玄武岩纤维
***
（***大学，**学院，**）
摘要玄武岩纤维相对于其它纤维,在许多方面具有更优越的特性。本文介绍了玄武岩纤维的主要性能、纤维制品及应用领域，并对其发展前景给出了建议。
关键词玄武岩纤维；性能；纱线；织物；应用
前言
近几年来,随着石油、钢材等不可再生资源的加速消耗，使得资源开发变得愈加紧张，按照当今的开采及耗损量，据保守估计，石油及钢材只能维持30～50年。因此，开发可替代钢材的材料显得尤为重要。在50年代末，就有人提出以石代钢的想法，自70年代，玄武岩纤维的成功研发，使得这一想法得以实现。
玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成[1]。玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一，在我国基本上实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤材料以及防护,航空航天领域等多个方面得到了广泛的应用[2-3]。玄武岩属于火山喷出岩,是地球上存在和分布最广的矿物之
一。用它生产的连续纤维与普通岩棉相比,在纤维质量方面有了质的飞跃,它所表现出来的高弹性模量、高热稳定性以及优异的耐酸碱性,使其得到广泛的应用。用它制作的管道可用来输送各种浸蚀性液体、气体和散装材料以及构建排污系统等。从上世纪60年代开始,前苏联对它进行了大量的研究,并于1985年在乌克兰建成第一个工业化生产炉,产品主要应用于军工行业,如今已达到700t/a的规模。Owens Corning公司从1972~1975年,对其进行了研究,但并未达到工业化生产。德国的DBW公司于上世纪80年代展开了这方面的工作,由于技术的原因,2年后也停止了。近年来,美国、韩国、中国和日本相继展开了这方面的研究工作,其中美国已经达到了1000~1500t/a的规模[4]。
1 玄武岩纤维的制备方法[5]
与一般玻璃纤维的熔制相比,玄武岩熔体的透热性差,易结品,润湿角小,因而在拉丝成型时比其他玻璃纤维更难控制。同时由于含铁的氧化物,玄武岩熔体表面硬化速度比玻璃熔体快,而内部黑色熔体传热又差,因此必须设计特殊的池炉和电热拉丝装置,以保证产品达到预期的产量和质量,减少断头。
1.1 蒸汽或压缩空气垂直喷吹法
蒸汽或压缩空气垂直喷吹法是利用位于漏板下的喷嘴喷出高速气流垂直冲击漏嘴流出的熔体流股,在高速气流的作用下,熔体流股被分散并被牵引伸成许多细纤维。这种方法生产的纤维直径为7μm~14μm,长径比为l:1000~3000,常用作生产普通玄武岩棉。
1.2 离心喷吹法
离心喷吹法是熔体不断落入离心机的分配器内,在离心力的作用下,熔体从分配器向外甩至离心机的内表面,并从离心器筒体壁上的0.8μm~1.2μm的小孔甩出。软化的细流股在高温高速的气流中被拉伸成细纤维。生产的纤维直径为1μm~14μm的短纤维,也可生产普通玄武岩棉。这种工艺的不利之处在于所采用的铂铑漏板重量达2.5kg,且漏板稳定性不高,使用不超过3个月就需替换、维修和补充贵重材料的消耗。
1.3 火焰喷吹法
火焰喷吹法是生产玄武岩超细纤维的主要方法,其工艺过程如下:将玄武岩原料加入池窑,熔化后从漏嘴流出,在漏板下方形成一次纤维;一次纤维在旋转胶辊和导丝装置的引导下,被成排地送到燃烧器喷出的高温高速气流中,经二次熔化、拉伸,形成20nm~200nm的定长超细纤维。其中由于玄武岩熔体的透热性比玻璃熔体低,容易结晶,拉丝区域的黏度高,必须建造特殊熔炉和拉丝装置。池窑是生产玄武岩纤维的关键设备,必须对熔化温度和气氛进行严格控制。胡显奇[6]的专利中采用中高频(1kHz~300kHz)感应加热法熔化玄武岩,该专利与传统的熔融技术及装置相比,具有热能均匀分布且利用率高、熔化温度高、连续加热和熔融速度快、装置简单、成本低、熔融体温度和钻度容易实行自动化控制等优点。
2 玄武岩纤维的性能
2.1 良好的拉伸强度
玄武岩纤维具有较高的拉伸强度和弹性模量，玄武岩纤维在70℃水作用下，其强度可保持1200h，而一般玻璃纤维不超过200h就失强；在100℃～250℃温度下的拉伸强度可提高30%，而一般玻璃纤维却下降23%。玄武岩纤维的拉伸强度是普通钢材的10～15倍，是E 玻璃纤维的1.4～1.5倍。加拿大Albarrie公司研制出的玄武岩纤维拉伸强度甚至达到4840MPa，其力学性能见表1[7]：
表1 玄武岩纤维与其他高性能纤维力学性能的比较
项目拉伸强度
/MPa
弹性模量
/GPa
断裂伸长
率/%
E玻璃纤维Kevla纤维
碳纤维
玄武岩纤维(乌克兰产 ) 310～3800
275～3034
250～3500
300～3500
76～78
124～131
230～240
79.～93.1
4.7
2.3
1.2
3.2
玄武岩纤维
(加拿大产)
4840 89 3.1
2.2 高的耐腐蚀性和化学稳定性
玄武岩纤维在碱性溶液中具有独一无二的化学稳定性,耐酸性比ECR 玻璃纤维还好,具有明显的耐酸耐碱性同时成本却大大降低[5]。
在表2两种纤维的对比中可以看出,被盐酸和氢氧化钠溶液浸泡的玄武岩纤维和玻璃纤维的质量损失率较小,并且大部分在前12h,说明玄武岩纤维和玻璃纤维因腐蚀而发生质量改变是开始的12 h 之内
发生, 随着时间的增加质量变化逐渐降低, 腐蚀速率随时间的延长呈逐渐减小趋势。总体看来两种纤维的耐酸性能都要好于耐碱性能。玄武岩纤维和玻璃纤维都是以无机硅酸盐纤维, 经过制纤维工艺的加工, 使得纤维表面都有了很多的活性单元, 在与酸或碱接触的开始时间, 这些活性单元会快速发生化学反应降低表面能, 部分的溶解到溶液中,而在表面形成惰性单元,随着腐蚀时间的延长,惰性单元的反应就要慢很多, 使得纤维的质量变化变慢。
玄武岩纤维在酸碱环境下耐久性能要比玻璃纤维优秀很多, 尤其是在碱性环境下质量损失要少2一3个百分点, 说明了玄武纤维具有优秀的耐酸碱性能[8]。
表2 经不同酸碱浸泡的两种纤维质量变化前后对照表
2.3 突出的耐高温性和低温热稳定性
玄武岩纤维的耐热性和耐高温的石英玻璃纤维接近。在400℃条件下，其断裂强度仍保持在85%左右；在300℃的条件下，其抗拉强度
能保持80%以上。这说明连续玄武岩纤维有优良的耐温特性，与碳纤维相比其耐热氧化性能更加突出，可以作为耐高温材料使用。在长期处于低温－196℃液氮介质作用后，其强度不发生变化，足以说明它是有效的低温绝热材料[7]。
2.4 良好的耐水性
