年产3000吨玄武岩纤维项目可行性研究报告(编辑修改稿)

年产3000吨玄武岩纤维项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

的高温使用性能虽然低于氧化铝纤维和碳化硅纤维，但是高于所有的有机纤维，而且其超低温使用性能是比较好的。 再从性价比看， CBF 的价格是所有高性能纤维中最低的。 国外一直将杜邦的 Kavlar（凯夫拉尔纤维）、 Nomex（诺梅克斯芳香族聚酰胺）、 Teflon（特氟隆聚四氟乙烯） 作为防火面料的首选，虽然具有抗高温和抗化学反应的性能，但是都会在 370℃ 以上的高温下被碳化和分解。 虽然 CBF 用于防火服正处于起步阶段，但如上所述由于其本身的特殊性能，用于防火服领域有较大的优势。 显而易见，纤维直径较细（如 7μm左右）的 CBF，其良好的性价比和优异的抗高温性能，有可能成为替代杜邦 Kavlar、 Nomex、Teflon 等防火面料的有力竞争产品，也是其它高性能纤维低成本、高性价比的替代品。 CBF 是可填补我国空白的优良的高温过滤材料，其性能可与耐高温的陶瓷纤维相媲美，具有结构强度高、耐高温、耐久性好、耐腐蚀（ 既 耐酸又耐碱）、不吸水、过滤效率高等特点。 它可主 要用于高温（ 200～ 350℃ ）和超高温（ 500℃ 以上）的过滤材料。 目前过滤材料主要有天然纤维、各种合成纤维、各种无机纤维和金属纤维。 由于应用市场对材料的耐高温性能提出了更高的要求，目前使用的芳纶（如 Nomex、法国的 克密尔聚酰胺纤 (Kermel)、聚苯硫醚纤维（ PPS）、奥地利的聚酰亚胺纤维 (P84)、聚四氟乙烯纤维（ PTFE）等过滤材料，都不能解决过滤高温介质的问题，而 CBF 可以在 260～ 650℃ 的范围内长期使用，它的耐高温性能是其它材料所无法比拟的。 加拿大亚伯力（ Albarrie）公司是一家有 30 多年 历史的环保工业用集尘滤料的专业公司。 他们将 CBF用作过滤针刺毡的支基布已经有 10多年的历史了。 目前该公司非常看好我国过滤环保领域的市场，欲占到一定的市场份额。 这一长期的成功的应用案例和市场动态应该非常值得我国过滤环保领域的关注。 因此，利用 CBF 的耐温特性，是用于高温过滤材料（如除尘袋、汽车消音器滤芯）、避火消防服阻燃隔热面料、防火卷帘、过冷防护服、防弹服、热防护服、军用帐篷、坦克发动机绝热隔音罩、核潜艇等军舰内装饰、火箭燃烧喉管等军工武器装备领域优选的新材料。 美国、加拿大、 以色列、澳大利亚 、 印 度尼西亚、 日本、韩国和欧洲许多国家的业内人士十分看好 CBF 优异的耐温性能，许多应用领域正在不断拓宽。 13 CBF 非织造材料在汽车内饰中的应用潜力巨大。 汽车工业是纤维材料的一个巨大 的 潜在 市场 ,尤其是在新能用、环保型汽车产业化的发展。 现在在汽车中应用的基于非织造材料的零件已经超过 40 种，从空气、油过滤介质到内饰材料等，其中包括声、热绝缘材料，结构件以及装饰件。 一辆轿车大约需要 20m2的非织造材料（折合质量 15～ 20 ㎏）。 虽然现在汽车非织造材料主要使用聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和天然纤维等，但是。 CBF 的绝热、隔音，尤其是其优良的过滤性能和阻燃性能是其它纤维所不能比拟的。 