一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法

一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，所述方法包括如下步骤：A、配料；B、造球；C、熔化、除铁除碳；D、成纤。通过选择合适的配料原料和用量比，以及控制各个工序步骤的工艺参数，而得到了性能良好、直径分布均匀的矿物棉，经过检测，由如此方法得到的矿物棉制得的各种纤维制品性能优良，完全满足了诸多应用指标，在节能减排、环境领域废弃物循环利用领域具有广阔的应用前景和工业化潜力。
【专利说明】一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤炭燃烧残留物的废物利用方法，更具体而言，本发明涉及一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，属于固体废弃物的再加工利用和矿物棉生产领域。
【背景技术】
[0002]粉煤灰是燃煤电厂生产过程中产生的一种固体废弃物，其产量约占燃煤总量的5-20%，因此其产生量巨大。
[0003]粉煤灰可分为低钙粉煤灰和高钙粉煤灰，其中低钙粉煤灰是以烟煤作为燃料而排放出来的氧化钙含量很低的粉煤灰，而高钙粉煤灰是指火力发电厂、高炉制气厂以褐煤、次烟煤作为燃料进行燃烧利用后而得到的一种粉煤灰，其中(Si02+Al203+Fe203)的质量百分含量≥50%、CaO质量百分含量> 10%，这些物质的物理形态大部分为水硬性晶体矿物，且具有一定的潜在活性。
[0004]而随着我国电力工业的快速发展，高钙粉煤灰的产量巨大，据不完全统计，每年我国产生的高钙粉煤灰产量高达数千万吨，但另一方面，高钙粉煤灰的处理手段又较为匮乏，从而导致大部分以堆积的形式进行露天存放，这不但占用了宝贵的土地资源，而且也对环境造成了巨大威胁，例如 产生扬尘、污染水体等等，已经成为高钙粉煤灰产生地区不得不面临并亟需解决的主要问题和难题之一。
[0005]长期以来，高钙粉煤灰的综合利用都是环境保护领域的一个重要课题，到现在为止，高钙粉煤灰仍缺乏高附加值的利用。
[0006]正是由于高附加值处理手段的匮乏和再利用程度的低下，众多的科研工作者和生产厂家进行了积极的研究，并开发出了多种使用高钙粉煤灰来制备各种制品的方法:
[0007]CN1012951A公开了一种用高钙粉煤灰生产水泥的方法，所述方法通过在磨细水泥熟料和高钙粉煤灰时，掺入5-30%的潜在水硬性材料和火山质材料。
[0008]CN1052626A公开了使用高钙粉煤灰制备微孔夹芯砖的方法，所述砖是由高钙粉煤灰、火山灰质颗粒、饱和湿锯末及粘结剂制成的空心外壳，并在其空心内填充有由浙青、草木碎屑或塑料泡沫碎块而制成的芯料。其制作方法是，将高钙粉煤灰、火山灰质颗粒，饱和湿锯末、粘结剂和水进行混合搅拌均匀；将草木碎屑或塑料泡沫碎块和浙青分别加热后混合挤压成型；将上述混合料送入胎具内振捣成型，成型后取出自然干燥。
[0009]CN103193434A公开了一种使用高钙粉煤灰制备低碳和吸碳混凝土的方法，所述低碳和吸碳混凝土包括有水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰。
[0010]CN103159416A公开了一种建筑用混凝土胶凝材料，所述材料包括高钙粉煤灰1000-4000份、拌合水100-1600份、纳米黏土 10_30份、硼砂5_80份、减水剂10_80份，从而
有效地解决了高钙粉煤灰污染环境、危害生态、浪费资源等问题。
[0011]CN103121804A公开了一种制备粘土固化剂的方法，所述固化剂包括高钙粉煤灰50-60份、石膏粉32-41份、硫酸钠7-12份、精灰10-15份。
[0012]CN102964095A公开了一种加气混凝土砌块的制备方法，所述砌块包括高钙粉煤灰60-75份、普通粉煤灰4-15份、石膏5-8份、石灰13-16份、铝粉0.07-0.1份、水43-46份。
[0013]CN102826815A公开了一种高钙粉煤灰固封材料及其制备方法，所述固封材料以高钙粉煤灰为主要原料，以氢氧化钠和钠水玻璃为复合化学外加剂，并可以加入热处理脱硫石膏或热活化污泥。该固封材料具有良好的性能，能够在一定范围内替代普通硅酸盐水泥用于实际工程中。
[0014] CN102746850A公开了一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂以及制备方法，所述稳定剂以石灰和高钙粉煤灰为原料，采用熔融-水热合成工艺，得到了所述粉煤灰稳定剂，该稳定剂具有良好的重金属稳定性。
[0015]此外，还有诸多现有技术将高钙粉煤灰用于制备生物质成型燃料、污水处理剂、道路工程砂浆材料、污泥激发剂等诸多材料，从而在一定程度上拓宽了高钙粉煤灰的利用程度。
[0016]但迄今为止，尚未有利用粉煤灰制备矿物棉，尤其是适用于节能、隔热、耐火等建筑保温材料领域的技术报道。
[0017]矿物棉是一种性能优良的节能保温材料，被广泛应用于建筑节能，管道保温等领域，一直以来都以块状高炉渣作为主要的生产原料，块状的高炉渣在熔融过程中会消耗大量的焦炭，浪费能源和污染环境，同时也增加矿物棉的生产成本。随着我国对建筑节能的日益重视，矿物棉的市场需求前景将非常广阔，如何将矿物棉的生产成本降低至建筑行业可以接受的水平已经迫在眉睫。