玄武岩细纤维的耐水性远远好于玻璃纤维，吸湿率在0.2%～0.3%之间，而且其吸收能力不随时间变化，这就保证了它在使用过程中的热稳定性、使用周期性长和环境协调性好。
2.5 高电绝缘性能和介电性能
玄武岩连续纤维具有良好的电绝缘性能和介电性能，其体积电阻率和表面电阻率比E玻纤还要高一个数量级，玄武岩中含有质量分数不到20%的导电氧化物，经过用专门浸润剂处理的玄武岩纤维的介质损失角正切比玻璃纤维低50%，可广泛用于电子工业制作印制电路板。
2.6 防电磁辐射的特性
玄武岩纤维镀镍后的复合材料可以用于防电磁辐射[9]。依据成分的不同，这些材料反射电磁辐射或吸收电磁辐射。如果在建筑物的墙体中，增加一层玄武岩纤维布，则能对各种电磁波起到良好的屏蔽作用。
2.7 高的弹性模量
玄武岩纤维的弹性模量与昂贵的S 玻璃纤维相近,强度相当;用于织造织物重量在150～210g/ m2的产品时,织造性能良好;可用以代替S 等玻璃纤维制造绝热制品和复合材料,制造硬质装甲和各种GFRP
产品。例如,利用E 玻璃纤维生产玻璃钢管,只能耐25个大气压,管径最大为2m;而用玄武岩纤维做玻璃钢管,则可耐60个大气压,管径可达3m。在某些场合,玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维[10]。
3 玄武岩纤维的应用
由于玄武岩纤维具有高力学强度、低导热系数、良好的热振稳定性、防火性、耐腐蚀性、耐用性和环保洁净性,以及其材料自身的质量轻,结构性能与结构质量的比值优良,因此,可广泛应用于石油、化工、建筑、航空航天、汽车制造、电子、冶金等领域。
3.1 玄武岩纤维在国防军工领域方面的应用
玄武岩纤维是续碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。它是21世纪在国防军工领域有着非常重要应用的一种高技术纤维,是体现国防科技战略布局的一种新材料。玄武岩纤维为增强体可制成各种性能优异的复合材料,在航空航天、火箭、导弹、战斗机、核潜艇、军舰、坦克等武器装备的国防军工领域有广泛的应用。它可以促进军队武器装各的升级换代,增强军队的战斗力;可在某些领域替代碳纤维,节约相关武器装备的制造成本;可形成新的军民两用技术。因此,开展玄武岩纤维在国防军工领域的应用研究有着十分重要的战略意义和现实意义[11]。
3.2 玄武岩纤维在土木建筑领域的应用
玄武岩纤维抗拉强度高,同时耐酸又耐碱,与混凝土有着基本相同的成分,密度也接近,所以玄武岩纤维的相容性和分散性好于其他
增强纤维,可用来替代钢筋作混凝土建筑结构的增强材料,不仅能提高建筑物强度,还能大大延长建筑物的使用寿命。它能从根本上大副度地提高建筑质量,增强抗震加固、抗冲性、防火安全性、吸声、消声和保暖节能效果。同时也能作为建设堤坝和灌溉工程用增强材料以及港口码头建设的增强材料。用玄武岩连续纤维编织物和无捻粗纱制成的土工材料,可用来加固堤坝、水电站水坝、高速公路和立交桥等[5]。
3.3 玄武岩纤维在交通运输方面的应用
玄武岩纤维是天然绿色的新材料,将为交通运输领域的基础建设发挥升级换代的作用。日本发明了一种汽车用的材料,其内外表面是由玄武岩纤维编织的纤维板,而内层是由三维网状玄武岩纤维组成的骨架结构,骨架内由热硬化性添加剂和聚亚胺醋填充,通过热挤压形成一种高硬、高强、易处理的材料。此外,玄武岩纤维还用于汽车货架、车内扶手、公共车行李架、汽车制造用输送架、冷藏车结构、隔热壁板、座椅等。
3.4 玄武岩纤维在摩擦材料中的应用[12]
汽车用摩擦材料目前大多是采用石棉材料。虽然石棉材料具有强度高、表面活性好、摩擦磨损性能好、混合料分散均匀等优异的性能但由于石棉是一种危害人类健康的致癌物质,且石棉粉尘的污染非常大,因此从20世纪80年代中期开始,以美国为代表的发达国家即禁止生产和使用石棉制品,我国也于最近宣布到2003年禁止在汽车摩擦材料中使用石棉,非石棉型摩擦材料的开发成为必然趋势。非石棉型摩
擦材料在配方设计时,主要应考虑两个方面的因素:一是必须满足汽车制动时应达到的各项性能;二是必须满足使用安全,舒适平稳,对人体无害、无污染。玄武岩纤维不仅强度高、热稳定性好、不易损伤对偶、磨损低、摩擦系数稳定,而且价格适宜,将成为无石棉纤维的首选材料。
4 结语
玄武岩纤维集多种优良功能于一体,但是玄武岩纤维生产难度很高，目前全世界仅有俄罗斯、乌克兰、中国等少数几个国家掌握了该生产技术，全世界的总产量低，但是我们相信随着玄武岩纤维生产技术的提高及对玄武岩纤维产品性能研究的不断进步，对玄武岩纤维的需求量会不断增加，加之它又是一种高科技含量和高附加值的新产品，其将拥有广阔的市场前景，将会为企业带来巨大的经济效益和社会效益。因此加快对玄武岩纤维及其制品的研究与开发符合国家产业化发展政策，有利于促进我国矿产资源的合理开发和综合利用，对促进我国建立一种低投入、高产出、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型、环境友好型社会有着举足轻重的意义。
参考文献：
[1] 吴瑞红.玄武岩纤维材料的应用研究[J].实践与探索,311.
[2] 刘亨昌,刘丽.玄武岩纤维用于过滤材料的性能研究[J].轻纺工业与技术,2012,41
（4）:41-43.
[3] 齐风杰,李锦文,李传校,魏化震,高永忠.连续玄武岩纤维研究综述[J].高科技纤维与应
用,2006,31(2):42-46.
[4] 雷静,党新安,李建军.玄武岩纤维的性能应用及最新进展[J].化工新型材
料,2007,35(3):9-11.
[5] 付洪波,李艳,乔英杰.玄武岩纤维的制备、性能及应用[J].
[6] 胡显奇,盛钢.矿石熔融的感应加热法及装置[P].中国专利:1513782,2004一08,11.
[7] 孙建磊,李龙,张胜靖.玄武岩纤维的研究进展、性能及其产品应用[J].纤维广
角,2010,11(上):76-79.
[8] 袁忠月,王超会,刘剑虹.玄武岩纤维耐酸碱性能的研究[J].科技向导，2012,29:96-97.
[9] Fricdrich M,Schulze A,Pro Sch G etal. Investigation of Chemically Treated Basalt
and Glass Fibers[J].Mickrochimica Acta.2000,133(144):171-174.
[10] 胡显奇,罗益锋,申屠年.玄武岩连续纤维及其复合材料[J].高科技纤维与应
用,2002,4:125.