2. CBF 将带来建筑材料业的一场革命 随着我国 CBF 批量生产的开始， CBF 增强硅酸盐水泥的技术方案再次被业界重视，尤其是我国一些原来用聚丙烯纤维 、 聚酯纤维、聚丙烯纤维腈、碳纤维及钢纤维 增强水泥混凝土的化学建材企业，积极采用 CBF 增强硅酸盐水泥及其混凝土；另一些建筑加固企业采用CBF 片材替代碳纤维用于建筑桥梁的加固、补强和修复，也取得了较好的效果。 用硅酸盐类天然火山喷出岩为原料生产的 CBF，预示着建筑材料业的一场革命 正在来临。 它的应用主要表现在以下几个方面： （ 1）在混凝土增强领域的应用。 从强度方面看 CBF 占有绝对的优势，它的抗拉强度都高于 部分碳纤 及其他有机纤维 增强材料，增强效果最好。 从耐碱性方面看， CBF 略逊于碳纤维，但 优 于玻璃纤维和钢纤维。 从与混凝土的相容性上看， CBF 与混凝土有着基本相同的成分，密度也较接近，所以 CBF的相容性和分散性好于其它增强纤维。 例如用 CBF 增强铁路水泥枕木可解决其耐久性，尤其适合在青藏高原 、 黑龙江、新疆、内蒙及北方地区 等气候多变 、温差变化大 地区的使用。 （ 2）在建筑修复 、加固和更新领域的应用。 碳纤维加固补强织物是一种高科技含量和高成本的产品。 目前使用的补强材料是碳纤维，主要是利用材料的强度和弹性模量。 从强度方面， CBF 的强度并不逊于 部分 碳纤维，虽然弹性模量不如 部分 碳纤维，但是与树脂 、 水泥混凝土 的 亲合性上， CBF 大大好于碳纤维，有效的提高了补强效果和补强材料的使用寿命。 尤其是 CBF 用于桥梁和立柱缠绕加固，其效果与 部分 碳纤维没有差异。 从性价比看， CBF的价格大大低于碳纤维，所以 CBF 有极大的竞争优势，是碳纤维加固抗震补强材料的首选替代产品。 它可广泛用于梁、柱、板、墙等结构的补 强，也可用于桥梁、隧道、水坝等其它土木工程的加固，尤其是抗震加固。 CBF 与粘钢和碳纤维加固具有如下不同的特点：不导电；性价比好；抗剪切强度高；延性好、抗震能力强；与混凝土热膨胀系数一致；抗老化、耐高温、抗冻融；与混凝土和树脂的结合力强；耐酸碱，对各种环境的适应性强；受力后变形协调 ， 而碳纤维加固后的破坏常态是脆性的。 以建筑加固补强为例，碳纤维和芳纶是目前世界上所采用的主要的加固补强用的新型材料。 初步的研究结果表明 ： 与碳纤维和芳纶相比，CBF 在保持较高的抗拉、抗剪 切 和抗冲击强度以及抗热振稳定性优异的基础上，具有 更 高 14 的性价比。 因此，在桥梁、隧道、房屋等结构抗震加固补强方面具有极为广阔的应用前景。 此外，初步的应用研究证明， CBFRP（连续玄武岩纤维复合材料）的筋又是一种替代碳纤维、芳纶等连续纤维复合材料筋的新型建筑材料，可主要用于代替钢筋，用于环境条件严酷的混凝土中，根本解决钢筋锈蚀问题，提高混凝土结构的耐久性。 （ 3）在道路施工领域的应用。 采用土工格栅对路面进行加盘处理， CBF 短切纱掺混沥青混凝土和水泥混凝土路面 ， 已经成为道路建设的一个研究方向。 土工格栅 、 CBF 短切纱的主要作用是抗疲劳开裂、耐高温车辙 、抗低温缩裂、延缓反射裂缝等。 所以在高等级公路、大桥桥面、市政道路及机场路面等要求较高的道路工程广泛应用。 目前，土工格栅材料主要是玻璃纤维和塑料两大类 ， 路用短切纤维主要是 聚丙烯纤维 、 聚酯纤维、聚丙烯纤维腈、碳纤维、木质纤维及钢纤维。 