CN103043896B - 制备矿物棉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种制备矿物棉的方法。该制备矿物棉的方法包括下列步骤：将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合，将所得到的混合物进行制丝，以便得到所述矿物棉。利用该方法，能够有效利用液态红土镍矿电炉冶炼渣制备矿物棉。
Description
技术领域
本发明涉及矿物棉的制备方法。
背景技术
近年来，随着我国对建筑节能环保的日益重视，作为一种性能优良的保温节能材料，矿物棉的市场需求前景十分广阔。目前大部分岩棉（矿物棉的一种）以玄武岩和高炉渣为主要原料利用冲天炉熔融制备。块状原料的熔融需要消耗大量的焦炭，同时也增加了岩棉的生产成本。与此同时，电炉熔炼红土镍矿生产镍铁产生大量的熔融渣，几乎全部被作为废弃物处理，不但污染环境，还增加了企业处理废弃物的成本。鉴于镍铁渣的成分与矿物棉比较接近，因此采用镍铁渣制备矿物棉能大幅度降低矿物棉的生产成本和能耗。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有能够有效利用液态红土镍矿电炉冶炼渣制备矿物棉的方法。
根据本发明的实施例，该制备矿物棉的方法包括下列步骤：将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合，将所得到的混合物进行制丝，以便得到所述矿物棉。根据本发明实施例的制备矿物棉的方法，能够有效地制备矿物棉，并且所得到的矿物棉的品质较好。
根据本发明的实施例，该制备矿物棉的方法，还可以具有下列附加技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述液态红土镍矿电炉冶炼渣的温度为1350-1550摄氏度。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述铝供体的粒度为10-100mm。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述铝供体为选自铝土矿和煤矸石的至少一种。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述铝土矿和煤矸石的至少一种的铝含量为20-55重量%，镁含量为至多0-5重量%。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述液态红土镍矿电炉冶炼渣的铝含量为2-15重量%，镁含量为15-30重量%。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述混合物中铝供体的含量为10-30重量%。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体在电加热容器中进行混合，其中所述电加热容器的温度为至少1200摄氏度，优选1300-1500摄氏度。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
在本发明的一个实施例中，所述制丝是通过离心和空气喷吹的至少一种进行的。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，以及进一步提高所得到矿物棉的品质。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备矿物棉的方法流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的粘度温度曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的实施例，本发明提出了一种制备矿物棉的方法。下面参考图1，对根据本发明实施例的矿物棉制备方法进行详细描述。
如图1所示，该制备矿物棉的方法包括下列步骤：
S100：将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合。
根据本发明的实施例，可以用于制备矿物棉的液态红土镍矿电炉冶炼渣的类型并不受特别限制。根据本发明的具体实施例，可以直接采用红土镍矿电炉冶炼中所产生的液态的冶炼渣，不需要对其进行任何预处理，即可以直接用于制备矿物棉。根据本发明的实施例，将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体混合的方式并不受特别限制。根据本发明的实施例，可以将液态红土镍矿电炉冶炼渣经封闭流槽进入保温调质炉中，通过加入铝供体进行混合。根据本发明的实施例，所得到的混合物为熔体状态。根据本发明的一些具体示例，所采用的液态红土镍矿电炉冶炼渣的温度为至少1200摄氏度，优选1350-1550摄氏度。由此，可以有效地利用该液态红土镍矿电炉冶炼渣的湿热，不需要过多地额外加热即可以使得在加入铝供体后所得到的混合物保持液体状态。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
根据本发明的实施例，发明人惊奇地意外发现，通常所得到的液态红土镍矿电炉冶炼渣的熔点较高，可以达到1450-1500摄氏度，粘度较低，一般粘度为0.5-0.8Pa·s，这样高的熔点以及如此低的粘度不适于制备高品质的矿物棉。发明人经过深入研究意外发现，造成此问题的原因居然是由于铝含量较低，镁含量较高所造成的。例如，根据本发明的一个实施例，液态红土镍矿电炉冶炼渣的铝含量为2-15重量%，镁含量为15-30重量%。由此，发明人发现通过提高液态红土镍矿电炉冶炼渣中的铝含量，例如通过向液态红土镍矿电炉冶炼渣中添加铝供体，可以有效地降低该液态红土镍矿电炉冶炼渣的熔点，提高其粘度，例如，通过采用铝供体，可以有效地，将液态红土镍矿电炉冶炼渣的铝含量提高至为10-20重量%，镁含量降低至为15-25重量%。从而，可以使得混合物的熔点降低至1250-1450摄氏度，粘度达到1.5-3.0Pa·s。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
在本文中，所使用的术语“铝供体”的含义是，任何能够提高液态红土镍矿电炉冶炼渣中铝含量的物质，其可以任何形式提供铝，以便提高铝含量。例如，根据本发明的实施例，可以采用的铝供体的形式不受特别限制，例如可以为铁尾矿、煤矸石、铝土尾矿、粉煤灰或者粘土。根据本发明的实施例，所采用的铝供体可以以氧化铝的形式提高液态红土镍矿电炉冶炼渣中的铝含量。例如，可以采用的铝供体可以为选自铝土矿和煤矸石的至少一种（有时也称为“铝土矿和/或煤矸石”）。由此，可以有效地以氧化铝的形式，提高液态红土镍矿电炉冶炼渣中的铝含量，进而可以有效地降低该液态红土镍矿电炉冶炼渣的熔点，提高其粘度，由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
根据本发明的实施例，可以在将铝供体与液态红土镍矿电炉冶炼渣混合之前，将铝供体例如铝土矿和/或煤矸石进行粉碎，由此，可以进一步提高铝含量的均一性，便于熔化铝供体例如铝土矿和/或煤矸石。根据本发明的实施例，可将铝供体例如铝土矿和/或煤矸石进行粉碎至粒度为10-100mm。由此，可以进一步提高通过采用铝供体降低熔点，提高粘度的效率。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