[0018]因此，在我国的现状下，矿物棉制品的广泛应用，对节能减排具有重大的现实意义和社会意义。
[0019]更进一步，使用我国产量巨大的高钙粉煤灰来制备矿物棉，一方面能够最大限定的利用高钙粉煤灰，实现其高附加值利用度。另一方面，更是资源、能源循环与再生利用领域的创新项目，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跃具有极其深远的意义。所有的这些，均成为本发明的研究动力和得以完成的基础所在。

【发明内容】

[0020]针对如上所述的现实需求和技术发展，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，开发了一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，从而完成了本发明。
[0021]具体而言，本发明涉及一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，所述方法包括如下步骤:A、配料；B、造球；C、熔化、除铁除碳；D、成纤。
[0022]进一步具体而言，本发明提供了一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，所述方法包括如下步骤:
[0023]A、配料
[0024]分别称取如下组分(1)-(4):
[0025](I)高钙粉煤灰；
[0026](2) SiO2 或含 SiO2 矿物；
[0027](3) Al2O3 或含 Al2O3 矿物；
[0028](4) MgO或含MgO矿物；和任选的[0029](5) CaO或含CaO矿物，进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料；
[0030]B、造球
[0031]将配料进行造球，得到球粒；
[0032]C、溶化、除铁除碳
[0033]将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液；
[0034]D、成纤
[0035]将高温熔融液吹丝或甩丝成纤，得到最终产品矿物棉。
[0036]在本发明的利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法中，所述步骤A中将组分(1)-(5)进行配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为28-42%、Al2O3质量百分含量为15-30 %、CaO质量百分含量为20-35 %和MgO质量百分含量为3_8 %。
[0037]具体而言:
[0038]其中，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为28-42%，例如可为28%、30%、32%、34%、36%、38%、40% 或 42%。
[0039]其中，应使得最终所得矿物棉中的Al2O3质量百分含量为15-30%，例如可为15%、17%,19%,21%,23%,25%,27%,29%^； 30%。
[0040]其中，应使得最终所得矿物棉中的CaO质量百分含量为20-35%，例如可为20%、22%,24%,26%,27%,29%,31%,33%^； 35%。
[0041 ] 其中，应使得最终所得矿物棉中的MgO质量百分含量为3-8 %，例如可为3 %、4%、5%、6%、7%或 8%。
[0042]上述用量配比的确定，对于本领域技术人员而言是可以容易地进行确定的，例如可根据粉煤灰中S1、Al、Ca和Mg的含量，从而确定所加入的组分(1)-(5)的用量，从而使得最终矿物棉中的各主要组分位于上述范围内。
[0043]需要特别注意的是:最终所得的矿物棉中，除上述Si02、A1203、CaO和MgO外，还含有其它的杂质成分，如Fe氧化物、S元素、其它金属氧化物(如Ba氧化物、Sr氧化物、Ti氧化物、V氧化物、一价金属氧化物等)等。同时，Si02、A1203、CaO> MgO和所有杂质成分的总质量百分含量为100%。
[0044]其中，所述含SiO2矿物例如可为石英、废玻璃、铁尾矿等中的任何一种或多种。
[0045]其中，所述含Al2O3矿物例如可为铝矾土、煤矸石等中的任何一种或多种。
[0046]其中，所述含MgO矿物例如可为菱镁矿。
[0047]其中，所述含CaO矿物例如可为石灰石。
[0048]在本发明的利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法中，在步骤B中，将配料进行造球，得到球粒。在造粒时加入有机粘结剂，所述有机粘结剂为配料质量的1_5%，例如为I %、2%、3%、4%或 5%。
[0049]其中，所述有机粘结剂为造粒领域中常用的常规粘结剂，例如为聚乙烯醇或者其它的类似大分子粘结剂。
[0050]其中，所得球粒的直径为3_6cm,例如为3cm、4cm、5cm或6cm。
