[發(fā)明專利]一種耐堿玻璃纖維組合物、耐堿玻璃纖維及耐堿玻璃纖維的制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2016-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105753330A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳云龍;吳豐年;屈雅;常紫圓;陸豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C13/06
• 分類號(hào): C03C13/06;C03C3/087;C03B37/022
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐堿性能優(yōu)異的耐堿玻璃纖維及其制造方法，具體涉及一種以高爐礦渣-粉煤灰為原料的耐堿玻璃纖維組合物、耐堿玻璃纖維及耐堿玻璃纖維的制備方法。

背景技術(shù)

高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣。每生產(chǎn)1t生鐵排放出0.25t~1.2t高爐礦渣，其排放量隨著礦石品位和冶煉方法不同而變化。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，高爐礦渣排量日益增多。據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)高爐礦渣堆積近15×10⁷t，占地約1000km²，而且這一數(shù)字還在呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。為了處理這些廢渣，國(guó)家每年花費(fèi)巨額資金修筑排渣場(chǎng)，浪費(fèi)大量人力物力。因此，高爐礦渣的綜合利用非常重要。現(xiàn)階段主要的利用方式有生產(chǎn)水泥、混凝土、礦渣磚瓦和砌塊，另外礦渣碎石主要用于公路、機(jī)場(chǎng)、地基工程、鐵路道碴、混凝土骨料和瀝青路面等。

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。根據(jù)中國(guó)燃用煤的情況，燃用1t煤約產(chǎn)生250kg~300kg粉煤灰。大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣；若排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害。現(xiàn)階段主要的利用方式有作水泥生產(chǎn)的原料或混合材、用于筑路和回填、回收鐵精、回收煤炭、生產(chǎn)農(nóng)業(yè)肥料等。

總結(jié)以上可知，現(xiàn)階段這些固廢物主要是簡(jiǎn)單的用在水泥、混凝土、砌塊和道路鋪墊、回填等方面。這些利用方式比較粗淺，所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較小，還會(huì)帶來(lái)二次污染。因此，開(kāi)發(fā)這些工業(yè)固廢物的高附加值的利用方式具有很高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

耐堿玻璃纖維自二十世紀(jì)六七十年代誕生以來(lái)，一直受到世界各國(guó)研究者和材料行業(yè)人員的重視，先后出現(xiàn)了英國(guó)的塞姆菲爾纖維、日本的旭硝子纖維、中國(guó)的ER13等各種耐堿玻璃纖維。但這些耐堿玻璃纖維中ZrO₂含量高，所使用的原料均為優(yōu)選的礦物原料，使其熔化，拉絲溫度以及生產(chǎn)成本較高。同時(shí)，隨著耐堿玻璃纖維應(yīng)用的不斷拓展，新的應(yīng)用方式在不斷的出現(xiàn)，市場(chǎng)迫切需求一種原料低廉、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的耐堿玻璃纖維。

高爐礦渣中主要的化學(xué)成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、MnO、FeO、S等，其中CaO、SiO₂、Al₂O₃合量占重量的90%以上。我國(guó)火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。這些組分是玻璃纖維的基礎(chǔ)組分，其中，CaO、MgO和鐵氧化物對(duì)提高玻璃纖維的耐堿性有積極作用。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，以高爐礦渣-粉煤灰為原料的耐堿玻璃纖維組合物并由其制備耐堿玻璃纖維纖維具有可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種以高爐礦渣摻加粉煤灰作為原料的耐堿玻璃纖維組合物、耐堿玻璃纖維及耐堿玻璃纖維的制備方法。該耐堿玻璃纖維組合物及其纖維具有優(yōu)異的耐酸堿性，作為玻璃纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料或其他耐蝕性材料是有用的。同時(shí)，使高爐礦渣和粉煤灰又有了新的利用途徑和空間。

本發(fā)明通過(guò)合理的調(diào)節(jié)高爐礦渣、粉煤灰、石英粉、生石灰和純堿、鋯英粉等原料的比例作為玻璃組合物，進(jìn)而成為玻璃組成，能夠很好地解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種耐堿玻璃纖維組合物，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比的原料：高爐礦渣20~66%、粉煤灰0~15%、石英粉20~50%、生石灰0~17%。

進(jìn)一步地，上述耐堿玻璃纖維組合物，還包括有原料鋯英粉和純堿，原料質(zhì)量百分比組成為：高爐礦渣0~66%、粉煤灰0~15%、石英粉20~50%、生石灰0~17%、鋯英粉0~20%、純堿0~25%。

所述的高爐礦渣為經(jīng)過(guò)預(yù)處理的高爐礦渣，處理方式為：預(yù)均化，粉磨，過(guò)200目篩，混合均化，并在600～900℃的空氣氣氛下處理2～3h。

所述的粉煤灰為經(jīng)過(guò)預(yù)處理的高爐礦渣，處理方式為：預(yù)均化，混合均化，并在600～900℃的空氣氣氛下處理2～3h。