[发明专利]一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法

说明书

本发明提供一种利用工业固废生产无机纤维的方法，所述工业固废包括铝灰，及选自于赤泥、粉煤灰、石英砂和/或其尾矿、高炉矿渣中的一种或多种，以及可选的电石渣和/或萤石尾矿和/或石灰石和/或石灰。所述方法包括如下步骤：A.将铝灰用水或酸液、碱液处理后进行固液分离或浆液浓缩；B.将铝灰渣或铝灰渣浆液与其它原料配料，混匀，造粒，造粒料干燥，制成颗粒料；C.将颗粒料与焦炭、无烟煤、电解铝槽废阳极炭块中的一种或多种，在冲天炉中反应和熔化；D.冲天炉流出的熔体，经高速离心辊甩丝、冷却形成无机纤维，并进一步制成纤维棉产品。

技术领域

本发明属于资源循环再利用和节能保温材料领域，具体涉及一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法。

背景技术

随着我国外墙外保温技术的推广应用，外围护结构保温材料市场呈现出繁荣的发展态势，2015年《建筑防火设计规范》的颁布实施，有机保温材料被限制使用，岩棉保温板迎来了巨大的市场机遇。岩棉保温板通常由岩棉经粘结剂粘合、成型、固化而得，其优点是不燃性能好，其中岩棉的生产是关键步骤。

现有技术中，岩棉主要采用玄武岩、辉绿岩、白云石等矿物原料，配以焦炭，在熔炉中鼓入富氧空气进行熔融，再经四轴离心机高速离心成纤维；为降低熔融液的熔点和提高熔化速率，有时还加入萤石等助熔成分。如CN108821601A所公开生产岩棉的方法中，原料的质量比为玄武岩50-60％、白云石10-20％、萤石5-10％、焦炭20-30％。玄武岩、辉绿岩的主要化学成份包括SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃，其中SiO₂+Al₂O₃+CaO+MgO含量为77-83%左右,Fe₂O₃+FeO含量在11%左右，Na₂O+K₂O很少，其中SiO₂含量最多，一般40-50%。白云石化学成分为CaMg(CO₃)₂，有些矿中还含Fe₂O₃。由于所述矿物原料的成本较高，这类方法生产岩棉成本的也较高。

GB/T25975-2018建筑外墙外保温用岩棉制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数即(SiO₂+Al₂O₃)/(CaO+MgO)≥1.6，Na₂O+K₂O≤5.0%；GB/T19686-2015建筑用岩棉绝热制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数≥1.6；GB/T11835-2016绝热用岩棉、矿渣棉及其制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数≥1.6，矿渣棉中无机纤维的酸度系数1.1-1.5；所述成分以质量百分数计。通常，岩棉的化学成分中SiO₂+Al₂O₃+CaO+MgO的总量为86-92%，Fe₂O₃的含量5-12%。其中，酸度系数是一个表征所述矿料熔融体高温黏度、成纤性能、易熔性和耐水性的重要的综合性参数；Fe₂O₃的含量对熔融体的粘度影响较大。

矿渣棉通常由炼铁高炉所排出的高温矿渣熔体直接甩丝形成，有的还配少量辅料调整化学成分后再甩丝制备矿渣棉。矿渣棉中SiO₂+Al₂O₃+CaO+MgO的总量一般95%以上，Fe₂O₃+FeO的合量少于2%，酸度系数在1.1-1.5。

铝灰是铝工业的重要固体废料，其中金属铝可高至20%、氮化铝可高至30%，氟化盐5-30%；所含金属铝、氮化铝遇水或吸潮时可水解产生氢气、氨气或形成氨氮，造成恶臭，量大时有易燃爆危险，氟化盐可溶出造成水体和土壤的氟污染，因而属于危险废物。现有技术尚未有将铝灰用于制备无机纤维及其棉制品的应用或方法。