[0051]该造粒操作所使用的装置均为造粒领域的常规装置，在此不再一一赘述。
[0052]在本发明的利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法中，在步骤C中进行熔化、除铁除碳操作时使用除铁除碳装置，所述除铁除碳装置包括熔融槽，所述熔融槽顶部敞口，所述熔融槽的槽底倾斜设置，所述槽底的中部位置设有出料口，所述槽底的最低位置设有铁液出口，所述熔融槽内设有三根用于加热所述熔融槽内物料的熔融电极，三根所述熔融电极之间互成60-120°夹角，例如可为60°、80。UOO0或120。。
[0053]该步骤C的除铁除碳操作后的所得熔融液中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5%。若不能达到该含量要求，则可以重复进行该步骤操作，直至所得熔融液中的碳质量含量和铁质量含量满足上述指标要求。
[0054]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，优选三根所述熔融电极之间互成80°夹角或120°夹角。
[0055]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述出料口内设有一防止熔融液凝固的防凝电极。
[0056]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述铁液出口内设有一防止铁液凝固的防凝电极。
[0057]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述熔融槽包括内槽体和外槽体，所述内槽体与外槽体之间设有冷却夹层，所述冷却夹层通过管道连接冷却水源，所述管道上设有截止阀。
[0058]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述熔融槽内设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管，所述曝气管上开设有若干通气孔，所述曝气管贯穿所述熔融槽且所述曝气管一端封闭，另一端连接压缩空气源。
[0059]其中，对本领域技 术人员来说，曝气管和数量以及通气孔的数量可根据操作需求而合理地确定，以能将熔融体进行合适的或者最大程度的充分搅拌即可。
[0060]在所述除铁除碳装置中，作为一种优选技术方案，所述曝气管设置成靠近所述槽底，从而具有最大的曝气效率。
[0061]在所述除铁装置中，除非另有规定，自始至终，术语“熔融液”是指球粒熔化后包括氧化铝、氧化硅、除去了氧化铁和残留碳的液体，除去了杂质后的该熔融液从出料口流出，可用于随后的工序中。而原来粉煤灰中的残存碳与氧化铁在高温加热中发生反应生成气体排出，生成的铁液则从铁液出口排出。
[0062]在所述除铁除碳装置中，除非另有规定，自始至终，术语“熔融体”是指包含了铁液和熔融液的最初的熔融混合物，而随着处理的进行，慢慢物理分层成为所述铁液和所述熔融液。
[0063]在进行所述除铁、除碳操作时，熔融槽的温度控制在1300-1600°C之间，例如可为1300°C>1350°C> 1400 V、1450O、1500O、1550O或 1600 V。
[0064]在本发明的利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法中，在步骤D中，成纤温度为1350-1550°C，例如可为 1350°C、1400°C、1450°C、1500°C 或 1550。。。
[0065]当吹丝成纤时，喷吹风速≤200米/秒。
[0066]当甩丝成纤时，甩丝机的转速为6000-7200转/分钟，例如为6000转/分钟、6200转/分钟、6400转/分钟、6600转/分钟、6800转/分钟、7000转/分钟或7200转/分钟。
[0067]如上所述，通过使用本发明的上述操作步骤和各个工艺参数，可使用高钙粉煤灰制得高附加值的矿物棉，且所得的矿物棉具有良好的性能，能够满足多个领域的具体应用指标。[0068]总体而言，本发明具有如下的优点和特点:
[0069]1.实现了高钙粉煤灰的高附加值、高效综合利用，可产生巨大的经济效益和社会价值；
[0070]2.减少了固体废弃物总量，保护了环境，从而促进了经济、环境的和谐发展，实现了由资源型社会向循环经济的跨越。
[0071]3.所得的矿物棉具有优异性能，实现了高钙粉煤灰的高附加值利用，同时保护了环境，具有广阔的工业化应用前景。
【专利附图】

【附图说明】
[0072]图1是本发明步骤C中所使用的除铁除碳装置一的结构示意图；
[0073]图2是本发明步骤C中所使用的除铁除碳装置二的另种结构示意图。
[0074]其中，在图1和图2中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件或部件。
[0075]图中:1、外槽体，2、内槽体，3、冷却夹层，4、出料口，5、铁液出口，6、熔融电极，7、截止阀，8、防凝电极，9、曝气管。
[0076]图3是本发明实施例1所得矿物棉的电镜显微照片。
【具体实施方式】
