[发明专利]人造玻璃质纤维的制造方法

说明书

本发明提供了制造人造玻璃质纤维(MMVF)的方法，包括提供具有钼电极的电炉，提供矿物原料，其中所述矿物原料包含(a)包含金属铝的颗粒材料和(b)其他矿物组分，将所述矿物原料引入炉，熔化所述矿物原料以形成矿物熔体，以及从所述矿物熔体中形成MMVF，该方法有利于减少固结MMVF产品的收缩。

技术领域

本发明涉及一种使用电炉熔化矿料来制造人造玻璃质纤维(MMVF)的方法。

背景技术

本发明涉及制造MMVF和固结MMVF产品(例如绝缘产品)的方法。通常，将具有所需总体化学组成的矿物原料(矿料)在炉中熔化，将矿物熔体移出并送入纤维化装置，例如外部或内部离心装置，然后收集纤维，必要时进一步加工并通常用粘结剂使其形成为隔热棉。

出于多种原因，优选使用电炉代替燃煤、燃油或燃气炉。电炉具有由可再生能源供电的潜力，因此电炉的环境概况可能优于燃烧炉。如果使用可再生电力也可能是有利的，因为它更便宜，至少部分原因是碳税较低。与燃煤或燃油炉相比，使用电和/或燃气炉还消除了清除二氧化硫的需要。

然而，在使用钼电极的电炉的情况下，得到的MMVF产品在高温下可能会因烧结而出现过度收缩。收缩会导致热桥的形成，如果产品用于防火，这可能是至关重要的。一般来说，低密度产品比高密度产品表现出更大的收缩率。

用于MMVF生产的标准电炉使用钼或碳电极。这些电极通过焦耳效应提供熔化矿物材料所需的能量。通常，Mo纯度99％的钼电极对熔化的矿物材料是惰性的，因此不参与熔池中Fe₂O₃到FeO氧化物的还原。在固结MMVF产品中，FeO是限制纤维收缩、提供耐火性和高温稳定性的重要成分。

期望提供一种方法，利用该方法可以制造适合加工成MMVF的熔体，该方法使用具有钼电极的电炉来提供熔体，而且产品中不会出现过度收缩。

要求得到的固结MMVF产品在高温或火灾条件下的烧结收缩率在可接受的范围内。应尽可能避免或至少减少收缩，因为当固结MMVF产品在高温情况下收缩时会形成热桥和绝缘间隙。

希望进一步降低固结MMVF产品的收缩程度。

发明内容

发明人利用权利要求1的方法解决了减少固结MMVF产品收缩的问题。

钼电极与矿物熔化炉的主要可选电极类型(即石墨电极)不同，不会在矿物熔体中产生还原条件。这导致Fe(II)与Fe(III)的比率低于防火MMVF产品所需的比率，因为需要还原条件才能提高该比率。希望提高Fe(II)与Fe(III)的比率以提高MMVF产品的高温稳定性并提高其耐火性。特别地，较高的比率将最小化甚至防止MMVF在火灾或其他高温情况下的收缩。

权利要求1的方法通过将金属铝引入炉解决了这个问题，金属铝与其他矿物材料组合或者单独添加，从而产生实现Fe(II)与Fe(III)的所需比率所需的还原条件。这是因为在本发明的方法中发生氧化还原反应，由此金属铝氧化形成Al₂O₃并且Fe₂O₃还原形成FeO。因此可以控制FeO:Fe₂O₃的比率。

包含金属铝的材料可以包含0.5重量％至10重量％的金属铝，优选1重量％至5重量％的金属铝。

除了金属铝之外，包含金属铝的材料还可包含50重量％至90重量％的氧化铝。氧化铝是MMVF的重要组成部分，因此将其与金属铝一起包含是有益的。

包含金属铝的材料可以是颗粒状的，90重量％的颗粒小于1mm。这可以促进金属铝源与其他矿物组分的均匀预混合，从而使矿物熔体能够具有一致的组成。优选地，这种材料是铝渣。