[11] 胡显奇,申屠年连续玄武岩纤维在军工及民用领域的应用[J].高科技纤维与应
用,2005,30(6):7一13.
[12] Bulent Ozturka,Fazlt Arslana,Sultan 0zturkb.Hot wear Properties of ceramic and
basalt fiber reinforeed hybrid friction Materials[J].Science direct,2006,1:37-48.
玄武岩纤维 简介 玄武岩纤维（Basalt Fiber）是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。 玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一，在我国基本上实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。 玄武岩纤维表面较光滑，表面能较低，经过表面改性后，其表面增加纳米SiO2粒子，有效地提高纤维表面粗糙度，增加了微生物与载体间的有效接触面积；改性后表面有阳离子的存在，载体表面电位升高，载体表面带正电荷，利用静电吸力促进微生物固定，有利于微生物固定化；改性后表面的活性官能团，增加了载体的表面能，所含有羟基、羰基或羧基等，对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。通过玄武岩纤维载体表面改性，使其具有良好的亲水性和微生物负载性能，使之能够负载更多的生物量，且长时间保持较高的微生物活性，从而实现
更有效通过生物膜法降解水体中污染物。 玄武岩的发展 （1）玄武岩连续纤维作为一种新型绿色环保材料出现在20世纪60年代初。 （2）从70年代起，美国和德国的科学家先后对玄武岩纤维的制备进行了大量的研究。 玄武岩纤维的组成与结构 玄武岩纤维的密度在2.6~3.05g/cm3之间，主要组分如下表所示。 表1 玄武岩纤维主要组分含量 组分SiO2Al2O3CaO FeO MgO Na2O Fe2O3K2O TiO2P2O5含量51.4 14.83 10.26 8.47 5.92 2.42 1.73 1.20 0.84 0.32 玄武岩纤维各组分的作用如下表所示。 表2 玄武岩纤维革组分作用 组分SiO2 、 Al2O3 FeO Fe2O3 TiO2CaO MgO 作用提高纤维的化学 稳定性和熔体的 黏度提高成纤的使用 温度 提高纤维的化学稳定 性、熔体的表面张力和 黏度 属于添加剂范畴， 有利于原料的熔化 和制取细纤维 玄武岩纤维的性能 （1）热稳定性。玄武岩纤维板的热导率低，在25℃下的热导率仅为0.04W/（m?K），可以在650℃高温下使用，而玻璃纤维在同一条件的使用温度不超过400℃。 （2）声绝缘性。随着频率的增加，其吸音系数显著增加。玄武岩纤维隔音和吸音效果好，采用玄武岩纤维制作的隔音材料在航空、船舶等领域有着广阔的前景。 （3）介电性能、电绝缘性能和电磁波的透过性。玄武岩纤维具有良好的介电性能。它的体积电阻率比玻璃纤维要高一个数量级。玄武岩中含有质量分数不到20%的导电氧化物，可用于制造新型耐热介电材料。玄武岩纤维具有比玻璃纤维高的电绝缘性和对电磁波的高透过性。
山西关于成立玄武岩纤维生产加工公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 玄武岩是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩或辉绿岩相似，SiO2 含量变化于45%～52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以 及暗紫色等。呈斑状结构。气孔构造和杏仁构造普遍。 xxx有限公司由xxx公司（以下简称“A公司”）与xxx投资公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资1010.0万元，占公司股份65%；B公司出资540.0万元，占公司股份35%。 xxx有限公司以玄武岩纤维产业为核心，依托A公司的渠道资源和 B公司的行业经验，xxx有限公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年 的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx有限公司计划总投资11547.85万元，其中：固定资产投资8577.59万元，占总投资的74.28%；流动资金2970.26万元，占总投 资的25.72%。 根据规划，xxx有限公司正常经营年份可实现营业收入24102.00 万元，总成本费用18707.18万元，税金及附加224.51万元，利润总 额5394.82万元，利税总额6363.44万元，税后净利润4046.11万元，
纳税总额2317.32万元，投资利润率46.72%，投资利税率55.10%，投 资回报率35.04%，全部投资回收期4.35年，提供就业职位435个。 玄武岩连续纤维是一种纯天然的无机非金属材料，是21世纪的新材料，是新材料产业中最重要的一个组成部分之一。玄武岩纤维类似于玻璃纤维, 其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,是纯天然的高技术纤维，因纤维颜色呈金褐色，又被称为“金色纤维”。
玄武岩纤维在汽车行业上的应用前景 核心提示：近几年来，随着石油、钢材等不可再生资源的加速消耗，使得资源开发变得愈加 紧张，按照当今的开采及耗损量，保守估计，石油及钢材 近几年来，随着石油、钢材等不可再生资源的加速消耗，使得资源开发变得愈加紧张， 按照当今的开采及耗损量，保守估计，石油及钢材只能维持30～50年。因此，开发可替代钢材的材料显得尤为重要。在50年代末，就有人提出以石代钢的想法，自70年代，玄武岩纤维的成功研发，使得这一想法得以实现。 玄武岩纤维具有力学性能佳，耐高温性能好，化学性能稳定，生产过程环保等优点。 玄武岩纤维复合材料的性能远远比钢材优异，而其重量却远小于钢材，将其应用于汽车上， 可以大大的减轻汽车的负重，从而降低能源消耗，而其性能又能得以极大的提升。玄武岩纤维制品具有可自然降解性，与环境相容性好的优点，既符合汽车材料向着高性能发展的要求，也符合国家对于汽车材料绿色环保的要求，在汽车行业中有着良好的应用前景[1-4]。 1玄武岩纤维的优异特性 1.1力学性能 玄武岩纤维的密度为 2.5~2.7g/cm3，拉伸强度为3000~3500MPa,弹性模量为100~150GPa,断裂伸长为 3.2%,莫氏硬度为 6.5~7.5°,因此它具有优异的耐磨抗拉增强性能加拿大一家公司研制生产的玄武岩连续纤维其拉伸强度达到4840MPa,接近于高强碳纤维,而其成本却远低于碳纤维 1.2吸音性能 玄武岩纤维具有优异的吸声性能，将其制品在不同音频下的吸音系数进行实验得出， 随着频率的增加，它的吸声系数显著增加[5]。如选用材料直径1～3μｍ的玄武岩纤维制成的(密度为15kg/m3，厚度为30mm)吸音材料，其吸音性能见表1。
