[發(fā)明專利]一種鐵磁性玻璃纖維及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610247141.2
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105906214B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建安;張梅梅;楊雪娜
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: C03C13/06
• 分類號: C03C13/06;C03B37/022;H01F1/01
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 楊磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵磁性玻璃纖維及其制備方法與應(yīng)用，屬于玻璃纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硫鐵礦渣是用黃鐵礦制造硫酸或亞硫酸過程中排出的廢渣，屬于化工廢渣的一種。我國是硫酸生產(chǎn)大國，硫酸生產(chǎn)原料以硫鐵礦為主，以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)方式占75％，硫鐵礦氧化焙燒每生產(chǎn)1噸硫酸即可產(chǎn)生0.8～0.9噸的燒渣，2014年我國年產(chǎn)硫酸8846萬噸，年產(chǎn)硫鐵礦渣約7090萬噸。硫鐵礦渣的主要成分為含三氧化二鐵(Fe₂O₃)20～50％,二氧化硅(SiO₂)15～65％，三氧化二鋁(Al₂O₃)10％左右,氧化鈣(CaO)5％左右，氧化鎂(MgO)5％以下，硫1～3％，一般還含有銅、鈷等有色金屬，還有部分含有金、銀等貴金屬。硫鐵礦渣最有效的利用途徑是作為煉鐵原料，也可用作水泥原料、制磚材料等。某些國家已做到全部利用，我國利用量只有50％左右，其余的大都采用堆填處理，不僅大量占用土地，減少了耕地，同時工廠還得支付土地征用費、運費、填埋費等，增加了硫酸的生產(chǎn)成本，而且由于風化雨淋，燒渣中有害成分進入大氣、土壤、對環(huán)境造成了很大的污染。

對于普通的玻璃纖維而言，鐵元素被看作為雜質(zhì)成分避免引入。生產(chǎn)玻璃的原料為含鐵量極低的礦物原料及部分化工原料組成，各種原料按照一定比例制成配合料，配合料經(jīng)1500℃熔化、澄清、均化等過程，再冷卻至拉絲溫度經(jīng)漏板拉制成玻璃纖維。但是，鐵元素是自然界中天然存在的三種磁性元素中分布最廣、價格最低的一種，當鐵元素作為玻璃的一種構(gòu)成成分時，可以制得黑色、不透明、均勻的玻璃。當玻璃中鐵的質(zhì)量百分含量達到30～40％可制得包含磁鐵礦晶體的鐵磁性微晶玻璃，從而改變玻璃的性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

中國專利文件CN 103847167A(申請?zhí)枺?01210504389.4)公開了一種具有隔熱、阻燃和防電磁輻射功能的材料，包括由90-95％的中空玻璃纖維與5-10％的鐵磁性纖維混合編織成的織物基體結(jié)構(gòu)，所述織物基體結(jié)構(gòu)上涂有阻燃防火涂層，所述阻燃防火涂層上涂有隔熱降溫涂層。但是，該具有隔熱、阻燃和防電磁輻射功能的材料是分別由玻璃纖維和鐵磁性纖維復合而成，結(jié)構(gòu)復雜，應(yīng)用上不靈活。

中國專利文件CN102476920A(申請?zhí)枺?01010555101.7)公開了溶膠凝膠－熔融法制備鐵磁性納米微晶玻璃纖維，是通過溶膠凝膠－熔融法制備含有磁鐵礦(Fe₃O₄)晶相的鐵磁性納米微晶玻璃纖維，用于制造磁性玻璃纖維復合材料，用作磁性吸波材料和屏蔽材料，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。采用溶膠－凝膠法制備氧化物在分子尺度混合均勻的玻璃配合料，配合料經(jīng)1480℃熔融后當玻璃液冷卻到1100℃左右時玻璃體中發(fā)生Fe₃O₄自由分相，在拉制玻璃纖維的過程中形成納米級的磁鐵礦(Fe₃O₄)晶體，不需添加其它成分和額外的熱處理制度，從而一次性拉制鐵磁性納米微晶玻璃纖維。

但是，上述方法采用溶膠-凝膠法制備磁性玻璃纖維產(chǎn)量低，玻璃配合料的制備方法復雜，不能直接使用礦物原料，成本高，不適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鐵磁性玻璃纖維及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明以硫鐵礦渣為主要原料制備鐵磁性玻璃纖維，可以達到廢渣利用、改善環(huán)境、提高產(chǎn)品附加值的目的。硫鐵礦渣中除鐵含量在40～50％之外，其它成分跟傳統(tǒng)硅酸鹽玻璃的成分非常相似，而玻璃中要使磁鐵礦(Fe₃O₄)自發(fā)析晶其氧化鐵(Fe₂O₃)的質(zhì)量百分含量需要高達30％左右。以硫鐵礦渣為主要原料在化學組成上能夠滿足無堿高鐵玻璃配方的要求，可以將硫鐵礦渣變廢為寶，減輕對環(huán)境的污染。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種鐵磁性玻璃纖維，包括如下質(zhì)量百分比的化學組成：

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的鐵磁性玻璃纖維，包括如下質(zhì)量百分比的化學組成：

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的鐵磁性玻璃纖維，晶相為具有磁性的Fe₃O₄晶體，晶體尺寸大小為20-30nm，鐵磁性玻璃纖維的直徑為5～30μm，比飽和磁距為5～15emu/g。