CBF 短切纤维 及其土工材料的各方面性能均好于以上 述 材料，主要优点是：抗拉强度高、延伸率好；无长期蠕变；热稳定性好；与 沥青 /水泥 混合料的相容性强；理化稳定性好；耐 高、 低温性好等。 3. CBF 增强树脂 基 复合材料有广泛的应用 CBF 具有良好的技术特性：低容重，低热导率，低 吸湿率和对腐蚀介质的化学稳定性，能够降低结构质量，形成新型结构材料。 利用这些特性，在军品和民品领域有广泛的应用。 ① CBF 增强树脂基复合材料是制造坦克装甲车辆的车身材料，可减轻其 重 量；也可用于制造火炮材料。 ② CBF在船舶工业中可大量用于船壳体、机舱绝热隔音和上层建筑。 ③ 用 CBF蜂窝板可制成火车车厢板，既减轻了车厢的 重 量，又是一种良好的阻燃材料。 据悉美国通过福特、通用等汽车制造公司正在着手起草制订采用 CBF 替代碳纤维作增强材料的工业标准。 ④ 用 CBF缠绕环氧树脂的管材 ， 可用于输送石油、 天 然气、冷热水、化学腐蚀液体 、散料、电缆管道、低压和高压钢瓶等。 ⑤ 由于碳纤维的严重短缺，受冲击或者说影响最大的是一大批休闲体育用品的制造商，因此， CBF在休闲体育用品中的应用也凸现出来了。 此外， CBF在新能源风能发电设备中叶片制造所需的增强材料和 海洋平台以及防辐射核电设施 的应用亦引起该行业的重视和关注 4. CBF 可用作热振环境下的特殊材料 例如采用 CBF/648 环氧树脂用于复合材料结构的军用飞机进气道外侧壁，其下部是火炮出口，振动冲击力很大，要求复合材料有很好的韧性，使用纯碳纤维有它的不足，由于CBF 的断后伸长率大大 高于碳纤维，且可充分利用 CBF 的抗热振稳定性。 在民品的机电工业， CBF 聚合物基复合材料是优良的绝缘材料，用它制造仪器仪表、电动机及各种电器中的附件（如齿轮、轴承、密封件等），不仅可以减轻自身质量和提高其可靠性，而且可以延长其使用寿命。 此外， CBF 具有显著的耐高温性能和极好的力学性能，它可以用作石棉与昂贵碳纤维的替代品，适用于高温衬垫、大型船只绝热、车辆制动器摩擦衬片。 15 5. CBF 是良好的介电材料 CBF 还具有良好的介电性能。 它的体积电阻率比 E玻璃纤维高一个数量级；如前所述，玄武岩中质量分数不 到 的导电氧化物，利用 CBF 的这一介电特性、吸湿率低和耐温的特性，可以制成高质量的多层印刷电路板的覆箔板。 因为无线电通讯传输技术和大型电子计算机信息处理技术的高速化，不但要求在高频带工作的基板要有较小的介电常数与介质损耗因数，而且要求高频带的介电性能对温度的变化率和频率的变化率要很小，基板的玻璃化温度、耐热性（希望先进的线路板耐热高达 270℃ 左右）、可靠性、厚度的均匀性要高，热膨胀系数、吸水率要低，以满足当代印刷电路板对覆箔板在特性阻抗高精度控制性、高频特性、高可靠性、高稳定性和绿色环保特性等性能的要求。 而 CBF 的耐高温性和电绝缘性都非常好，其抗热绝缘纸可以提供电气绝缘更严密的保护。 此外， CBF 还具有防辐射功能。 在核电站建设和军工、民用等防辐射领域有很大应用。 总之，随着生产 CBF 技术瓶颈的不断打开和规模化生产所带来的单位成本降低，它的应用领域将不断扩大，势必形成一个新兴的高新技术产业群，将改变世界先进材料的格局 167。 国外市场调查 一．前苏联 正如前面提到的那样，原苏联是世界上研究玄武岩纤维最早也最成熟的国家，但遗憾的是由于苏联解体，经济不景气，未能有效地推动玄武岩纤维的产业化。 