连续玄武岩纤维制备关键技术研究进展 发表时间：2018-07-20T11:08:32.077Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：黄洪果1 刘作磊2 彭涛3 王智靓4 [导读] 摘要：本位主要介绍了玄武岩纤维在国内外的发展情况及现状，并结合我司在玄武岩纤维生产和实验过程中遇到的实际问题展开，分析玄武岩纤维制备关键技术设备在玄武岩纤维生产过程中存在的限制条件，主要以现有窑炉热量供给、热传递、耐材侵蚀等关键技术出发，以期待在这些关键技术上能有所突破。 四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司四川省成都市 610100 摘要：本位主要介绍了玄武岩纤维在国内外的发展情况及现状，并结合我司在玄武岩纤维生产和实验过程中遇到的实际问题展开，分析玄武岩纤维制备关键技术设备在玄武岩纤维生产过程中存在的限制条件，主要以现有窑炉热量供给、热传递、耐材侵蚀等关键技术出发，以期待在这些关键技术上能有所突破。 关键词：玄武岩纤维熔炉供热系统玄武岩熔炉炉膛耐火材料 1. 引言 随着社会进步，高性能材料的需求越来越大，玄武岩纤维也正是伴随着这样的社会节奏逐步发展壮大。玄武岩纤维的力学性能、热学性能和电学性能更是逐步被开发出来，伴随而来的是各行各业对玄武岩纤维的需求将不断增加，这也给予了玄武岩纤维行业发展的契机。但同时玄武岩纤维的制备技术却仍较为落后，成本依然偏高，这也限制了玄武岩纤维的发展。近年来随着玄武岩纤维在国内外越来越受到重视，玄武岩纤维生产企业也越来越多，人才和技术积累也越来越丰富，玄武岩纤维生产技术将得以突飞猛进的发展。 2. 国内外玄武岩纤维制备现状 2.1 生产现状 玄武岩纤维于1953—1954年在前苏联研发成果[1]，1985年于乌克兰实验工业生产[2]。经过数十年的发展玄武岩纤维制备工艺也发生了巨大的变化，总体来说大致分为：初期全铂坩埚拉丝，第二阶段是小池窑单漏板拉丝及第三阶段池窑多漏板拉丝工艺。虽然连续玄武岩纤维的制备工艺与玻璃纤维拉丝工艺有诸多相似之处，但因玄武岩矿石熔点高及黑度大，使得连续玄武岩纤维的制造过程更加困难和复杂。目前世界上仅有俄罗斯、乌克兰、美国、中国等少数国家掌握了这种连续纤维的生产工艺，可实现玄武岩连续纤维及其制品的生产[3]。也正是由于玄武岩矿石的特性使得玄武岩熔炉与玻璃纤维熔炉有着本质的区别，为满足玄武岩矿石熔制要求，经过数十年经验总结，到目前主要形成了三类玄武岩熔炉体系：一种是以天然气作熔化供热，主要代表为俄罗斯KEV、中国四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司；第二种为全电熔窑炉，熔化热能全由电能提供，主要代表浙江石金玄武岩纤维有限公司；第三种天然气供热结合电助熔型[4]。 随着玄武岩熔制工艺的进步与之配套的漏板技术也在不断进步，目前俄罗斯玄武岩纤维生产漏板普遍使用800孔漏板，1200孔漏板已成功实现拉丝生产。国内主流纤维生产漏板仍为400孔，多件玄武岩纤维生产企业也已成功实现800孔漏板拉丝，但因为行业保密，漏板技术仍未公开。这也限制了玄武岩纤维行业的整体发展，笔者从事玄武岩纤维行业数年，也亲眼见证了玄武岩纤维的发展，现结合我公司关于玄武岩纤维生产工艺情况及自身经验简单阐述玄武岩纤维这几年的发展。 2.2 玄武岩生产设备的改进 当前连续玄武岩纤维采用一步法进行制备，其工艺流程如图1所示。玄武岩化学成分、矿物组成显著区别于其他纤维原料，使得对工艺设备提出了更多新的要求。当前已在高温炉体、拉丝漏板、耐火材料等关键技术上得到了一定的认识和突破。 图1：玄武岩纤维制备示意图从工艺流程图可知玄武岩纤维生产的主要设备是玄武岩纤维熔炉，熔炉的优劣直接影响成纤玻璃体质量，熔炉的熔化能力直接影响对应漏板规格。反之为得到高质量的熔体和满足作业的熔化能力，熔炉各个系统的优化设计就成为了首要考虑的问题。在玄武岩纤维熔炉系统设计中主要包括：窑炉耐材选择情况、窑炉供热系统及窑炉炉身结构，下文将是结合我公司实际经验及实验对各个系统优化所做的努力及达到的效果进行浅析。 窑炉供热系统 我司主要采用窑炉顶部天然气燃烧为玄武岩熔化提供热量，由于玄武岩矿石中Fe含量较高10%左右，使得玄武岩熔体黑度非常大，这也导致天然气燃烧产生的热量很难穿透玄武岩熔体。也就导致了玄武岩熔体在深度方向上温差特别明显，经测熔体温将可达到30℃/cm。由此也可以看出燃气供热熔制玄武岩熔体，只能保持较浅的液位，底层玄武岩熔体因热量不够而成为不动层，为析晶提供了条件，在熔炉出现波动时（各项工艺参数的变化），不动层被翻起造成生产异常。2016年我公司为解决熔体温降难题，采取新思路，以天然气供热辅以电加热方式进行玄武岩熔化技改[4]。开启电助熔前后测温点温度情况如表1，测温点窑炉纵向同一位置图2，三组热电偶均布间隔70mm，第一组热电偶位于熔体表层。
连续玄武岩纤维的发展及使用前景 2010年3月15日中国纤检 摘要：介绍了连续玄武岩纤维的国内外发展历程和现状，连续玄武岩纤维性能和使用领域，表明连续玄武岩纤维用于防火隔热材料，过滤材料，增强复合材料，电子技术等具有明显的优势。结合连续玄武岩生产工艺目前存在的问题，给出了几点建议并提出了要尽快制定玄武岩纤维的国家标准，促进连续玄武岩纤维的安全可持续发展。 关键词：连续玄武岩纤维；防火隔热；过滤环保；增强复合；高技术纤维 连续玄武岩纤维（CBF）是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛使用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为21世纪的新材料[1]。随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。 1国内外发展研究状况 1.1国外发展研究状况 以玄武岩为主要原料生产的岩棉自从1840年首先在英国威尔斯试制成功到现在已有160多年的历史[2]。1922年在美国专利(OS1438428)出现由法国人Paul提出玄武岩纤维制造技术，但没有实质性生产。
20世纪50年代初期，德国、捷克和波兰等东欧国家以玄武岩为原料，采用离心法生产出了纤维平均直径为25μm～30μm的玄武岩棉。随后60年代初期，美国、前苏联、德国等大力发展垂直立吹法生产工艺，使玄武岩棉产量迅速增长前苏联引进了德国立吹法制造矿物棉的生产专利，在消化、吸收的基础上，成功地将该项技术使用于玄武岩棉的生产，设计生产能力为日产38吨～40吨玄武岩棉。玄武岩纤维的研究工作主要集中在前苏联。玄武岩纤维于1953～1954 年由苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出[3]。苏联早在20世纪60～70年代就致力于连续玄武岩纤维的研究工作，乌克兰建筑材料工业部设立了专门的别列切绝热隔音材料科研生产联合体，主要任务是研制CBF及其制品制备工艺的生产线。联合体的科研实验室于 1972 年开始研制制备CBF，曾经研制出 20 多种CBF制品的生产工艺[4]。1973年，前苏联新闻机构报道了有关玄武岩纤维材料在其国内广泛使用的情况。1985年在前苏联的乌克兰率先实现工业化生产，产品全部用于前苏联国防军工和航天﹑航空领域。 1991年前苏联解体后，此项目开始公开，并用于民用项目。目前连续玄武岩主要研发及生产基地在俄罗斯及乌克兰两个国家。苏联的解体，客观上影响了CBF的推广使用，但是，由于玄武岩纤维具有有别于碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维的一系列优异性能，而且性价比好，引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。 1.2国内发展研究现状 我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年哈尔滨工业大学深圳研究院和成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。
