[发明专利]一种利用热态煤渣制备无机矿渣纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料制备技术领域，具体地说，涉及一种无机矿渣纤维的制备方法，特别涉及一种利用热态煤渣制备无机矿渣纤维的方法。

背景技术

煤渣是工业固体废物的一种，火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，又称炉渣。煤渣的主要化学成分为SiO₂40～50％、Al₂O₃30～35％、Fe₂O₃4～20％、CaO 1～5％及少量镁、硫、碳等。其矿物组成主要有：钙长石、石英、莫来石、磁铁矿和黄铁矿、大量的含硅玻璃体(Al₂O₃·2SiO₂)和活性SiO₂、活性Al₂O₃以及少量的未燃煤等。

随着我国工业的发展，每年产生大量的煤渣。在我国，煤渣一直被认为是一种废渣。煤炭燃烧后产生的煤矸石、煤渣是国内年排放量最大的工业废弃物。每年排放的煤渣超过亿吨，这些煤渣占用大量土地，污染人类生存环境，经雨水冲刷后，大量的流入河道，使河道壅塞狭窄，是河道污染的主要物质之一。而且，其在多风的季节到处漂移，造成空气环境污染，影响人类健康。因此，如何利用煤渣，变废为宝，是摆在人们面前的重要课题。

国内外对于煤渣的综合利用，做过相关的探索。总的来说，主要有以下几种方式：

(1)煤渣用于建筑业：利用煤渣生产空心墙体砖。

(2)生产煤渣烧结砖：是以煤渣和粘土为原料，经搅拌、成型、焙烧等制成的砖。

(3)煤渣陶粒：是以煤渣为原料，加入一定量的胶结料和水，经成球、烧结而成的轻骨料。

(4)煤渣代替粘土做生产水泥的原料或混合材料。

(5)煤渣用于农业。

(6)煤渣用于回填。

尽管为了利用煤渣做出了种种尝试，但不可忽略的是，从炉膛中排除的煤渣的大量显热均没有被充分利用。据统计，我国煤渣的温度在900～1100℃左右，而现在的处理方式大多为自然冷却或水冲冷却，这样大量的热能就被白白浪费了。

粉煤灰是指燃煤(低热值燃料)锅炉在燃烧过程中产生的固体颗粒物，包括火和渣。2005年我国燃煤电厂的低热值电厂产生的粉煤灰量达3.3亿吨，占全国工业固体废弃物的40％。

煤渣，尤其是热态煤渣的余热利用一直是冶金和能源工业的重要问题，目前一直没有很好地做到资源与余热能源的双重利用。因此，如何同时对它们进行充分利用，需要经过研究，建立起一套可行的方法，这对提高废弃物利用效率、充分利用废弃能源，促进我国的经济与社会、人与自然的和谐发展，实现资源经济向循环经济的跨越具有极其深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用热态煤渣制备无机矿渣纤维的方法，该方法发生了能质耦合，实现了能量与物质的同时充分利用，具有较好的经济价值。

为了实现上述目的，本发明提供的利用热态煤渣制备无机矿渣纤维的方法，是将所述热态煤渣与粉煤灰经过固态混匀后，加热至熔融状态，得到熔融液，再将所述熔融液制成丝，即得到所述无机矿渣纤维。

具体来说，热态煤渣和粉煤灰的固态物质混匀，加热至熔融，可在热态煤渣中加入粉煤灰，通过加热，并控制温度与物料组成，从而控制熔融液的黏度与表面张力。

其中，所述热态煤渣的重量百分比为30％～90％。

其中，所述粉煤灰的重量百分比为70％～10％。

其中，加热至熔融状态的温度为1100℃～1800℃。

其中，所述熔融液的黏度控制在：0.5～3.5Pa·S之间；表面张力控制在250～600N/m之间。

其中，所述热态煤渣包括：火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣中的一种或其混合物。所述热态煤渣的主要成分包括：SiO₂40～50％、Al₂O₃20～35％、Fe₂O₃4～20％、CaO 1～5％及少量镁、硫、碳等。所述热态煤渣的温度为900～1100℃。

其中，所述粉煤灰包括：燃煤电厂、锅炉等，煤炭燃烧时产生的飞灰、固态残留物、废弃物或它们的混合物。所述粉煤灰的元素组成包括：O 40～47％、Si 10～30％、Al 6～24％、Fe 1～20％和Ca 0～25％。

粉煤灰可以作为添加剂对热态煤渣进行调质，对其起改性作用，两者发生了能质耦合。