способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород
Классы МПК: | C03B37/00 Изготовление или обработка хлопьевидных частиц, волокон или нитей из стекломассы, расплавленных минералов или шлака |
Автор(ы): | Трефилов Виктор Иванович[UA], Сергеев Владимир Петрович[UA], Махова Мария Федоровна[UA] |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон института проблем материаловедения АН Украины (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-06 публикация патента:
20.01.1998 |
Использование: для получения химически стойких, высокотемпературных фильтров, тканей, конструкционных изделий. Сущность изобретения: базальтовую породу фракцией 5-15 мм и модулем кислотности 4,7-6,5 плавят без корректирующей добавки при температуре в печи 1500-1600oC в окислительной среде. С повышением температуры расплава до 1600oC увеличивается степень его аморфности. Соотношение Fe2O3:FeO составляет не менее 1,2, а сумма оксидов железа - 8-12%. Выработку волокна производят при температуре 1310-1370oC и вязкости 12-85 Па
с. при соотношении
. Предельный температурный интервал выработки волокна - не менее 70oC, температура верхнего предела кристаллизации - не более 1250oC. 3 табл.
Рисунок 1
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102003/183.gif)
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/2102342t.gif)
Формула изобретения
Способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, включающий дробление породы, плавление и выработку волокна через фильеры, отличающийся тем, что при дроблении используют базальтовую горную породу с модулем кислотности 4,7 6,5, плавление осуществляют в окислительной среде при температуре печи 1500 1600oС, а выработку волокна производят при 1310 1370oС при отношении вязкости расплава к диаметру фильеры во второй степени, равном![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/2102342-5t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству непрерывных волокон из расплава базальтовых горных пород, которые могут быть использованы для получения химически стойких, высокотемпературных фильтров, тканей как облицовочного материала при изготовлении прошивных теплозвукоизоляционных изделий, для создания различных композитов конструкционного назначения, армирования полимерных связующих и цементо-гипсовых вяжущих, а также взамен асбеста, например, в тормозных колодках. Известен способ изготовления волокна из горных пород, включающий дробление, плавление породы, выработку волокна [1]К недостаткам этого способа следует отнести использование только одного вида сырья пироксенового порфирита Хавчозерского месторождения Карелии, а также сравнительно невысокая прочность волокна. Наиболее близким является способ изготовления волокна из расплава горных пород с использованием базальтовых горных пород [2] По этому способу используют тонкоизмельченный базальт и выработку волокна производят при температуре расплава 1200-1300oC при вязкости 100 пз(10 Па
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102003/183.gif)
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102003/183.gif)
4FeO+O2 2Fe2O3
Содержание Fe2O3 в волокне увеличивается и достигается соотношение Fe2O3: FeO не менее 1,2. Такое соотношение оксидов железа позволяет в условиях эксплуатации при высоких температурах, когда происходит кристаллизация волокон, обеспечить меньшую потерю прочности. Объясняется это тем, что в данном случае вначале образуется мелкокристаллический гематит, вокруг которого кристаллизуются пироксены. При соотношении Fe2O3:FeO <1,2 первой фазой образуется крупнокристаллический магнетит (при более низких температурах, чем гематит), а затем пироксены. Остаточная прочность волокон при кристаллизации гематита выше, особенно при высоких температурах (табл.2). Примечаниe: исходная прочность волокон при соотношениях Fe2O3:FeO в МПа соответственно 2020, 2140, 2300, 2500. Анализ табличных данных показывает, что эффект меньшего снижения прочности для волокон с соотношением Fe2O3:FeO особенно очевиден, начиная с 500oC и выше. Так, остаточная прочность волокон при 600oC с соотношением Fe2O3: FeO 1 составляет 18,3% тогда как при соотношениях более 1,2 она при температуре на 100oC выше находится в пределах 20,1-28,6% Для волокон с заявляемым соотношением Fe2O3:FeO прочность при 750oC еще сохраняется (9,5-12,2)% в то время как при соотношении равном 1 волокна полностью разрушаются. Таким образом, плавление базальтовых пород в предлагаемом режиме (температура в печи 1500-1600oC и окислительная среда) позволяет повысить исходную прочность волокон в сравнении с прототипом (температура плавления 1350oC) в 1,4-1,6 раза. Обеспечение оптимального соотношения Fe2O3:FeO (не менее 1,2) позволяет повысить температуру применения более чем на 100oC (до 800oC). Для получения непрерывного волокна пригодны базальтовые породы примерно следующего химического состава, мас. SiO2 47-57; AL2O3 13-18; TiO2 1,2-2,0; Fe2O3+FeO- 8-12; CaO 6-12; MgO 3-8; K2O +Na2O 3-6. Модуль кислотности (Мк), определяемый по формуле
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/2102342-2t.gif)
Для расширения температурного интервала выработки волокон (ТИв.в.) важными свойствами являются вязкость (
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/951.gif)
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/2102342-3t.gif)
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102342/2102342-4t.gif)
![способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород, патент № 2102342](/images/patents/369/2102003/183.gif)
Класс C03B37/00 Изготовление или обработка хлопьевидных частиц, волокон или нитей из стекломассы, расплавленных минералов или шлака