说起玄武岩纤维生产技术不得不说起法国的Paul Dhe,他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。
现在国内外玄武岩连续纤维生产工技术有两种形式:一种是电气结合炉,另一种是全电熔的炉,两种方法各有优缺点,但总的来看电拉丝技术设备维护成本高,生产效率较低,生产成本相对较高。国外生产CBF的十几家制造商均采用“燃气-电”结合的熔炉工艺制备技术,据报道俄罗斯Kamenny Vek公司漏板技术已发展到1200孔漏板单元炉拉丝工艺技术;而国内厂家仍以200、400孔拉丝漏板单元炉(全熔炉)工艺技术为主,国内某公司的800孔拉丝漏板单元炉已经处于试用阶段,但是和俄罗斯的技术还是有那么一点距离。
CBF研究制造行业是高技术含量、专业分工细致的高性能纤维制造行业之一,生产工艺技术还处于发展初期阶段,现在基本以单体窑炉为主。CBF行业与玻纤行业相比生产率低、综合能耗较高,生产成本高,市场竞争力不足,玻璃纤维已经发展到万吨级、十万吨级的大型池窑技术,我们只有向玻璃纤维一样走向大型窑炉池窑化生产才能不断的降低生产成本和提高产品品质。该项研究的突破,在玄武岩纤维行业发展史上具有里程碑的意义。
国内经过十多年的技术探索与实践,单体炉拉丝生产技术已经得到了成熟的应用,具有成熟单体炉生产技术和相关人力资源储备,已具备对大型窑炉研究开发的基本条件。需进行的项目研究内容及目标如下:
千吨级窑炉技术研究
窑炉设备是生产玄武岩连续纤维的关键设备之一,窑炉结构是否合理,温度分布是否合理,耐火材料是否能够耐受玄武岩溶液的浸蚀,液位控制参数及窑炉温度控制等关键技术问题都是摆在我们面前需要解决的。根据项目的规划我们将从小型单体向大型窑炉过渡,通过3年的研究摸索,逐步形成千吨级的玄武岩连续纤维窑炉。在此过程中,需对窑炉结构(包括溶池深度、炉膛跨度、燃烧器分布、加料等)、新型稳定的液位控制系统、更适合于玄武岩矿石熔化的耐火材料、纤维成型工艺技术参数等项目进行研究。目前国内登电集团已经率先采用窑炉技术生产玄武岩,这是一个突破。
大型漏板技术研究
大型窑炉应有与之配套的大型漏板相匹配,大漏板生产技术是降低生产成本和提高产品品质的主要手段之一。目前,国内外玄武岩连续纤维漏板孔数以200孔、400孔为主,多漏咀大漏板的生产方式将使单机产能得到倍数增长。该项技术的研究与攻关有助于生产成本的降低,同时也有助于产品品质的提升,也是未来发展的必然方向。在大型漏板研究方面沿着玻纤漏板的发展思路从800孔、1200孔、1600孔方向研究,具体到漏板材质的变化到漏板布局、温度分布、漏板结构尺寸的设计等方面,最终目标将完成1600孔大漏板研究。