一 前言

　　2011年，“十二五”科技支撑项目“玄武岩拉丝原料控制技术与熔炉优化升级关键技术开发与示范”及“玄武岩纤维规模化生产技术及工艺优化关键技术研究与示范”获得科技部的批准。2015年7月，中国工程科技论坛暨2015年(萧山)中国纺织工程学会化纤专业委员会学术年会将“连续玄武岩纤维及其复合材料”列入“十三五”国家重点科技专项和产业化专项，从科研上和产业化上给予重点的倾斜支持。重点发展我国自主创新的玄武岩熔融拉丝的全电熔池窑技术，并列入绿色建材新兴产业予以重点发展。鼓励东部连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fiber，以下简称 CBF）生产企业向有玄武岩矿石及能源优势的东北及西北地区进行CBF产业转移，实施标准创新战略，加强市场推广应用急需的玄武岩连续纤维及其复合材料国家或行业标准的制订，以促进其更广泛的推广应用，国家新兴产业创业投资引导基金要对“连续玄武岩纤维及其复合材料”企业进行大力投资，重点对其进行助力创业创新和产业升级，促进其技术与市场的融合、创新与产业的对接，国家要对“玄武岩纤维及制品”给予17％的出口退税率的鼓励等可行性措施来加快该产业发展。

　　四川省和成都市在我国高性能纤维发展历史上具有重要地位，作为重要建设基地和军工基地，需要大量高性能纤维及其复合材料产品。近年来大力发展新能源汽车、轨道交通产业、新型建筑材料，大量基础建设等，进一步促进了高性能纤维及其复合材料产业的发展。除了高性能纤维生产外，高性能纤维加工业及复合材料产业同样得到了发展。四川省经济和信息化委员会发布的《战略性新兴产业发展指导目录（2011年）》把“玄武岩纤维”列为重点支持发展的高性能纤维。

　　2017年，四川省工业和信息化委员会、四川省发展和改革委员会、四川省科学技术厅联合发布《四川省玄武岩纤维产业发展指南(2016-2020年)》，四川省政府成立了四川省玄武岩产业发展推进领导小组，由主管工业的副省长为组长，着力推进玄武岩纤维新材料产业快速发展。

　　二、连续玄武岩纤维概述

　　2.1 主要生产方法及工艺

　　连续玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在 1450～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当。

　　根据熔融原料所使用的容器不同，生产CBF的方法包括坩埚法和池窑法：

　　坩埚法是把原料制成配合料加入球窑内，高温熔融、澄清均化、制成球，再将球加入坩埚内重新熔融，经坩埚底部的漏嘴流出，被拉制成纤维。

　　池窑法又称直接法。它是把原料制成配合料加入窑内，经过高温熔融、澄清均化，熔体直接流入成型通路，经漏嘴流出后被拉制成纤维。目前国内工业化生产CBF都采用这种方法。与坩埚法相比，池窑法省去了制球工序，因而过程简单。加上池窑法具有节能、污染少、体积小，占地少，成品率高，废丝少等优点。所以，坩埚法已经基本上被池窑法取代。

　　池窑法生产玄武岩连续纤维的设备有：破碎机(磁选机)、混料机、称料器、加料机、预热池、熔窑、澄清池、单丝涂油装置，自动卷绕拉丝机、原丝烘干窑，无捻粗纱机，纺纱机，温度控制装置，水控制系统等。其制备工艺分为4个阶段：选料阶段、磨料阶段、熔融阶段以及拉丝阶段。

图2-1 典型的CBF生产工艺流程

　　首先选用合适的玄武岩矿原料，经破碎、清洗后储存在料仓中待用，由喂料器经提升输送机输送到定量下料器后喂入单元熔窑。玄武岩原料在1500℃左右的高温初级熔化带下熔化（目前玄武岩熔制窑炉均是采用顶部的天然气喷嘴的燃烧加热），熔化后的玄武岩熔体流入拉丝前炉，为了确保玄武岩熔体充分熔化，其化学成分得到充分的均化以及熔体内部的气泡充分挥发，一般需要适当提高拉丝前炉中的熔制温度，同时还要确保熔体在前炉中的较长停留时间。最后，玄武岩熔体进入两个温控区，将熔体温度调至约1350℃左右的拉丝成型温度，初始温控带用于“粗”调熔体温度，成型区温控带用于“精”调熔体温度。来自成型区的合格玄武岩熔体经多孔（例如200孔）的铂铑合金漏板拉制成纤维，拉制成的CBF在施加合适浸润剂后经集束器及纤维张紧器，最后至自动绕丝机。

　　2.2 CBF制备的关键技术

　　CBF生产过程中，由于玄武岩熔点高、透热性差、黏度大、易析晶，容易造成漏板堵塞，引起拉丝中断，并且析晶还会影响纤维的力学性能 （如刚度、强度等），所以拉丝是玄武岩连续纤维制备的难点。其中，漏板是玄武岩连续纤维拉丝生产过程中的关键装置；漏嘴的设计和温度控制是关系到拉丝稳定的重要一环。

　　高温玄武岩玻璃液于漏嘴上部在一定的流体静压力下进入漏嘴，从漏嘴流出，形成液滴，然后被下面的拉机以一定的拉丝速度拉细并自然冷却为所需直径的玄武岩连续纤维，这就要求从漏嘴流出的玄武岩玻璃液温度均恒、流量稳定。漏板直接影响玄武岩纤维的成型质量、生产效率及生产成本。因此，合理设计漏嘴、漏板的几何尺寸和结构以及拉丝漏板材料的选用、漏板的加工精度等都是非常重要。

　　2.3连续玄武岩纤维产业链

　　玄武岩纤维产业链的上中下游主要分为开采与制作、玄武岩纤维加工、玄武岩纤维应用三个环节。玄武岩纤维产业链上游是开采与制作，主要包括开采原材料以及制作玄武岩纤维；玄武岩纤维产业链中游是玄武岩纤维的加工，主要是生产商把玄武岩纤维加工成不同的产品形态；玄武岩纤维产业链下游是玄武岩纤维的应用，主要是凭借玄武岩纤维表现出的不同性能把它应用到不同的领域。