[0077]下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
[0078]除铁除碳装置一
[0079]如图1所示，本发明的除铁除碳装置，包括熔融槽，熔融槽顶部敞口，熔融槽的槽底倾斜设置，槽底的中部位置设有出料口 4，槽底的最低位置设有铁液出口 5，熔融槽内设有三根用于加热熔融槽内物料的熔融电极6，三根熔融电极6之间互成60°夹角，铁液出口5内设有一防止铁液冷凝的防凝电极8，熔融液出料口 4中也可以设有防止熔融液凝固的防凝固电极(附图中未示出)。当然，熔融槽的加热方式并无特别的限定，例如可以采用高频熔融，本领域技术人员可根据需要而自行选择。
[0080]所述熔融槽包括内槽体2和外槽体1，内槽体2与外槽体I之间设有冷却夹层3，冷却夹层3通过管道连接冷却水源，管道上设有截止阀7。
[0081]众所周知，由氧化铝、氧化硅与氧化钙的三元相图可知，熔点可以控制在1300-1600°C之间使用，使用时，熔融槽的温度控制在1300-1600°C之间，这在铁的熔点以上，将球粒通过加料装置(未示出)加入内槽体2中之后，对三根熔融电极6通电，随着通电的进行，熔融电极6周围区域慢慢融化，并逐渐扩大，由于所形成的熔融体本身具有很高的电阻，从而可以通过自身的电流加热，这时可以慢慢上提熔融电极6，而依靠熔融体的自身电流继续对未融化的球粒进行加热。在加热过程中，球粒中的杂质氧化铁与碳发生还原反应，其中碳转化为碳氧化物如二氧化碳或一氧化碳排出，而铁氧化物杂质则在内槽体2内融化形成铁液，并在自身重力作用下顺着槽底的倾斜而汇集到铁液出口 5，由铁液出口 5排出进行收集或进一步成型，分离得到的高品质熔融液可由出料口 4而排出，可后续用来制备高性能矿物棉。其中，出料口 4中可设有防止熔融液凝固的防凝电极(未示出)。[0082]除铁除碳装置二
[0083] 如图2所示，本发明的一种除铁除碳装置，其结构与除铁除碳装置一基本相同，其区别在于:熔融槽内还额外设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管9，曝气管9的数量根据熔融槽的容积设定，曝气管9上开设有若干通气孔，曝气管9贯穿熔融槽且靠近槽底设置，曝气管9 一端封闭，另一端连接压缩空气源。
[0084]使用时，当内槽体2内形成熔融体时，可以使用高压气体形成气泡进行搅拌，使得反应更加充分，除杂更加彻底。除杂完毕后，排料时，打开截止阀7，冷却夹层3中加入循环冷却水，回收熔融体的热量后再利用。
[0085]除铁除碳操作
[0086]使用图1所示的除铁除碳装置进行除铁操作，其中三根熔融电极之间互成60-120°夹角，操作过程中保持熔融槽的温度在1300-1600°C之间，从出料口得到的纯度提高的熔融液用于后续步骤中。
[0087]还可以使用图2所示的除铁除碳装置进行除铁操作，其中三根熔融电极之间互成60-120°夹角，操作过程中保持熔融槽的温度在1300-1600°C之间。操作期间，通过曝气管使用高压气体进行鼓泡搅拌，从而使得反应更加充分、完全，提高了除杂效率。从出料口得到的纯度提高的熔融液用于后续步骤中。
[0088]实施例1
[0089]A、配料
[0090]分别称取如下组分(1)-(5):
[0091](I) CaO质量含量为10%的高钙粉煤灰；
[0092](2)SiO2 ；
[0093](3) Al2O3 ；
[0094](4) MgO ；
[0095](5) CaO ；
[0096]将上述组分进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料，其中配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为38 %、Al2O3质量百分含量为18 0AXaO质量百分含量为26%和MgO质量百分含量为6%,其它为杂质成分。
[0097]B、造球
[0098]向步骤A所得的配料中加入聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的质量为配料质量的1%，造球后得到直径为3cm的球粒。
[0099]C、熔化、除铁除碳
[0100]将球粒加入到上述除铁除碳装置一中，其中三根熔融电极之间为80°夹角，通电熔融，使得熔融槽的温度为1300-1600 V之间，将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液。该操作可进行一次或多次，直至其中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5 %。
[0101]D、成纤
[0102]将步骤C的高温熔融液进行吹丝成纤，其中成纤温度为1400°C，喷吹风速为200米/秒，得到最终产品矿物棉，命名为KWMl。
[0103]实施例2
[0104]A、配料[0105]分别称取如下组分(1)-(5):
[0106](I) CaO质量含量为20%的高钙粉煤灰；
[0107](2) SiO2 ；
[0108](3) Al2O3 ；
[0109](4) MgO;
[0110](5) CaO;
