本發(fā)明涉及巖棉技術(shù)領(lǐng)域，是一種以固體廢棄物為原料的巖棉及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
巖棉是利用玄武巖、白云石、輝綠石等為主要原料生產(chǎn)的重要的A級(jí)不燃建筑外墻保溫材料。它具有密度小，重量輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)巖棉中所有金屬氧化物都為穩(wěn)定氧化物，在火災(zāi)過(guò)程中沒有氧化還原反應(yīng)，是目前外墻保溫材料中能夠達(dá)到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最佳材料。但是以玄武巖為主要原料生產(chǎn)巖棉也存在一些問(wèn)題：（1）玄武巖熔制溫度過(guò)高，將近1500℃，對(duì)燃料以及設(shè)備耐高溫要求高；（2）玄武巖構(gòu)成中，鐵的氧化物過(guò)多，不利于玄武巖熔體拉絲，三氧化二鐵和氧化亞鐵在熔化過(guò)程中由于碳的還原作用會(huì)發(fā)生價(jià)態(tài)的變化，甚至還原成金屬鐵，另外三氧化二鐵還具有強(qiáng)烈的染色作用并提高其表面張力，容易在制造纖維的過(guò)程中產(chǎn)生黑色渣球。
粉煤灰、高爐渣均屬于工業(yè)廢渣（固體廢棄物），目前，通常將該工業(yè)廢渣長(zhǎng)期堆存在地上，不僅占用大量土地，而且會(huì)造成對(duì)水系和大氣的嚴(yán)重污染和危害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種以固體廢棄物為原料的巖棉及其制備方法和應(yīng)用，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決粉煤灰、高爐渣廢棄于土地上存在污染環(huán)境的問(wèn)題；本發(fā)明將粉煤灰、高爐礦渣應(yīng)用于巖棉的制備方法中，使粉煤灰、高爐礦渣變廢為寶，循環(huán)利用。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：
上述以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃至440℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
上述粘結(jié)劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
上述高爐渣為煉鋼產(chǎn)生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
上述第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機(jī)，擺錘機(jī)將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進(jìn)行；或/和，第一步中，預(yù)熱后的粉料在水套沖天爐內(nèi)熔融。
上述第二步中，粘結(jié)劑的用量為使纖維相互粘結(jié)在一起得到絮狀纖維棉為準(zhǔn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種技術(shù)方案之一所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法，按下述方法進(jìn)行：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃至440℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：
上述粘結(jié)劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
上述高爐渣為煉鋼產(chǎn)生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
上述第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機(jī)，擺錘機(jī)將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進(jìn)行；或/和，第一步中，預(yù)熱后的粉料在水套沖天爐內(nèi)熔融。
上述第二步中，粘結(jié)劑的用量為使纖維相互粘結(jié)在一起得到絮狀纖維棉為準(zhǔn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種技術(shù)方案之一所述的以固體廢棄物為原料的巖棉作為保溫隔熱材料的應(yīng)用。
本發(fā)明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中的熔制溫度較低，從而降低巖棉生產(chǎn)能耗；同時(shí)，本發(fā)明采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的循環(huán)再利用，防止高爐渣、粉煤灰對(duì)環(huán)境的破壞；另一方面，能夠降低玄武巖的用量，從而節(jié)約玄武巖資源；另外，本發(fā)明能夠?qū)r棉的耐水性能控制在較好的范圍，即提高了巖棉的品質(zhì)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。本發(fā)明中所提到各種化學(xué)試劑和化學(xué)用品如無(wú)特殊說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)中公知公用的化學(xué)試劑和化學(xué)用品；本發(fā)明中的百分?jǐn)?shù)如沒有特殊說(shuō)明，均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
實(shí)施例1：該以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
本實(shí)施例中，采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物（高爐渣、粉煤灰）的循環(huán)再利用，防止高爐渣、粉煤灰對(duì)環(huán)境的破壞；另一方面，本發(fā)明中的原料中，由于高爐渣、粉煤灰的使用，使玄武巖的用量在67%以下，而現(xiàn)有制備巖棉工藝中的武巖用量在70%以上，由此可知，采用本實(shí)施例所述的原料配比制備以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)的以固體廢棄物為原料的巖棉以巖棉簡(jiǎn)稱）時(shí)，能夠降低玄武巖的用量，從而節(jié)約玄武巖資源。
利用高爐渣來(lái)改善玄武巖的熔制溫度和降低熔體中鐵氧化物比例，可提高玄武巖的拉絲性能，利用粉煤灰中含有大量的活性Al2O3與活性SiO2的特點(diǎn)，可提升本實(shí)施例得到的巖棉的酸度系數(shù)的下限值，則將本發(fā)明得到的巖棉的酸度系數(shù)控制在較高范圍，即將本發(fā)明得到的巖棉的耐水性能控制在較好的范圍。
實(shí)施例2：該以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份或50份、高爐渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份。
實(shí)施例3：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃至440℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
高爐渣、粉煤灰同時(shí)與玄武巖混配生產(chǎn)巖棉時(shí)，可以降低熔融（熔制）溫度，降低巖棉生產(chǎn)能耗。
本實(shí)施例所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中，熔融溫度為850℃至1200℃，而現(xiàn)有制備巖棉的工藝中的熔融溫度為1400℃至1500℃，由此可知，采用本實(shí)施所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法制備巖棉時(shí)，熔融溫度比現(xiàn)有巖棉加工工藝的熔融溫度要低，從而可以降低巖棉的生產(chǎn)能耗，降低巖棉的生產(chǎn)成本。
根據(jù)本實(shí)施例得到的巖棉的性能指標(biāo)如表1所示。GB T 25975-2010建筑外墻外保溫用巖棉板執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
實(shí)施例4：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃或440℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為850℃或1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份或50份、高爐渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
