[發明專利]一種非晶火成巖及其制備方法

在審

• 申請號: 202010304325.4
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111439755A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 胡云楚;黃自知;袁光明;王文磊;胡進波;王瓊;楊濤;夏名出;王馳;李航;王朝輝
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 毛志杰

本發明提供了一種非晶火成巖及其制備方法。該方法包括以下步驟：首先將黑曜巖破碎得到黑曜巖細砂，然后再依次進行酸洗、水洗、焙燒、淬冷、球磨，得到非晶火成巖。該方法通過沸騰焙燒和淬冷相結合的非晶化方法有效解決了黑曜巖的快速非晶化問題，且工藝流程簡短、工藝成本低、生產效率高、安全性高、可操作性強，適于工業化應用。采用該方法制備得到的非晶火成巖，粒度小、純度高、耐酸蝕、強度大且具有非晶質結構，尤其具有抗刮蹭、抗水錘沖擊、耐摩擦的等適應于各種環境下使用的優異特性，適于用作航空、航天、軍工、石油、汽車、船舶、工程塑料、建筑等高科技領域的增強耐磨材料。

技術領域

本發明屬于礦物材料制備技術領域，尤其涉及一種非晶火成巖及其制備方法。

背景技術

常見的火成巖，如花崗巖，具有中細粒、粗粒結晶結構或玻璃質結構，在碾壓摩擦作用下容易粉狀碎裂，耐磨性較差；黑曜巖，成分與花崗巖相當，具有半晶質結構，除含少量斑晶、雛晶外，其余幾乎全由玻璃質組成。而非晶火成巖的耐磨性僅次于鉆石，超過石英和氮化硅，且獨具耐高溫及耐低溫性能(-269-650℃)、耐酸堿、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、防火阻燃、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高等適應于各種環境下使用的優異性能。金屬、水泥、塑料、橡膠、木材中添加非晶火成巖后，力學性能將大幅度增強，可用作聲納隱形材料、衛星隱形材料和防彈材料。以非晶火成巖為原料所制備的非晶火成巖纖維是一種“比鋼輕、比鋼強”的超級增強復合材料，而非晶火成巖纖維復合鋁基材料，可以比鋼更輕、更強、更硬、更耐磨且更防腐；非晶火成巖纖維復合超高分子量聚乙烯，比鋼管更防腐、強度更高、更潤滑，可以替代石油鋼管，應用于航空、航天、軍工、石油、汽車、船舶、工程塑料、建筑等高科技領域。目前，制備非晶火成巖粉末產品的研究較少，以黑曜巖作為原料制備非晶火成巖的研究更是未見報道。因此，研究開發一種以黑曜巖為原料且適于規模化生產的非晶火成巖的制備方法，有利于拓寬其市場應用前景，具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種非晶火成巖及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種非晶火成巖的制備方法，包括以下步驟：

首先將黑曜巖破碎得到黑曜巖細砂，然后再依次進行酸洗、水洗、焙燒、淬冷、球磨，得到非晶火成巖。

上述的制備方法，優選的，所述焙燒為沸騰焙燒，焙燒溫度為500-1000℃，焙燒時間為5-15min。

上述的制備方法，優選的，所述淬冷為冰水淬冷，黑曜巖細砂與冰水的質量比為1﹕(1-5)。

本發明的制備方法，采用沸騰焙燒和冰水淬冷相結合的方式進行非晶化反應，能夠實現黑曜巖粉體的快速非晶化，有效提高火成巖的硬度和耐磨性能。

上述的制備方法，優選的，所述黑曜巖為致密塊狀或熔渣狀的酸性玻璃質火山巖，其二氧化硅含量＞70％，含水量＜2％，玻璃質含量為＞80％。

上述的制備方法，優選的，通過酸洗可以去除黑曜巖粉體中鐵氧化物和碳酸鹽等有害成分，所述酸洗包括以下具體操作步驟：將黑曜巖細砂在質量分數為3-12％的鹽酸溶液中浸泡4-8小時，然后瀝干鹽酸溶液，用水重復清洗2-3次。

上述的制備方法，優選的，所述黑曜巖和鹽酸溶液按照重量份為100﹕(50-100)的比例配比。

上述的制備方法，優選的，所述破碎是指先將黑曜巖經顎式破碎機(優選PE400×600)粗碎，然后經錘式破碎機(優選PCX0706)中碎，最后經對輥破碎機(優選2PG0850)細碎，篩分后得到粒度為1mm的黑曜巖細砂。