连续玄武岩纤维的发展及应用前景 1.2国内发展研究现状 我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年哈尔滨工业大学深圳研究院与成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。 2002年，我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划，承担该课题项目的深圳俄金碳材料科技有限公司(由深圳黄金屋真空科技有限公司与俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万人民币，于2003年12月成立了横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司。经近两年来的技术开发，横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司采用创新的生产技术和“一步法”工艺，取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果，并成功实现了工业化生产。该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术，而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。 目前，发展中的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司是继俄罗斯等独联体与美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。玄武岩连续纤维的发展规划有专家学者预测： 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t，2020年为7万t～10万t。 2玄武岩纤维（CBF）的性能 2.1新型环保性材料 CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金
新型纺织纤维课程论文 题 目：玄武岩纤维的特性与应用 学生姓名：张欣尧 学 院：轻工与纺织学院 班 级：纺织13-1 指导教师：富秀荣 二〇一四 年 十二 月 学校代码： 10128 学 号： 201321803004
摘要：玄武岩纤维是一种新型高性能绿色环保纤维，其强度高、耐高温、抗噪音并且化学稳定性好。本文简要介绍了有关玄武岩纤维的特性，并对其应用做了一些简单阐述。 关键词：玄武岩纤维特性应用
目录 1 前言 2 玄武岩纤维及其特性 (1) 2.1玄武岩纤维及其各成分作用 (1) 2.2玄武岩纤维的特性 (2) 2.2.1玄武岩纤维的断裂强度和增强效应 (2) 2.2.2玄武岩纤维的化学稳定性 (2) 2.2.3玄武岩纤维的介电性能、电绝缘性能和电磁波的透过性 (2) 2.2.4玄武岩纤维的声绝性 (2) 2.2.5玄武岩纤维的力学性能 (2) 2.2.6玄武岩纤维的耐水性 (3) 2.2.7玄武岩纤维的绿色环保性 (3) 3 玄武岩纤维的产品及其应用 (3) 4 结论 (5) 参考文献 (5)
1 前言 玄武岩是岩浆喷发形成的火山岩，主要矿物是斜长石和辉石，呈古铜色。将玄武岩矿石破碎后在1450℃-1500℃下熔融纺丝，可以制得玄武岩纤维。上世纪60年代初，就出现了玄武岩连续纤维，从70年代开始，美国和德国的科学家就对玄武岩连续纤维进行了大量的研究，但未能实现工业化生产。使用组合炉拉丝工艺进行大规模生产要追溯到1985年的乌克兰纤维实验室（TZI），现今前苏联诸国家的玄武岩纤维池窑有的已近发展到年产700吨规模，使用400孔铂金漏板拉丝技术；美国玄武岩纤维池窑经过几十年发展也已达到1000-1500吨规模，使用800孔漏板拉丝技术；我国起步较晚，虽然有几十条玄武岩岩棉的生产线，但没有稳定的拉丝技术，生产的玄武岩制品档次一直不高，但近年来我国有意发展玄武岩纤维，开发连续玄武岩纤维已被列为2002年国家新材料领域的863计划，到目前为止已经投资的就有规模年产10000吨的玄武岩生产基地[1]。
山东关于成立玄武岩纤维生产制造公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 玄武岩连续纤维是一种纯天然的无机非金属材料，是21世纪的新材料，是新材料产业中最重要的一个组成部分之一。玄武岩纤维类似于玻璃纤维, 其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,是纯天然的高技术纤维，因纤维颜色呈金褐色，又被称为“金色纤维”。 xxx实业发展公司由xxx科技公司（以下简称“A公司”）与xxx 有限责任公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出 资790.0万元，占公司股份55%；B公司出资640.0万元，占公司股份45%。 xxx实业发展公司以玄武岩纤维产业为核心，依托A公司的渠道资 源和B公司的行业经验，xxx实业发展公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx实业发展公司计划总投资19844.09万元，其中：固定资产投 资15681.55万元，占总投资的79.02%；流动资金4162.54万元，占总投资的20.98%。 根据规划，xxx实业发展公司正常经营年份可实现营业收入37790.00万元，总成本费用28487.77万元，税金及附加386.80万元，利润总额9302.23万元，利税总额10972.10万元，税后净利润 6976.67万元，纳税总额3995.43万元，投资利润率46.88%，投资利
税率55.29%，投资回报率35.16%，全部投资回收期4.34年，提供就 业职位676个。 作为我国四大高技术纤维之一，玄武岩纤维是我国“十三五”战略性 新兴产业的重点产品。由于其具有多种优异性能，且绿色无污染，使用范 围从航空、航天到交通、环保等，非常广泛。有预测显示，2019年，全球 连续玄武岩纤维市场产值预计将达1.047亿美元，复合年均增长率将达 10.9%；“十三五”期间，我国玄武岩纤维产量将达到15万吨以上的规模。
