窯爐內粉塵較多是一直需要解決的問(wèn)題。一些生產(chǎn)企業(yè)嘗試使用緞燒白云石替代白云石用以解決窯爐粉塵飛揚的問(wèn)題。但是緞燒白云石的來(lái)源一直比較緊張，經(jīng)常出現斷料現象，且其緞燒工藝控制不穩定、成分波動(dòng)大，而滑石可以替代緞燒白云石引入氧化鎂并解決上述問(wèn)題。
滑石是一種層狀硅酸鹽礦物，化學(xué)組成為Mg3[Si4O10]（OH）2，通常一部分MgO為FeO所替換。標準莫氏硬度為1，密度范圍在2.5-2.8g/cm3。外觀(guān)大多為白色或淡灰色，有明顯的滑膩感。一般情況下，天然滑石往往與少量菱鎂石[MgCO3]等礦物伴生，從而使實(shí)際原料中的硅含量稍低、鎂含量稍高，它的伴生特性在一定程度上還可以提高原料的性?xún)r(jià)比及其在配合料中的易熔性。與緞燒白云石相比，滑石的來(lái)源更廣泛、成分更穩定、性?xún)r(jià)比更高。同時(shí)，天然滑石還可以進(jìn)一步降低原料成本，提高玻璃液的熔制質(zhì)量，從而達到降低生產(chǎn)成本和提高玻璃性能的目的。
1、試驗過(guò)程
?。?）原料、設備及測試分析方法
滑石和鍛燒白云石均為天然礦粉，試驗設備包括射線(xiàn)熒光儀、射線(xiàn)衍射儀、高溫顯微鏡、偏光顯微鏡、高溫觀(guān)察爐、高溫電爐。
樣品的粒度、SO3質(zhì)量分數和COD值采用玻璃纖維行業(yè)提供的標準方法測定。
?。?）配合料制備及熔制性能對比
?、賰煞N樣品按照同一個(gè)玻璃成分來(lái)計算料單，根據料單稱(chēng)料，混合均勻后備用，簡(jiǎn)稱(chēng)為含滑石配合料和含緞燒白云石配合料。
?、诓捎酶邷仫@微鏡與偏光顯微鏡研究配合料的熔制效果。過(guò)程如下：首先將預處理的樣品放置于高溫顯微鏡的樣品平臺，然后按程序升溫（20-800℃，30℃/min；800-1600℃，10℃/min）至設定空間溫度1400℃，不保溫，隨爐冷卻。最后在偏光顯微鏡下觀(guān)察樣品熔制效果。
?、鄄捎酶邷赜^(guān)察爐（HTO）研究配合料的熔化與澄清過(guò)程。過(guò)程如下：首先將HTO預加熱到500℃保溫，接著(zhù)將裝有樣品的石英管放置于樣品平臺，然后升溫（500-1000℃，15℃/min；1000-1500℃，5℃/min）至設定溫度1500℃，保溫3h，期間通過(guò)設備自帶的攝像裝置觀(guān)察并記錄配合料及其玻璃液的變化過(guò)程。
?、懿捎酶邷仉姞t研究原料的高溫飛揚情況。過(guò)程如下：常溫下將兩個(gè)直徑15cm的石英坩堝對稱(chēng)放置于高溫電爐的樣品平臺，然后升溫（20-500℃，10℃/min；500℃以后，15℃min）至設定溫度1500℃，保溫30min。隨后打開(kāi)電爐將樣品平臺降至最低位置，接著(zhù)迅速將同樣重量的滑石和緞燒白云石同時(shí)分別加人到兩個(gè)坩堝中，觀(guān)察各自的粉塵飛揚情況。
2、試驗結果與討論
?。?）滑石的熱分析
圖1 滑石的熱分析DSC曲線(xiàn)示意圖
從滑石熱分析DSC曲線(xiàn)來(lái)看，天然滑石在652℃和994℃附近具有明顯的吸熱谷，分別代表著(zhù)少量吸附水和結構水的排除。伴生有少量菱鎂石的滑石礦物，其大致熱反應情況如下：
第一階段400-800℃，出現γ-頑火輝石和MgO的固溶體：滑石（3MgO·4SiO2·H2O）→γ-頑火輝石+游離SiO2；菱鎂石[MgCO3]→MgO+CO2。