[0111]将上述组分进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料，其中配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为36%、Al2O3质量百分含量为26%,CaO质量百分含量为28%和MgO质量百分含量为4%，其它为杂质成分。
[0112]B、造球
[0113]向步骤A所得的配料中加入聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的质量为配料质量的3%，造球后得到直径为5cm的球粒。
[0114]C、熔化、除铁除碳
[0115]将球粒加入到上述除铁除碳装置二中，其中三根熔融电极之间为100°夹角，通电熔融，使得熔融槽的温度为1300-1600 V之间，将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液。该操作可进行一次或多次，直至其中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5 %。
[0116]D、成纤
[0117]将步骤C的高温熔融液进行甩丝成纤，其中成纤温度为1400°C，甩丝机的转速为6000转/分钟，得到最终产品矿物棉，命名为KWM2。
[0118]实施例3
[0119]A、配料
[0120]分别称取如下组分(1)-(5):
[0121](I) CaO质量含量为30%的高钙粉煤灰；
[0122](2) SiO2 ；
[0123](3) Al2O3 ；
[0124](4) MgO ；
[0125](5) CaO;
[0126]将上述组分进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料，其中配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为42 %、Al2O3质量百分含量为18 %XaO质量百分含量为30%和MgO质量百分含量为3%,其它为杂质成分。
[0127]B、造球
[0128]向步骤A所得的配料中加入聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的质量为配料质量的5%，造球后得到直径为6cm的球粒。
[0129]C、熔化、除铁除碳
[0130]将球粒加入到上述除铁除碳装置一中，其中三根熔融电极之间为120°夹角，通电熔融，使得熔融槽的温度为1300-1600 V之间，将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液。该操作可进行一次或多次，直至其中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5 %。
[0131]D、成纤
[0132]将步骤C的高温熔融液进行吹丝成纤，其中成纤温度为1450°C，喷吹风速250米/秒，得到最终产品矿物棉，命名为KWM3。
[0133]实施例4
[0134]A、配料
[0135]分别称取如下组分(1)-(4):
[0136](I) CaO质量含量为40%的高钙粉煤灰；
[0137](2) SiO2 ；
[0138](3) Al2O3 ；
[0139](4) MgO;和任选的
[0140](5) CaO;
[0141]将上述组分进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料，其中配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为34%、Al2O3质量百分含量为28%,CaO质量百分含量为29%和MgO质量百分含量为3%,其它为杂质成分。
[0142]B、造球
[0143]向步骤A所得的配料中加入聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的质量为配料质量的2%，造球后得到直径为4cm的球粒。
[0144]C、熔化、除铁除碳
[0145]将球粒加入到上述除铁除碳装置一中，其中三根熔融电极之间为60°夹角，通电熔融，使得熔融槽的温度为1300-1600°C之间，将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液。该操作可进行一次或多次，直至其中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5 %。
[0146]D、成纤
[0147]将步骤C的高温熔融液进行甩丝成纤，其中成纤温度为1450°C，甩丝机的转速为7000转/分钟，得到最终产品矿物棉，命名为KWM4。
[0148]实施例5
[0149]A、配料
[0150]分别称取如下组分(1)-(4):
[0151](I) CaO质量含量为50%的高钙粉煤灰；
[0152](2) SiO2 ；
[0153](3) Al2O3 ；
[0154](4) MgO;和任选的
[0155](5) CaO;