實(shí)施例5：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至440℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為850℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖30份、高爐渣30份、粉煤灰2份和焦炭10份；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據(jù)本實(shí)施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標(biāo)如表1所示。
實(shí)施例6：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃，將預(yù)熱后的粉料在溫度為1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數(shù)計(jì)包括玄武巖50份、高爐渣20份、粉煤灰10份和焦炭3份；第二步，將硅酸鹽熔體進(jìn)行離心，硅酸鹽熔體在離心過(guò)程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結(jié)劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經(jīng)過(guò)后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據(jù)本實(shí)施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標(biāo)如表1所示。
實(shí)施例7：作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，粘結(jié)劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
實(shí)施例8：作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，高爐渣為煉鋼產(chǎn)生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
實(shí)施例9：作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機(jī)，擺錘機(jī)將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進(jìn)行；或/和，第一步中，預(yù)熱后的粉料在水套沖天爐內(nèi)熔融。
實(shí)施例10：作為上述實(shí)施例的優(yōu)化，第二步中，粘結(jié)劑的用量為使纖維相互粘結(jié)在一起得到絮狀纖維棉為準(zhǔn)。
實(shí)施例11：該以固體廢棄物為原料的巖棉作為保溫隔熱材料的應(yīng)用。
實(shí)施例12：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將600kg玄武巖、450kg高爐渣、75kg粉煤灰與150kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至400℃，然后用提升機(jī)將預(yù)熱后的粉料加入水套沖天爐內(nèi)，經(jīng)1000℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經(jīng)活動(dòng)流槽被導(dǎo)入離心機(jī)；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風(fēng)將纖維送入混降室內(nèi)，并將未成纖的渣球分離出去，同時(shí)，采用細(xì)霧粒多點(diǎn)噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經(jīng)過(guò)渡輸送被送入擺錘機(jī)；第三步，在擺錘帶往復(fù)擺動(dòng)作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機(jī)上形成多層折疊結(jié)構(gòu)形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經(jīng)壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據(jù)本實(shí)施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標(biāo)如表1所示。
實(shí)施例13：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將800kg玄武巖、320kg高爐渣、160kg粉煤灰與48kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至440℃，然后用提升機(jī)將預(yù)熱后的粉料加入水套沖天爐內(nèi)，經(jīng)900℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經(jīng)活動(dòng)流槽被導(dǎo)入離心機(jī)；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風(fēng)將纖維送入混降室內(nèi)，并將未成纖的渣球分離出去，同時(shí)，采用細(xì)霧粒多點(diǎn)噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經(jīng)過(guò)渡輸送被送入擺錘機(jī)；第三步，在擺錘帶往復(fù)擺動(dòng)作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機(jī)上形成多層折疊結(jié)構(gòu)形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經(jīng)壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據(jù)本實(shí)施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標(biāo)如表1所示。
實(shí)施例14：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將450kg玄武巖、372kg高爐渣、150kg粉煤灰與50kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預(yù)熱至360℃，然后用提升機(jī)將預(yù)熱后的粉料加入水套沖天爐內(nèi)，經(jīng)1200℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經(jīng)活動(dòng)流槽被導(dǎo)入離心機(jī)；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風(fēng)將纖維送入混降室內(nèi)，并將未成纖的渣球分離出去，同時(shí)，采用細(xì)霧粒多點(diǎn)噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經(jīng)過(guò)渡輸送被送入擺錘機(jī)；第三步，在擺錘帶往復(fù)擺動(dòng)作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機(jī)上形成多層折疊結(jié)構(gòu)形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經(jīng)壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據(jù)本實(shí)施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續(xù)提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標(biāo)如表1所示。
通過(guò)表1和表2可知，本發(fā)明所述的巖棉達(dá)到建筑外墻外保溫用巖棉板執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且本發(fā)明得到的巖棉的酸度系數(shù)控制在1.8至1.9之間，而現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的巖棉的酸度系數(shù)控制在1.6至1.9之間，由此可知，根據(jù)本發(fā)明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法能夠提升巖棉的酸度系數(shù)的下限值，將巖棉的酸度系數(shù)控制在較高范圍，即將本發(fā)明得到的巖棉的耐水性能控制在較好的范圍，提高了巖棉的品質(zhì)。
綜上所述，本發(fā)明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中的熔制溫度較低，從而降低巖棉生產(chǎn)能耗；同時(shí)，本發(fā)明采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的循環(huán)再利用，防止高爐渣、粉煤灰對(duì)環(huán)境的破壞；另一方面，能夠降低玄武巖的用量，從而節(jié)約玄武巖資源；另外，本發(fā)明能夠?qū)r棉的耐水性能控制在較好的范圍，即提高了巖棉的品質(zhì)。
以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。