第二階段800-1200℃，出現β-頑火輝石，最終形成偏硅酸鎂固溶體：γ-頑火輝石→β-頑火輝石（偏硅酸鎂）；MgO+ SiO2→MgO·SiO2（偏硅酸鎂）。
理論上，應用滑石的最大好處就是利用滑石分解轉化的β-頑火輝石熔融后的偏硅酸鎂（MgO·SiO2），其中的SiO2部分可以直接快速地進(jìn)人玻璃的網(wǎng)絡(luò )結構，彌補因各種原因引起的玻璃網(wǎng)絡(luò )結構缺陷。同時(shí)，由于存在偏硅酸鎂中Mg-O鍵與Si-O鍵的良好親和性，MgO部分作為填充劑也可以較快速地進(jìn)人玻璃的空穴結構，進(jìn)一步增強玻璃結構的緊密性，有利于提高玻璃的綜合性能。
此外，當滑石中存在少量菱鎂礦的情況下，菱鎂礦分解產(chǎn)生的MgO能與滑石分解出的游離SiO2結合，快速生成偏硅酸鎂，從而進(jìn)一步加速滑石在玻璃中的硅酸鹽進(jìn)程。
表1 滑石與鍛燒白云石的成分控制對比
表2滑石與緞燒白云石的粒度與COD值控制對比
由表1和表2可知，滑石的鐵、硫含量和COD值較低，同時(shí)由于無(wú)需進(jìn)行緞燒，工藝影響因素較少，原料的實(shí)際控制難度比緞燒白云石低得多。
?。?）兩種原料的高溫飛揚情況
考慮到兩種含鎂原料可能存在高溫下粉塵飛揚的風(fēng)險，利用高溫電爐進(jìn)行了粉塵飛揚驗證試驗?；奂尤说?500℃的高溫坩堝時(shí)并無(wú)粉體向上噴出，高溫電爐內基本沒(méi)有粉塵飛揚情況，且樣品表面迅速形成了一層初熔物質(zhì)，基本現象與緞燒白云石類(lèi)似。
（3）配合料熔制情況分析
在高溫顯微鏡同樣的加溫程序及空間溫度下，含滑石配合料的熔制效果要略?xún)?yōu)于含緞燒白云石配合料。這可能是以下原因造成的：一方面，滑石分解轉化的β-頑火輝石熔融后的偏硅酸鎂（MgO·SiO2）能更快速地進(jìn)人玻璃網(wǎng)絡(luò )；另一方面，該滑石中存在少量菱鎂石，菱鎂石很容易分解，它產(chǎn)生的MgO能與滑石分解出的游離SiO2結合，快速生成偏硅酸鎂，從而進(jìn)一步加速滑石在玻璃中的硅酸鹽進(jìn)程。
在HTO同樣的加溫程序及空間溫度下，在前期的熔化速度方面，含滑石的配合料要略快于含緞燒白云石的配合料。在1350℃空間溫度下，含滑石配合料初熔體的流動(dòng)性較好，氣泡數量較多、較大且分布較均勻，這與菱鎂石的快速分解及滑石易于和配合料中的含硅含鋁原料快速反應有關(guān)。在中后期的澄清與均化效果方面，含滑石的配合料與含緞燒白云石的配合料極其相似。在1450℃和1500℃的空間溫度下，兩種配合料的氣泡數量、氣泡大小及氣泡的變化情況均十分相似，這有利于提高原料轉換過(guò)程的穩定性及效率。
3、結論
?。?）用天然滑石替代緞燒白云石作為玻璃纖維原料是可行的。
?。?）天然滑石替代緞燒白云石后不會(huì )產(chǎn)生高溫粉塵飛揚情況。
?。?）使用天然滑石有利于加速配合料的硅酸鹽進(jìn)程，同時(shí)對增強玻璃結構的緊密性也有所幫助。
?。?）從配合料熔制效果來(lái)看，含滑石的配合料整體上要略?xún)?yōu)于含緞燒白云石的配合料。
?。?）從配合料熔制過(guò)程來(lái)看，含滑石的配合料與含緞燒白云石的配合料極其相似，這有利于提高原料轉換過(guò)程的穩定性與效率。
（摘自天然滑石在玻璃纖維生產(chǎn)中的應用研究，作者：章林）
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