（发展战略）连续玄武岩纤维产业的发展状态及思考
“点石成金”当梦想遭遇现实 ——连续玄武岩纤维产业的发展现状及思考 浙江石金玄武岩纤维有限XX公司胡显奇 “点石成金曾是壹种神话，壹种比喻，如今这种梦想已经成真，人们用普通的石头——玄武岩拉丝且制作出各种高级产品就是最典型的事例。”这是长期从事地质和环境研究的中国科学院院士刘嘉麒于《绿色高新材料——玄武岩纤维具有广阔前景》壹文中所作的阐述。然而，当“点石成金”神奇而美好的梦想遭遇现实时，却且不浪漫和乐观，发展的道路崎岖坎坷，先驱者要披荆斩棘，更要经受凤凰涅槃的洗礼。 连续玄武岩纤维（ContinuousBasaltFiber，以下简称CBF）是以火成岩中的玄武岩为唯壹原料，于1450℃～1500℃条件下进行熔融拉丝而成的纯天然连续纤维。其突出的综合性能使之有望发展成为国防安全和国民经济发展领域不可或缺的重要基础材料之壹。但确切地说，和其它高技术纤维壹样，目前CBF于中国乃至于全球的发展情况仍不足以成为“产业”。不过，作为壹种代表未来绿色材料发展方向的纯天然高技术纤维，尤其是作为新资源产业，玄武岩纤维终将破茧而出。于此，笔者结合自己从事CBF研究、开发、生产和营销8年多来的实践和思考谈壹些也许且不成熟的见法，供关注CBF产业发展的政府部门、专家学者、投资者和企业界人士参考。 现状——激流涌动 回眸玄武岩纤维于前苏联于1985年获得初级生产技术后的这壹段发展历程，不难发现其发展历程呈现出了“U”字型轨迹。1991年的苏联解体对CBF产业造成了极大的影响，于随后的十几年时间里，发展陷于停滞。近5年，随着世界经
从熔融拉丝使用的能源来分类，其炉型大致能够分为3种：壹是以天然气或液化气为能源的火焰炉，以俄罗斯KamennyVekXX公司和我国的成均拓鑫XX公司为代表；二是全电熔炉，以我国的浙江石金XX公司为代表；三是气电结合炉 我国从2005年有小规模生产开始，6年间进入到连续玄武岩纤维领域的企业达
中国的玄武岩纤维产量能否居世界第一 一.中国可生产世界第一的高性能纤维——玄武岩纤维 当今玄武岩纤维已被广泛认做四大高性能纤维之一。玄武岩纤维的高强力、高耐温、耐腐蚀、抗氧化、抗紫外线、绝热隔寒、吸湿性低、绝缘性能好、透波性好等特性。玄武岩纤维是纯天然的无机纤维，已被人们认识并投入生产实用。 玄武岩纤维技术起源于俄罗斯、乌克兰，当前国外玄武岩纤维的产量在3000吨/年，我国有五家生产厂产量在1000吨/年。 建一个年产万吨的工厂就能使我国的玄武岩纤维的产量居世界第一，就会使全世界范围内用玄武岩纤维用户的目光全聚焦在中国，采购商会到中国来买玄武岩纤维及其制品。如果投资6亿元人民币建起十万吨的玄武岩纤维生产企业，不仅仅是世界第一玄武岩纤维生产大国，也能使玄武岩纤维产品在各行各业得到广泛应用。连世界上玄武岩纤维产品的价格也由这个企业去确定。可能给这个企业带来300%的利润回报。 二.现有玄武岩纤维生产技术 玄武岩原料几乎遍布全国，价格为20元/吨，原料在玄武岩纤维的生产成本中可以不计成本。玄武岩矿石是大自然给您配合好的单一原料，加热成1460℃，通过漏板就可以拉成玄武岩纤维，无任何其它材料，无任何化学反应，就能制成高附加值的玄武岩连续纤维。 生产玄武岩纤维的工厂全都用俄罗斯，乌克兰的技术设计：一台炉供一个铂铑合金漏板日产100多公斤。我国的正在生产玄武岩纤维的工厂：浙江得邦、上海俄金、营口百盛、四川拓鑫、牡丹江电力都是用一台炉200孔的铂铑合金漏板拉丝。产品质量好，可拉7um、9um、11um、13um—17um的玄武岩纤维，而国外只能拉13um—17um的玄武岩纤维，故我国的玄武岩纤维的生产水平居世界领先，但有产量低、能耗高的不足。（本文作者太不了解俄罗斯的情况了！—刘教授） 三.玄武岩纤维生产技术创新 1.降低能量消耗
太原玄武岩纤维生产制造项目 投资分析报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告说明— 作为我国四大高技术纤维之一，玄武岩纤维是我国“十三五”战略性 新兴产业的重点产品。由于其具有多种优异性能，且绿色无污染，使用范 围从航空、航天到交通、环保等，非常广泛。有预测显示，2019年，全球 连续玄武岩纤维市场产值预计将达1.047亿美元，复合年均增长率将达 10.9%；“十三五”期间，我国玄武岩纤维产量将达到15万吨以上的规模。 该玄武岩纤维项目计划总投资15672.19万元，其中：固定资产投资13844.91万元，占项目总投资的88.34%；流动资金1827.28万元，占项目 总投资的11.66%。 达产年营业收入17434.00万元，总成本费用13399.68万元，税金及 附加256.92万元，利润总额4034.32万元，利税总额4847.70万元，税后 净利润3025.74万元，达产年纳税总额1821.96万元；达产年投资利润率25.74%，投资利税率30.93%，投资回报率19.31%，全部投资回收期6.68年，提供就业职位333个。 玄武岩连续纤维是一种纯天然的无机非金属材料，是21世纪的新材料，是新材料产业中最重要的一个组成部分之一。玄武岩纤维类似于玻璃纤维, 其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,是纯天然的高技术纤维，因纤维颜色呈金褐色，又被称为“金色纤维”。
目录 第一章总论 第二章项目单位概况 第三章建设背景及必要性分析第四章市场调研分析 第五章产品规划方案 第六章项目选址评价 第七章土建工程方案 第八章工艺原则 第九章环境保护可行性 第十章项目职业保护 第十一章风险应对说明 第十二章项目节能评价 第十三章项目实施进度计划 第十四章投资计划方案 第十五章项目经营收益分析 第十六章综合评价结论 第十七章项目招投标方案
现代玄武岩纤维材料及其复合材料 特种机械-建筑研究所 化学物理研究所，科学学院莫斯科俄罗斯 数据显示了作为硅酸盐纤维的一种——连续玄武岩纤维无捻粗纱的性能，其耐酸性和耐碱性提高，强度与 E 玻纤相近，模量与高强高弹的镁铝硅S 玻纤相近。其环氧基复合材料 的机械性能与S 玻纤复合材料相近，高于 E 玻纤复合材料。玄武岩纤维复合材料的那碱性 和抗热/潮性优于S 玻纤复合材料和 E 玻纤复合材料，这与玄武岩纤维无捻粗纱的粘结性有 关。 前言 连续玄武岩纤维材料如有捻纱、无捻纱、绳，板材和布是用于有机和无机基体中的新的 增强材料。对他的研究不仅是生产技术方面，还包括他的机械和物化性能、应用。这篇文章 分析连续玄武岩纤维及其复合材料的性能，并与玻璃纤维和玻璃纤维复合材料作对比。 生产连续玄武岩纤维的原料玄武岩的技术规格 玄武岩是火山，是硅酸盐。其化学组成见表 1.铁氧化物使得玄武岩纤维呈灰褐色，玄武岩熔体是一个含一定玻璃相的多晶结构。玄武岩纤维的生产技术与玻璃纤维类似。 表1 玄武岩纤维与玻璃纤维化学组成对比 化学组成变化小对连续玄武岩纤维的机械性能影响小。对连续玄武岩纤维的机械性能影 响最大的是纤维成型条件（拉丝温度、熔体均化的时间、纤维直径）。例如，对于化学组成相同的玄武岩，拉丝温度升高160℃（从1220℃-1380℃），强度从 1.3 增加到 2.23GPa，弹 性模量从78 增加到90.3GPa。单丝直径从1-4μm 增加到7-10μm，强度从 2.8 降到 1.8 GPa.
