《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》是山東魯陽股份有限公司於2001年12月1日申請的專利，該專利的申請號為011352213，公布號為CN1422820，授權公布日為2003年6月11日，發明人是鹿成洪、鹿成會、任大貴、苗海波、李京友。
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》涉及利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用，屬於以Al2O3和SiO2為基料的陶瓷製品領域。其特徵在於以煤矸石為原料，經過煅燒、熔融、噴吹或離心甩絲成矽酸鋁陶瓷纖維。所用的煤矸石的重量化學組成為：Al2O3≥43.00%，SiO2+Al2O3≥85.00%，Fe2O3≤1.00%，K2O+Na2O≤0.50%，燒失量≤15.00%，先將煤矸石在1000～1600℃下煅燒300～360小時，在2100～2300℃熔融。該發明還提供了據此發明製造的矽酸鋁陶瓷纖維的套用，可以用其製作成陶瓷纖維針刺毯、陶瓷纖維氈、陶瓷纖維機制板、陶瓷纖維紙和陶瓷纖維紡織。
2016年12月24日，《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用
- 公布號：CN1422820
- 授權日：2003年6月11日
- 申請號：011352213
- 申請日：2001年12月1日
- 申請人：山東魯陽股份有限公司
- 地址：山東省淄博市沂源縣城沂河路11號
- 發明人：鹿成洪、鹿成會、任大貴、苗海波、李京友
- Int.Cl.：C03B37/00、C03B37/06、C03B37/04、C03C13/00、C03C13/06
- 代理機構：青島發思特專利代理有限公司
- 代理人：蔡紹強、鞏同海
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2001年12月，煤矸石是煤炭開採和洗選加工過程中產生的固體廢棄物，是排放量最大的工業固體廢棄物之一，全國有煤矸石山1500多座，占地20餘萬畝，堆存量達34億噸。而且以年1億噸的速度增長。煤矸石長期堆存，占用大量土地，同時造成自燃，污染大氣和地下水質。
煤矸石又是可利用的資源，國家經貿委把煤矸石的擴大利用作為“九五”資源綜合利用的重點工作。截至2001年12月，煤矸石的利用主要集中於製造煤矸石磚和其它建築材料及利用煤矸石發電等方面，但煤矸石的綜合利用水平較低。
矽酸鋁陶瓷纖維作為新型的纖維狀輕質耐火材料，在冶金、石油化工、電力、建材、有色金屬等行業工業窯爐上得到廣泛的引用，是一種性能優良的節能絕熱保溫材料。矽酸鋁陶瓷纖維的主要天然原料是硬質粘土，即將硬質粘土經高溫煅燒、破碎、熔融、噴吹或甩絲成纖工藝生產矽酸鋁陶瓷纖維。但是硬質粘土是一種不可再生資源和重要的工業原料，近年來由於硬質粘土的大量開採使得其資源出現匱乏，硬質粘土的品質下降，從而降低了矽酸鋁陶瓷纖維的質量。為此，尋求代替硬質粘土製造矽酸鋁陶瓷纖維的材料成為一個重要課題。
截至2001年12月，未發現有關利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的報導。
發明內容
專利目的
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》的目的是提供利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法，該發明不僅提高了煤矸石的利用水平，而且降低了陶瓷纖維的生產成本。
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》的另一目的是提供利用煤矸石製造的矽酸鋁陶瓷纖維的套用。
技術方案
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》涉及利用煤矸石生產矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用，其特徵在於以煤矸石為原料，經過煅燒、熔融、噴吹或離心甩絲成矽酸鋁陶瓷纖維。煤矸石的主要成分是Al2O3和SiO2，且含量不一，Al2O3的重量百分含量在30～50％之間。製造矽酸鋁陶瓷纖維就是主要利用煤矸石的有效成分Al2O3和SiO2，所用的煤矸石的重量化學組成為：Al2O3≥43.00％，SiO2＋Al2O3≥85.00％，Fe2O3≤1.00％，K2O＋Na2O≤0.50％，燒失量≤15.00％。符合此標準的煤矸石資源儲量在億萬噸以上，主要集中在山西陽泉、朔州和懷仁一帶。利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的生產方法是：先將煤矸石在1000～1600℃下煅燒300～360小時，得潔白、雜質含量少的煤矸石熟料。再用破碎機將煤矸石熟料破碎，破碎粒度≤15毫米，加入到高溫電阻爐中在2100～2300℃熔融。然後採用高速噴吹裝置或高速離心甩絲機，將熔融後的流股經噴吹或甩絲成陶瓷纖維散棉。該陶瓷纖維的纖維直徑為2～6毫米，纖維長度≥30毫米，渣球（≥0.25毫米）含量≤15％，正常使用溫度達到1000℃，性能指標均達到或超過採用硬質粘土熟料生產的矽酸鋁陶瓷纖維。
