配料来达到原料的均一化。
04连续玄武岩纤维的生产流程及主要生产设备
1生产流程
连续玄武岩纤维是以天然的玄武岩为原料,粉碎、熔融后,经漏钣拉丝而成。
连续玄武岩纤维生产设备及流程示意图
生产流程大体上分为以下四个步骤:(1)投料:把已经选好、加工好的玄武岩原料储存到原料储藏器里,然后按照一定的程序定时、定量、均匀地投到熔样炉里。(2)熔样:在熔样炉里通过电或气或电、气结合,升温至1500℃以上,把原料彻底熔融,使熔体均匀,温度和粘稠度保持稳定,熔体(岩浆)的深度达30cm。熔样是玄武岩拉丝非常重要的一个环节,原料熔的好坏,直接关系到能不能连续拉出丝和能不能拉出好丝。(3)转移熔体:把已熔好的熔体自动转移到拉丝系统,转移通道的底面应高出熔炉底面10cm左右,避免熔炉底部岩浆(有时含杂质)直接进入拉丝区间,岩浆在拉丝区间,即漏钣上部保持恒温和均匀,岩浆的深度在15cm左右,必须保持浅液面。(4)拉丝:岩浆通过漏钣,在自重的牵引作用下拉成丝,一个孔一根丝,所有孔拉的丝合在一起,便成丝束;丝在快速缠绕下不断拉伸。在拉丝的过程中,喷浸润剂是一个不可忽视的重要环节,浸润剂的类型、喷出的量、喷的时间和部位,对成丝的质量、生产效率都有直接影响。
文章来源:《材料保护》 网址: http://www.clbhzzs.cn/zonghexinwen/2021/1029/1053.html