[發明專利]一種利用電爐熔分海綿鐵渣直接制備的巖棉及其制備方法

有效

• 申請號: 201911038308.4
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110818244B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王習東;陳子威;王昊;陳為彬;劉麗麗
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C03B37/00
• 分類號: C03B37/00;C03C13/06;C04B26/04;C04B26/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及資源綜合利用領域和無機非金屬材料制備領域，尤其涉及一種利用電爐熔分海綿鐵渣直接制備的巖棉及其制備方法；利用電爐熔分海綿鐵渣直接制備巖棉的方法，不需要添加任何改質劑，所述海綿鐵渣的酸度系數大于1.5，所述海綿鐵渣包含6～13％的FeO；優選所述海綿鐵渣為以海綿鐵為原料進行電爐煉鋼的爐渣；本發明直接利用熱態的海綿鐵渣制備巖棉，將工藝利用熱和回收熱相結合，節省了熔體加熱、離心成纖和巖棉固化環節的能量消耗，大幅度降低了巖棉的生產成本。本發明不僅實現了電爐煉鋼的爐渣的高效率能質耦合利用，達到鋼鐵冶金行業節能減排的目的，而且創造性地將海綿鐵渣不經調質直接用于巖棉的制備，具有顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及資源綜合利用領域和無機非金屬材料制備領域，尤其涉及一種利用電爐熔分海綿鐵渣直接制備的巖棉及其制備方法。

背景技術

海綿鐵是鐵精礦或優質鐵礦石在低于熔化溫度以下被還原所得到的產物，又稱直接還原鐵。直接還原鐵工藝根據還原劑類型可分為氣基直接還原和煤基直接還原兩種。在還原速度、產品質量、能耗和環境效益等方面，氣基直接還原比煤基直接還原有無可比擬的優勢。氣基直接還原工藝主要以天然氣和煤制氣等為還原氣。由于被還原的鐵礦石或鐵精礦球團多孔疏松，密度低，形似海綿，故稱海綿鐵。海綿鐵是一種優質的電爐煉鋼原料，可直接或與廢鋼混合進入電爐生產優質鋼產品。在電爐中，海綿鐵煉鋼前后經歷兩個過程，前期渣鐵熔化分離與還原，產生熔渣與鐵水，后期深度熔煉除雜產生合格鋼水。由于海綿鐵中含有較多脈石，故在前期渣鐵熔化分離時產生大量高溫熔渣，特別是難選鐵礦石直接還原所得的海綿鐵，在電爐煉鋼前期產生的熔渣更多。熔渣成分主要來源于海綿鐵中的酸性脈石和未還原的殘留鐵氧化物。

巖棉是一種無機纖維材料，廣泛應用于保溫保冷工程。其傳統原料是玄武巖和輝綠巖；由于自然資源的逐漸匱乏和開采活動導致的環境破壞，同時為了降低生產成本，利用工業廢棄物作為替代原料生產巖棉成為研究的重要方向。中國專利文件CN108129030A公開了處理赤泥熔渣的方法，具體公開了利用赤泥熔渣、白云石、硅石和含碳原料通過噴吹成纖獲得巖棉纖維的方法；中國專利文件CN104671657A公開了硅氧化制取巖棉熔體聯合產合金鋼液的方法，具體公開了一種利用廢硅中的硅原料、碳化硅中的硅元素和碳元素制備高酸度值的巖棉纖維用巖棉熔體；中國專利文件CN108585468A公開了一種以硅尾礦為原料制備巖棉的方法，具體公開了一種利用硅尾礦和高溫煉鐵水渣等原料在離心機作用下制備巖棉纖維的方法。但是上述專利文件在利用工業廢棄物作為原料制備巖棉時，通常在高溫熔渣中添加相當比例的冷態改質劑，即消耗大量額外熱能又調質工藝復雜；傳統的高溫熔渣如高爐渣等酸度系數太低，甚至很難通過熱態調質將成分控制在適合制備巖棉的范圍內，因此，利用傳統工業熔渣制備酸度系數更低的礦渣棉研究較多。但是，礦渣棉在耐水性、耐熱度、耐腐蝕性等方面，性能遠遠不及巖棉。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種利用電爐熔分海綿鐵渣直接制備巖棉的方法；利用電爐熔分海綿鐵渣直接纖維化制備巖棉，不需要添加任何改質劑，工藝簡單、操作簡便，實現了海綿鐵渣的熱質耦合利用，對于鋼鐵行業節能減排發展戰略具有重要意義。

具體而言，所述海綿鐵渣的酸度系數大于1.5，包含6～13％的FeO；優選所述海綿鐵渣為以海綿鐵為原料進行電爐煉鋼的爐渣。

本發明利用電爐煉鋼的爐渣(即熱態的海綿鐵渣)，即能夠為鋼鐵工業的清潔生產提供技術支持，又能夠大幅度降低巖棉的生產成本，解決了巖棉生產中能耗高的問題，提高了巖棉產品的綠色度。

海綿鐵渣中的主要成分來源于海綿鐵中酸性脈石和未還原的殘留鐵氧化物；進一步的，以質量百分比計，所述海綿鐵渣主要包含如下成分：

其中，海綿鐵渣的酸度系數