表2 列出不同时间，不同生产技术生产的玄武岩纤维的机械性能。 玄武岩纤维无捻粗纱和S 玻纤在线密度和单丝直径相近的情况下，玄武岩纤维无捻粗 纱的强度比 E 玻纤的低16-20%，与E 玻纤相近。 玄武岩纤维无捻粗纱的弹模高于 E 玻纤，与S 玻纤相近。 表2 玄武岩纤维无捻粗纱和玻纤无捻粗纱机械性能对比 粘结性能 玄武岩纤维与各种高聚物材料（酚醛、酰亚胺）的粘结性能由于玻璃纤维，这与铁氧化 物的高含量（达到15%）有关，环氧低聚物在纤维表面的接触反映可能发生。 玄武岩纤维复合材料的高粘结反应通过高聚物基体反应层的高残余应力来证明。根据Trostyanskaya(1997)，根据基体类型，这些应力达到24-50MPa。通过在纤维表面涂覆表 面改性剂（鸡冠形状的嵌段共聚物KEP有机硅）能够降低玄武岩纤维复合材料的残余应 力，这种表面改性剂具有显著的表面活性。因为具有显著的表面活性，这种嵌段共聚物在复合材料中，能够降低粘结剂的表面张力，提高纤维的润湿性，被吸附在纤维表面，环氧乙 烷链与粘结剂结合。分子量7000-8000的共聚物被用于纤维表面，形成一个弹性牢固的吸收 层，吸收层厚度20-25nm。这是残余应力减少、机械强度提高的原因。 连续玄武岩纤维的耐化学腐蚀性能 连续玄武岩纤维的耐化学腐蚀性能通过纤维在介质中（酸和碱）放置一点时间后的强度 变化来评价。化学腐蚀性受纤维的化学组成介质和温度-时间作用的影响。硅、铝、钙、镁 及铁的含量十分重要，铁氧化物是的玄武岩纤维的耐化学腐蚀性和耐热性高于玻璃纤维。除了化学组成，介质的表面活性、纤维表面层的性能（表面有缺陷），及热历史对化学腐蚀性
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910336916.7 (22)申请日 2019.04.24 (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号 (72)发明人 李远兵 周子孟 徐娜娜 段斌文 李淑静 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人 张火春 (51)Int.Cl. C03C 13/06(2006.01) C03B 37/04(2006.01) (54)发明名称 一种玄武岩纤维及其制备方法 (57)摘要 本发明一种玄武岩纤维及其制备方法。其技 术方案是：先以52.0～67.0wt％的玄武岩、28.0 ～43.0wt％的废弃滑石、1.5～4.5wt％的暗镍蛇 纹石和0.3～3.3wt％的氧化铝为原料，混合均 匀，即得混合料；再将混合料置于电阻炉或电弧 炉中，升温至熔融状态，甩丝，即得玄武岩纤维。 玄武岩的化学成分是：SiO 2含量≥45.5wt％， Al 2O 3含量≥13.7wt％，MgO含量≥10.9wt％，CaO 含量≥9.6wt％，(Fe 2O 3+FeO)≤11.2wt％，(Na 2O+ K 2O)≤3.5wt％；废弃滑石的化学成分是：SiO 2含 量≥57.9wt％，MgO含量≥28.5wt％，(Na 2O+K 2O) ≤2.3wt％，IL≤4.7wt％。本发明具有资源回收、 环境友好、工艺简单和生产成本低的特点；所制 备的玄武岩纤维线收缩率小、热导率低和使用温 度高。权利要求书1页 说明书3页CN 110078378 A 2019.08.02 C N 110078378 A
第26卷第5期2005年10月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol.26,N o.5Oct.,2005 ?综合述评? 玄武岩连续纤维的基本特性 崔毅华 (嘉兴学院,浙江嘉兴 314001) 摘 要 对玄武岩连续纤维的化学成分及物理化学性能进行了研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供依据。关键词 玄武岩连续纤维;增强纤维;化学成分;性能 中图分类号:TS 102151 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005)0520120202 Primary properties of basalt continuous filament C UI Y i 2hua (Jiaxing Univer sity ,Jiaxing ,Zhejiang 314001,China ) Abstract The com position ,physical and chemical properties of basalt continuous filament are investigated ,providing a reference basis for developing a new generation of industrial textiles. K ey w ords basalt continuous filament ;rein forced fiber ;chemical com position ;property 作者简介:崔毅华(1946-),男,副教授,硕士。主要研究领域为产业用纺织品的研究与开发。 玄武岩连续纤维是以纯天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后放进池窑中,经1450～1500℃的高温熔融后,通过喷丝板拉伸成连续纤维 [1] 。由于 玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物排出,使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害,无工业垃圾,不向大气排放有害气体,玄武岩连续纤维是21世纪又一种新型的环保型纤维。 玄武岩连续纤维是用于复合材料的一种新型优质增强材料。用玄武岩连续纤维增强的复合材料其强度、化学稳定性、电绝缘性能均优于玻璃纤维增强材料,可在很大程度上替代玻璃纤维、碳纤维,广泛用于航空航天、石油化工、建筑、汽车等领域。本文对玄武岩连续纤维的化学成分和基本特性进行研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供参考依据。 1 玄武岩连续纤维的化学成分 玄武岩连续纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。玄武岩是由岩浆形成的基本矿石。而玻璃纤维则由叶蜡石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、莹石等原料制成。玄武岩连续纤维的制造省去了多种原料配料过程,同时玄武岩在池窑熔化过程 中没有硼和其它碱金属氧化物析出,在池炉排放的烟尘中无有害物质。SiO 2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%～60% [2] ,被称为网络形成物,它保 持了纤维的化学稳定性和机械强度;Al 2O 3的含量也较高,占12%～19%[2] ,提高了纤维的化学稳定性、 热稳定性和机械强度,为提高复合材料的力学性能 打下良好的基础;CaO 的含量为6%～12%[2] ,对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械强度都是有利的; Fe 2O 3和FeO 的含量在5%～15%[2] ,含铁量高,使纤维呈古铜色;另外,玄武岩纤维中还含有Na 2O ,K 2O ,MgO 和T iO 2等成分,对提高纤维的防水性和耐 腐蚀性有重要作用。 2 玄武岩连续纤维的物化性能 211 外观特性 玄武岩连续纤维外表呈光滑的圆柱状,其截面呈完整的圆形。这是由于纤维成形过程中,熔融玄武岩被牵伸和冷却成固态的纤维前,在表面张力作用下收缩成表面积最小的圆形所致。玄武岩连续纤维由于表面光滑,所以纤维之间抱合力非常小,并影响到与树脂的复合效果。但是光滑的表面,对气体和液体通过的阻力小,因此制作过滤材料比较理想。 由于玄武岩连续纤维光滑的外表而影响了与树脂的复合效果,因此对玄武岩连续纤维的表面修饰十分必要,纤维的表面处理可采用等离子法、机械处理、阴极氧化法、电晕放电法、辐射处理、活化热处理等方法。经处理后的玄武岩连续纤维表面粗糙度增