[0156]将上述组分进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料，其中配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为38%、Al2O3质量百分含量为22%,CaO质量百分含量为31%和MgO质量百分含量为4%。其它为杂质成分。 [0157]B、造球
[0158]向步骤A所得的配料中加入聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的质量为配料质量的3%，造球后得到直径为5cm的球粒。
[0159]C、熔化、除铁除碳
[0160]将球粒加入到上述除铁除碳装置二中，其中三根熔融电极之间为120°夹角，通电熔融，使得熔融槽的温度为1300-1600 V之间，将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液。该操作可进行一次或多次，直至其中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5 %。
[0161]D、成纤
[0162]将步骤C的高温熔融液进行吹丝成纤，其中成纤温度为1500°C，喷吹风速300米/秒，得到最终产品矿物棉，命名为KWM5。
[0163]纤维检测
[0164]使用扫描电镜观察实施例1-5所得矿物棉的直径和形态，例如图3是KWMl的扫描电镜图，由该图可见:所得的矿物棉直径均匀、表面光滑，具有良好的物理形态。
[0165]同样，使用扫描电镜观察实施例2-5所得的矿物棉KWM2-KWM5，发现它们同样直径分布均匀、表面光滑，具有良好的物理形态。
[0166]KWM1-KMW5的平均直径分布见下表1中。
[0167]纤维制品性能
[0168]1、平均直径
[0169]测量KWM1-KWM5的直径，见下表1。
[0170]表1.不同样品的平均直径
【权利要求】
1.一种利用高钙粉煤灰制备矿物棉的方法，所述方法包括如下步骤: A、配料 分别称取如下组分(1)-(4): (1)闻钙粉煤灰； (2)SiO2或含SiO2矿物；
(3)Al2O3 或含 Al2O3 矿物； (4)MgO或含MgO矿物；和任选的 (5)CaO或含CaO矿物，进行配比，然后混合均匀，粉碎，得到配料； B、造球 将配料进行造球，得到球粒； C、熔化、除铁除碳 将球粒熔化、除铁除碳，得到高温熔融液； D、成纤 将高温熔融液吹丝或甩丝成纤，得到最终产品矿物棉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤A中将组分(1)-(5)进行配比时的各组分用量比，应使得最终所得矿物棉中的SiO2质量百分含量为28-42%、Al2O3质量百分含量为15-30%、CaO质量百分含量为20-35%和MgO质量百分含量为3_8%。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述步骤A中，所述含SiO2矿物为石英、废玻璃、铁尾矿中的任何一种或多种；所述含Al2O3矿物为铝矾土、煤矸石中的任何一种或多种；所述含MgO矿物为菱镁矿；所述含CaO矿物为石灰石。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于:步骤B中，在造粒时加入有机粘结剂，所述有机粘结剂为配料质量的1_5%。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于:在步骤C中进行熔化、除铁除碳操作时使用除铁除碳装置，所述除铁除碳装置包括熔融槽，所述熔融槽顶部敞口，所述熔融槽的槽底倾斜设置，所述槽底的中部位置设有出料口，所述槽底的最低位置设有铁液出口，所述熔融槽内设有三根用于加热所述熔融槽内物料的熔融电极，三根所述熔融电极之间互成60-120° 夹角。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于:所述熔融槽内设有若干横向布置且由陶瓷材料制成的曝气管，所述曝气管上开设有若干通气孔，所述曝气管贯穿所述熔融槽且所述曝气管一端封闭，另一端连接压缩空气源。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于:步骤C的除铁除碳操作后的所得熔融体中的碳质量含量小于0.1 %、铁质量含量小于0.5%。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于:进行步骤C的所述除铁除碳操作时，熔融槽的温度控制在1300-1600°C之间。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于:在步骤D中，成纤温度为1350-1550°C。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于:在步骤D中，当吹丝成纤时，喷吹风速> 200米/秒；当甩丝成纤时，甩丝机的转速为6000-7200转/分钟。
【文档编号】C03B1/02GK103979787SQ201410209959
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】张作泰, 王习东, 刘丽丽, 郑凯 申请人:北京大学