利用煤矸石製造的矽酸鋁陶瓷纖維可以製作成陶瓷纖維針刺毯、陶瓷纖維氈、陶瓷纖維機制板、陶瓷纖維紙和陶瓷纖維紡織品等，作為節能耐火保溫材料套用於工業窯爐和其它保溫設施。將陶瓷纖維散棉經過針刺機針刺成毯，針刺後的毯坯經過700～900℃的高溫定型成毯，切割得到質地柔軟的針刺毯。陶瓷纖維散棉加入結合劑製成棉漿，經真空成型工藝製成一定形狀的濕製品，在110～150℃下乾燥得陶瓷纖維氈。陶瓷纖維散棉加入結合劑製成棉漿，經真空成型工藝成型，再用硬化劑對製品進行硬度處理，在110～150℃下乾燥，經表面磨光、切割，得到規定形狀得陶瓷纖維機制板。陶瓷纖維散棉加入有機結合劑製成棉漿，抄取陶瓷纖維紙坯，經乾燥、剪下、卷取得陶瓷纖維紙。陶瓷纖維散棉添加10～15％的有機纖維，經梳毛、紡紗、合股製成陶瓷纖維紗線，經編織機、織布機等設備製作成布、帶、繩等紡織品。
有益效果
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》的有益效果在於：利用廢棄物煤矸石，減少了煤矸石對環境的污染，提高了煤矸石的綜合利用水平；降低了生產成本，節約了硬質粘土和其它礦產資源，為矽酸鋁陶瓷纖維的生產提供了新的資源。
技術領域
《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》屬於以Al2O3和SiO2為基料成分的陶瓷製品領域，尤其涉及利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維。
權利要求
1、一種利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法，其特徵在於以煤矸石為原料，經過煅燒、熔融、噴吹或離心甩絲成矽酸鋁陶瓷纖維；所述的煤矸石的重量化學組成為：Al2O3≥43.00％，SiO2＋Al2O3≥85.00％，Fe2O3≤1.00％，K2O＋Na2O≤0.50％，燒失量≤15.00％。
2、根據權利要求1所述的利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法，其特徵在於所述的煅燒是將煤矸石在1000～1600℃下煅燒300～360小時。
3、根據權利要求1所述的利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法，其特徵在於所述的熔融是將煅燒後的煤矸石在2100～2300℃下熔融。
4、根據權利要求1所述的利用煤矸石製得的矽酸鋁陶瓷纖維的套用，其特徵在於將其製作成陶瓷纖維針刺毯、陶瓷纖維氈、陶瓷纖維機制板、陶瓷纖維紙和陶瓷纖維紡織品。
實施方式
實施例1
取組成為：Al2O343.37％，SiO2＋Al2O389．07％，Fe2O3．36％，K2O＋Na2O0.41％，燒失量8.34％的煤矸石100噸放置在倒焰窯中，經過1300℃的高溫煅燒300小時後冷卻，得到潔白的煤矸石熟料。經檢測其組成為：Al2O346.32％，SiO2＋Al2O397.57％，Fe2O30.43％，K2O＋Na2O0.50％，餘量1.50％。將煅燒後的煤矸石熟料用破碎機破碎成粒度≤15毫米的自然級配，加入到高溫電阻爐中，在2200℃左右熔融。採用高速連融連甩甩絲機，甩絲成矽酸鋁陶瓷纖維棉。其化學成分指標為：Al2O3≥46.00％，SiO2＋Al2O3≥97.00％，Fe2O3≤1.00％，K2O＋Na2O≤0.50％。物理性能指標為：顏色白色，纖維直徑2～6毫米，纖維長度≥30毫米，渣球（≥0.25毫米）含量≤15％，工作溫度1000℃，體積密度96～128千克/立方米，1000℃加熱24小時永久性線變化≤3％。
實施例2
取實施例1製備的陶瓷纖維散棉，採用傳統製造陶瓷纖維棉耐火材料製品工藝，製作陶瓷纖維針刺毯、陶瓷纖維氈、陶瓷纖維機制板、陶瓷纖維紙和陶瓷纖維紡織品。
實施例3
取組成為：Al2O343.01％，SiO2＋Al2O388．12％，Fe2O30．42％，K2O＋Na2O0.37％，燒失量9.21％的煤矸石100噸放置在倒焰窯中，經過1000℃的高溫煅燒360小時後冷卻，得到潔白的煤矸石熟料。經檢測其組成為：A12O345.87％，SiO2＋Al2O397．13％，Fe2O30.61％，K2O＋Na2O0.42％。將煅燒後的煤矸石熟料用破碎機破碎成粒度≤15毫米的自然級配，加入到高溫電阻爐中，在2300℃下熔融。採用高速連融連甩甩絲機，甩絲成矽酸鋁陶瓷纖維棉。
實施例4
重複實施例3，但煤矸石煅燒時間為300小時，採用高速高壓連融連吹裝置噴吹成陶瓷纖維棉。
實施例5
重複實施例3，但煤矸石煅燒溫度為1600℃。
實施例6
重複實施例3，但煤矸石煅燒溫度為1600℃，煅燒時間為300小時，採用高速高壓連融連吹裝置噴吹成陶瓷纖維棉。
實施例7
重複實施例3，但煤矸石熟料的熔融溫度為2100℃。
實施例8
重複實施例3，但煤矸石熟料的煅燒溫度為1600℃，煤矸石熟料的熔融溫度為2100℃，採用高速高壓連融連吹裝置噴吹成陶瓷纖維棉。
實施例9
重複實施例3，但煤矸石煅燒溫度為1600℃，煅燒時間為300小時，煤矸石熟料的熔融溫度為2100℃。
實施例10
重複實施例3，但煤矸石煅燒時間為300小時，煤矸石熟料的熔融溫度為2100℃。
榮譽表彰
2016年12月24日，《利用煤矸石製造矽酸鋁陶瓷纖維的方法及其套用》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