根据本发明的实施例，可以采用的铝供体例如铝土矿和/或煤矸石的添加量并不受特别限制，只要能够实现降低所得到混合物的熔点，提高其粘度即可。例如，根据本发明的实施例，可以采用的铝供体例如铝土矿和/或煤矸石的添加量为使得所获得的混合物中铝供体的含量为10-30重量%。根据本发明的实施例，可以采用的铝供体为煤矸石，其添加量为使得所获得的混合物中煤矸石的含量为15-25重量%。由此，可以使得混合物的熔点降低至1250-1450摄氏度，粘度达到1.5-3.0Pa·s。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
根据本发明的实施例，将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合的设备并不受特别限制，例如根据本发明的实施例，可以在电加热容器中进行混合，其中所述电加热容器的温度为至少1200摄氏度，优选1300-1500摄氏度，最优选1400-1500摄氏度。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
当然，本领域技术人员可以理解的是，还可以添加其他添加剂以便进一步提高制备矿物棉的效率，赋予矿物棉额外的性能。例如，可以采用萤石、石灰(萤石、废玻璃、硼砂等）石，以便进一步降低熔点，提高粘度。根据本发明的实施例，这些其他添加剂的含量为所得到混合物的5重量%以下。
S200：将所得到的混合物进行制丝，以便得到矿物棉。
将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合得到混合物后，通过将该混合物维持在1400-1500摄氏度下，可以保持该混合物为液态。由此，可以通过将该混合物进行制丝，得到矿物棉。
根据本发明的实施例，可以用于进行制丝的手段并不受特别限制。本领域技术人员可以理解的是，造丝是非常成熟的技术，关于造丝的手段，可以采用任何已知的造丝方法和设备。根据本发明的实施例，所述制丝是通过离心和空气喷吹的至少一种进行的。由此，可以进一步降低制备矿物棉的能耗，提高制备矿物棉的效率，提高所得到矿物棉的品质，降低所得到矿物棉的成本，甚至可以符合岩棉的质量要求。
下面通过具体实施例对本发明进行描述，需要说明的是这些实施例仅仅是说明性的，而不对本发明作出任何限制。
实施例
表1配料成分计算结果
| 镍铁渣比例 | CaO | MgO | SiO2 | Al2O3 | Na2O | FeO | Fe2O3 |
| 100.00 | 0.63 | 30.50 | 52.70 | 2.79 | 0.08 | 7.62 | 5.69 |
| 90.00 | 0.97 | 27.55 | 54.11 | 5.03 | 0.16 | 6.86 | 5.32 |
| 80.00 | 1.30 | 24.59 | 55.53 | 7.27 | 0.25 | 6.10 | 4.96 |
| 70.00 | 1.64 | 21.64 | 56.94 | 9.51 | 0.34 | 5.33 | 4.60 |
| 60.00 | 1.98 | 18.69 | 58.35 | 11.75 | 0.43 | 4.57 | 4.23 |
| 50.00 | 2.31 | 15.73 | 59.76 | 13.99 | 0.52 | 3.81 | 3.87 |
| 40.00 | 2.65 | 12.78 | 61.18 | 16.22 | 0.61 | 3.05 | 3.51 |
| 30.00 | 2.99 | 9.83 | 62.59 | 18.46 | 0.70 | 2.29 | 3.15 |
| 20.00 | 3.32 | 6.87 | 64.00 | 20.70 | 0.79 | 1.52 | 2.78 |
| 10.00 | 3.66 | 3.92 | 65.42 | 22.94 | 0.88 | 0.76 | 2.42 |
| 0.00 | 4.00 | 0.97 | 66.83 | 25.18 | 0.97 | 0.00 | 2.06 |
按照表1所示的比例，将液态红土镍矿电炉冶炼渣与煤矸石进行混合，并对混合后所得到的混合物中的成分比例、熔点和粘度进行分析，结果显示于表1中。并且，图2显示了各种混合比例所得到混合物的温度与粘度的关系。
如表1和图2显示，通过引入煤矸石，可以有效降低所得到混合物的熔点，提高其粘度，例如，通过控制煤矸石的添加量为混合物的15-25重量%，可以有效地将混合物的熔点控制在1400-1500摄氏度。
纤维的平均直径为3-7微米，酸度系数为1.6-2.20，渣球含量为0-3重量%，常温导热系数为0.03-0.10Ｗ/mK
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种制备矿物棉的方法，其特征在于，包括下列步骤：
将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体进行混合，将所得到的混合物进行制丝，以便得到所述矿物棉，
其中，
所述混合物的铝含量为10-20重量％，镁含量为15-25重量％，熔点为1250-1450摄氏度，粘度为1.5-3.0Pa·s；
所述矿物棉的平均直径为3-7微米。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态红土镍矿电炉冶炼渣的温度为1350-1550摄氏度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝供体的粒度为10-100mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝供体为选自铝土矿和煤矸石的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铝土矿和煤矸石的至少一种的铝含量为20-55重量％，镁含量为至多0-5重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态红土镍矿电炉冶炼渣的铝含量为2-15重量％，镁含量为15-30重量％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物中铝供体的含量为10-30重量％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将液态红土镍矿电炉冶炼渣与铝供体在电加热容器中进行混合，其中所述电加热容器的温度为至少1200摄氏度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电加热容器的温度为1300-1500摄氏度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制丝是通过离心和空气喷吹的至少一种进行的。
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