玄武岩纤维和玻璃纤维的比较 在全球的大部分国家中都可以找到坚硬而致密的火山岩。玄武岩作为一种火成岩，它是从熔融状态下演变而成。玄武岩通过浇铸工艺制成瓦及板用于建筑市场已有多年历史。此外，在工业用途方面浇铸的玄武岩钢管内衬也有很高的耐磨性。玄武岩在粉碎状态下还可以用作混凝土的集料。 后来，采用天然耐火玄武岩挤出的连续纤维，在几乎所有的用途方面都可以用来替代石棉纤维。近十年，玄武岩纤维已成为增强复合材料的竞争性材料。这一姗姗来迟的产品的支持者声称他们产品的性能与S-2玻璃相似，其价格则介于S-2玻璃和E玻璃之间，甚至有可能成为碳纤维的较为便宜的替代品。 法国的Paul Dhe是第一个有从玄武岩挤出纤维的想法的人。他在1923年申请了一项美国专利。大约在1960年，美国和前苏联都开始研究玄武岩的用途，尤其是在军事硬件如火箭上的用途。 在美国西北部，集中了大量的玄武岩层。华盛顿州立大学的R.V.Subramanian对玄武岩的代学成份、挤出条件和玄武岩纤维的理化特性进行了研究。欧文斯科宁(OC)公司和其他几家玻璃公司都进行了一些独立研究项目,并取得了一些美国专利。大约在1970年前后,美国玻璃公司放弃了玄武岩纤维的研究,将战略重心定于其核心产品,研发出了包括OC公司的S-2玻纤在内的许多更好的玻璃纤维。与此同时,东欧方面的研究工作仍在继续,自上世纪50年代在莫斯科、布拉格和其他地区从事这方面研究工作的独立机构被前苏联国防部收归国有,集中于前苏联乌克兰的基辅附近的研究院和工厂进行研制。1991年苏联解体后，苏联的研究成果被解密，开始用于民用产品。 今天，玄武岩纤维的研究、生产和大部分市场化的努力都是基于那些曾与苏维埃集团结盟的国家的研究成果。目前生产和销售玄武岩的公司有：Kamenny Vek 公司（俄罗斯）、Technobasalt公司（乌克兰）、横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司（简称GBF）和玻璃钢及纤维研究院（乌克兰）。 Basaltex公司是比利时Masureel Holding公司的子公司，它和美国Sudaglass Fiber Technology公司分别向欧洲和北美市场提供织造和非织造玄武岩纤维增强材料。 玄武岩纤维是采用在许多方面类似于玻纤拉丝的连续方法制造而成。首先需要将开采出的玄武岩进行粉碎处理和洗涤，然后装入与投料机相连的料仓内，由投料机将原料投入到用天然气加热的窑炉的熔化部。实际上这一过程比生产玻璃纤维要简单，因为玄武岩的成份更不复杂。一般玻璃成份中除50% SiO2外，其他成份还包括氧化硼、氧化铝和/或其他几种材料。这些材料在进入窑炉之前必须分别投入称量系统。不同于玻璃，玄武岩纤维不含第二种原料。生产过程只需要一条单独的投料线将粉碎的玄武岩送入熔窑。换言之，玄武岩纤维制造商对玄武岩原料的纯度和稳定性的直接控制工作更少。虽然玄武岩和玻璃都是硅酸盐，但熔融玻璃冷却后形成非晶状固体，而玄武岩具有晶体结构。玄武岩含有三种硅酸盐矿物质：斜长石、辉石和橄榄石。斜长石为一些由硅酸钠和硅酸钙组成的三晶长石。辉石为含有镁、铁、钙三种金属氧化物中任意两种氧化物的晶体硅酸盐。橄榄石是含有硅酸镁和硅酸铁的硅酸盐。这种成份变异意味着构成玄武岩的矿物水平和化学组成可以因地域关系存在很大差别。甚至于岩浆在接近地表时的冷却速率也会影响到晶体结构。Basaltex公司负责研发的人士指出，尽管能够从世
南京关于成立玄武岩纤维生产加工公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 玄武岩是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩或辉绿岩相似，SiO2 含量变化于45%～52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以 及暗紫色等。呈斑状结构。气孔构造和杏仁构造普遍。 xxx（集团）有限公司由xxx科技公司（以下简称“A公司”）与xxx实业发展公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公 司出资240.0万元，占公司股份68%；B公司出资120.0万元，占公司 股份32%。 xxx（集团）有限公司以玄武岩纤维产业为核心，依托A公司的渠 道资源和B公司的行业经验，xxx（集团）有限公司将快速形成行业竞 争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业 的发展。 xxx（集团）有限公司计划总投资3748.74万元，其中：固定资产 投资2966.00万元，占总投资的79.12%；流动资金782.74万元，占总投资的20.88%。 根据规划，xxx（集团）有限公司正常经营年份可实现营业收入5300.00万元，总成本费用4126.82万元，税金及附加60.67万元，利
润总额1173.18万元，利税总额1395.67万元，税后净利润879.88万元，纳税总额515.79万元，投资利润率31.30%，投资利税率37.23%，投资回报率23.47%，全部投资回收期5.76年，提供就业职位80个。 玄武岩连续纤维是一种纯天然的无机非金属材料，是21世纪的新材料，是新材料产业中最重要的一个组成部分之一。玄武岩纤维类似于玻璃纤维, 其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,是纯天然的高技术纤维，因纤维颜色呈金褐色，又被称为“金色纤维”。
全球高强玄武岩纤维行业综述 2012年02月23日【作者：赵春保】 一、前言 玄武岩纤维材料作为一种战略性新兴产业，由于规模产量太小，没有引起国家层面上的足够重视。这也让从事该项工作研究开发的人很是着急，据说有个别专业从事玄武岩纤维材料研发的企业负责人在时值全国两会召开之际，呼吁国家能够关注玄武岩纤维材料产业的发展，对产业进行扶持，让这个绿色环保的新型材料早日发挥作用。日前，工业和信息化部发布了《化纤工业“十二五”规划》，规划中也提到了连续玄武岩纤，《规划》提出，“十二五”化纤工业将继续保持增长态势，到2015年，化纤产能达到4600万吨、产量4100万吨，化纤占纺织纤维加工总量比例达到76%左右，化纤工业增加值年均增长8%。《规划》明确了优化产品结构、大力发展高性能纤维的目标，并提出要提高差别化纤维品种比重，满足差异化、个性化需求。到2015年，化纤差别化率提高到60%以上；高档面料及制品用化纤自给率达到85%；产业用化纤比例达29%；以弥补棉花不足为主要目标的高仿真、超仿真纤维占化纤总产量的15%。提升高性能纤维产业化能力，到2015年，国内高性能纤维总产能达到16万吨左右。高性能纤维包括芳纶1313、芳纶1414、超高分子量聚乙烯、连续玄武岩纤维、碳纤维、聚苯硫醚、高模高强聚乙烯醇纤维、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等。确实，玄武岩纤维已经名副其实的成为国际市场上第四大高强高模纤维。 二、2005-2012年世界上部分地区玄武岩纤维的产能与技术研发实际情况 目前，全世界能够稳定生产的连续玄武岩纤维生产线约15条，产量不超过一万吨，我国产能约占将近半壁江山了。如2009年11月，中国河北通辉科技与中国航天科技集团所属的四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司进行全面合作，2010年底，总投资8700万元的一期1000吨/年连续玄武岩纤维生产线全面投产。目前，该公司二期5000吨/年玄武岩连续纤维生产线也在积极筹备中。随着对玄武岩复合材料的研发不断取得进展，成本会逐渐降低，应用领域也会越来越宽。其实，最近两年来，国内地区一些研究人员依然对玄武岩连续纤维的研发有着浓厚的兴趣，个别厂家也对该产品的项目上马表示乐观。因为玄武岩纤维性能类似于碳纤维和玻璃纤维，但其物理化学性能却强于玻璃纤维，其价格低于碳纤维，还具有防火阻燃的功能。它是一种优良的矿物纤维原材料，被看作最佳的石棉替代物，近年来受到国内外业界的高度重视。但