乌克兰是原苏联能工业化生产玄武岩连续纤维的国家之一，令人扼腕的是，这个世界上唯一能够生产连续纤维的工厂却是日本人投资的（ 2020 年），方式为乌日合资，乌方提供技术，日方提供资金，产品 100%由日本人购买，用于丰田 LEXUS（雷克萨斯）轿车消音器的绝热隔音毡。 乌克兰为了保密技术，从未向世界各地的参观者介绍其技术与产品。 即使与日方合资，也不允许日方派技术人员进厂，也不同意在日本或世界其它地方设厂，更不卖设备。 但苦于资金的缺乏，乌克兰无力推动玄武岩纤维及复合材料的进一步研究。 俄罗斯在 90年代也大力开展了玄武 岩纤维材料的研究，莫斯科市政府在 1998年推出“在莫斯科市经济建设中推广应用玄武岩纤维新材料综合纲要”，该纲要也得到了俄联邦科技部的认可和支持， 40 多个科研、设计和生产单位参与实施这个纲要。 目前俄罗斯的研究重点主要是：连续纤维及超细纤维的工艺与方法，纤维复合材料如刹车片、压力管道、 保温隔热毡 、 消音器绝热隔音毡、隔热阻燃材料、道路增强材料、 高强度耐腐蚀棒材（替代钢筋）及高端复合材料等。 二．北美 美国和加拿大二十世纪九十年代才开始研究玄武岩纤维，从报道的情况来看，已有几家公司及若干所大学涉足这项研究。 最近，美 国的 Hightec（海特克）公司， Fiberand（联合纤 16 维）公司及加拿大的 Albarrie（亚伯力）公司已相继宣称成功地制造了玄武岩连续纤维，并称已使用 800 孔漏板拉丝技术，可实现年产纤维 1000 吨。 在应用方面： 美国 Lib Fechnologies 公司目前销售两种不同型号的滑雪板，在这两种型号中加入的是玄武岩纤维而非在其他型号中通常使用的玻璃纤维。 Mervin Manufacturing公司制造玄武岩增强滑雪板，在其拥有专利权的滑雪板木芯的每一侧都有玄武岩衬里，使滑雪板刚性更好，重量更轻。 该公司还在其 生产的 Quik Sliver 牌滑雪板中使用了 Basaltex公司的玄武岩产品。 该款滑雪板曾出现在 2020 年 JEC 展览会 Basaltex摊位上。 在汽车工业方面，美国 Azdel 公司（ GE 和 PPG 的 50/50合资公司）开发了一种商名为Volcalite 的热成型热塑性复合材料，该热塑性复合材料含有聚丙烯和长的短切玄武岩纤维。 该公司称玄武岩聚丙烯系统吸声性好、热膨胀系数低、强度重量比高、延展性好。 在制造汽车顶蓬内衬时能够比使用普通材料薄 50%。 在英美都设有公司的 Tehnical Fiber Products 公司使用短切玄武岩纤维制造薄毡。 该公司正在用这种薄毡试生产层合的和热成型的汽车部件。 佳斯迈威欧洲公司也在生产湿法玄武岩薄毡。 在基础设施领域玄武岩纤维也日益成为竞争性材料。 美国 Sudaglass 公司虽然自己不再生产纤维，但是却在生产几种含玄武岩纤维的制品，如混凝土加强筋 他们正在研究用玄武岩纤维替代聚丙烯纤维及钢筋增强水泥混凝土 、 BFRP 复合筋代替钢筋在严酷环境工程的应用和高温除尘滤料制品， 同时也在研究替代 Kevlar 凯夫拉尔纤维的可行性。 三．日本 至今还未听闻关于日本开展玄武岩纤维研究 的报道。 但日本却是世界上第一个规模化应用玄武岩连续纤维的国家。 日本丰田汽车公司的消音器供应商有幸成为世界上第一个投资工业化生产玄武岩连续纤维的投资者。 由于丰田 LEXUS(雷克萨斯 )汽车发动机的废气出口温度的提升，原来用玻璃纤维制造的消音器绝热隔音毡便不能满足使用要求。 他们找到了乌克兰，并出资与乌。