[发明专利]一种玻纤用高岭土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻纤用高岭土及其制备方法，属于新型材料制备领域。

背景技术

国外有关资料报道，欧美国家和台湾地区的玻璃纤维企业，采用精选或质地好的高岭土而不是叶蜡石作玻纤原料，生产高强度和电子级玻璃纤维，产品质量较好。我国叶蜡石资源丰富，传统玻纤配方中总有叶蜡石，其理论化学式Al₂O₃·4SiO₂·H₂O。但近年来叶蜡石(地开石)开采过量，逐渐贫化，杂质多，质量不稳定，国内还没有上规模的叶蜡石选矿加工企业，而其中含有的石英型水铝石，在窑炉中不易熔化，拉丝时易产生断丝。因此，很多玻纤企业开始增加原料中高岭土的用量。我国高岭土资源十分丰富，有成熟的选矿工艺，产品质量稳定，其主要成分为高岭石，其化学式为：Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O。

许多优质的高岭土原矿粉磨后可直接用于玻纤行业，玻璃纤维是非常好的金属材料替代材料，随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。由于在多个领域得到广泛应用，因此，玻璃纤维日益受到人们的重视，中国玻璃纤维行业近几年发展迅速。科技的发展需要材料的支撑，随着电子技术的发展对无机非金属材料的要求越来越高。玻璃纤维随其直径变小而强度增高，玻纤行业也逐步由粗纱向细纱发展。目前国内大多玻纤用高岭土由于其成矿时期混入了较多的有机质致使其化学需氧量(COD)都在1500ppm以上，而如此高的化学需氧量会在玻璃纤维拉丝生产流程中对其燃烧气氛产生影响而波动的气氛会直接导致拉丝不均匀断裂等严重后果，造成资源的浪费和经济的损失，因此高岭土中尤其是煤系高岭土中的有机质极大程度上限制了其在玻纤原料行业的发展。美国高岭土具有天然富集，高纯度且较低的有机质等巨大优势，能够在玻纤生产过程中有效地稳定拉丝气氛，使拉丝过程更加稳定，拉丝更均匀。生产出来的玻纤品质更高，能适用于更尖端的领域，因而几乎垄断了整个中国的高端玻纤市场。

高岭土在玻璃纤维生产中主要是提供SiO₂和Al₂O₃，在应用中影响玻纤池窑拉丝的首要因素是高岭石均化微粉的质量及稳定性，矿石中若含有石英型水铝石，在池窑内不易融化，拉丝时容易产生断丝，所以无碱玻璃纤维对高岭石微粉有苛刻的质量要求。由于高岭土产地和成因不同，高岭土中Al含量略有偏差，但均要求产品批次内均匀度≥97％，批次间均匀度≥95％。高岭土中K、Na、Ca、Mg一般含量都较少，无明显异常时可不作特别要求。Fe₂O₃含量是玻纤用高岭土质量控制的一个重要指标，它不仅影响玻璃纤维的着色问题，对池窑中玻璃液的传热性能也有重要影响。一般要求高岭土中Fe₂O₃含量≤0.5％，但由于高岭土需求量巨大，资源开采过度，目前低铁含量的高岭土已非常稀缺，因而实际应用中高岭土Fe₂O₃含量通常限制在≤0.65％。S含量和COD值直接影响着池窑玻璃液气氛和澄清状态，一般要求SO₃≤0.3％，COD值≤1000×10^-6(煤系高岭土要求COD值≤2700×10^-6)。国外对玻璃纤维用高岭土要求为：Al₂O₃:37％±0.4％，SiO₂:47％±0.8％，Fe₂O₃:≤0.5％，TiO₂:≤0.5％,水分:＜0.2％，烧失:13％±0.5％。高端玻纤用高岭土生产过程中COD的波动严重影响到产品质量。这就要求在原料进入生产线前进过配矿处理，减少原矿波动。我公司原矿在开采过程中进行人工初步选矿，将白矿、灰矿、黑矿区分开。进入原矿堆场后分开堆放并记录时间。经大量实际操作的经验发现原矿露天堆放三个月后各项指标趋于稳定。从堆放三个月以上的原矿堆中取样化验，做铝硅比、COD、pH值、含铁量、重金属等检测。对检测数据进行汇总，不同品质原矿经配比计算，使综合矿的硅比、COD、pH值等达到实验室条件优化的最佳值。最后由皮带机按不同配比输送都破碎机，破碎混匀。