【摘要】：玄武巖連續(xù)纖維(Continuous Basalt Fiber,簡稱CBF)是利用玄武巖礦石熔融拉制而成的一種無機非金屬纖維。其具有較高的力學性能還擁有一系列特殊性能,如絕緣性能好、耐溫及耐腐蝕性優(yōu)異、抗輻射強、吸波、使用溫度范圍廣等。在吸濕性、耐堿性等方面也明顯優(yōu)于玻璃纖維。玄武巖連續(xù)纖維因其具有較大長徑比,不宜被肺部吸入,被稱之為21世紀綠色材料。吉林省已探明玄武巖儲量約占全國的12%。吉林省長白地區(qū)玄武巖具有富含F(xiàn)eO及Na_2O+K_2O的特征,可將其歸類于粗安玄武巖。本文針對長白粗安玄武巖,開展了拉絲可行性研究,通過復配原料,拉制出CBF,并利用玄武巖尾礦、油頁巖等固廢資源制備了輕質陶粒,實現(xiàn)資源綜合利用。通過對玄武巖礦石進行XRF測試分析,篩選出適合的玄武巖礦料進行拉絲實驗。實驗發(fā)現(xiàn):在1100~1480oC溫度條件下對玄武巖礦石粉進行熔融,分別采取隨爐冷卻和淬冷的方式,通過X射線衍射分析(XRD)和偏光顯微分析,結果表明只有1450oC后保溫9 h后的淬冷樣品能夠滿足拉絲要求。CBF直徑、線密度和斷裂強度都隨著拉絲速率的增大而減小,所得CBF直徑為11.5~16.2μm,當拉絲速率為7.2 m/s時,纖維直徑為12.6μm,線密度為3.54 Tex,斷裂強度為0.41N/Tex;當拉絲速率為8 m/s時,纖維直徑為11.5μm,線密度為3.39 Tex,斷裂強度為0.40 N/Tex。本文第二部分提出利用玄武巖尾礦和白泥為骨架,黑棉土作為助熔劑,油頁巖作為發(fā)泡劑,制備出輕質陶粒,產品滿足GB/T 17431-2010輕質陶粒的標準。實驗發(fā)現(xiàn):原料質量配比為玄武巖:白泥:黑棉土:油頁巖=2:1:1:1,燒結方式為分階段燒結方法,樣品先在450oC進行預燒結,保溫15 min后,在1180oC的溫度下,燒結20 min,所制備的陶粒堆積密度為662 kg/m~3,密度等級為700,吸水率為1.61%,孔隙率為41.43%,筒壓強度為4.21 MPa。通過X射線衍射分析(XRD)、熱重分析(TG)、電子探針(EMPA)和掃描電鏡(SEM)等表征方法對陶粒的膨脹機理、物相轉變和微觀形貌進行了探究和分析。探討了成功燒制陶粒的兩個條件:(1)原料在適宜的溫度下能夠形成粘度合適的玻璃態(tài)物質,該物質用來封存原料釋放的氣體;(2)原料在形成玻璃態(tài)物質的同時要產生氣體。修正后Riley相圖可為今后發(fā)泡陶粒的制備提供了可靠的理論依據。所得CBF(直徑為13μm)的成本約為9289￥/t,當前市場售價為16000~25000￥/t;所得輕質陶粒的生產成本約為340.45￥/t,售價為400~600￥/t,若用作陶粒濾料價格則高達2000￥/t左右。因此,利用該法開發(fā)長白地區(qū)玄武巖在技術經濟層面具有可行性,對于地域經濟的發(fā)展具有重要意義。
【圖文】：

吉林大學碩士學位論文玄武巖礦石全球儲量巨大，廣泛分布于全球各地，其在國外廣泛分布在日本兵庫縣、俄羅斯烏拉爾山脈、美國西部、印度尼西亞、菲律賓、越南等地，我國玄武巖礦藏儲量十分豐富，，主要分布在秦嶺南麓、甘肅祁連山、黑龍江五大連池、河北蔚縣、新疆準噶爾盆地、西藏喜馬拉雅山、青海昆侖山、山西大同以及華南沿海一帶，陜西略陽（秦嶺南麓）[9]，其中吉林省的長白山地區(qū)也分布有較多的玄武巖礦產。我國部分玄武巖分布圖如圖 1.1 所示。

圖 3.1 CBF 制作流程圖Figure 3.1 Diagram of CBF production flow.2 不同溫度和冷卻方式對玄武巖熔體的影響本實驗所用礦石選自吉林省長白柳河地區(qū)，隨機取一批玄武巖礦石，將其放于鼓風干燥箱中干燥至恒重后，用鄂式盤磨機將玄武巖礦石磨成 300 目左右的末，分別稱取 8 份重量分別為 5 g 的礦石粉，將它們分別放置于同一批次等大
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ343.4;TD926.4

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