CN102898029A - 以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方及方法 - Google Patents

以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用工业废渣制备玻璃棉的配方及其生产工艺，所用工业废渣为酸洗硼镁渣、硅锰钢渣以及碎玻璃等。所制造的玻璃棉是用酸洗硼镁渣（20～40wt％），硅锰钢渣（3~20wt%）、碎玻璃和其他原料经配料、混合、熔制、离心成型、施胶、集棉、固化而成。产品主要成分（质量百分比）为：SiO2（50～65%），B2O3(3～6%)，Fe2O3（0.5～2.5％），Al2O3（1～5％），CaO(5～12%)，MgO（4.5～11.5%），Na2O+K2O(14～18%)，Mn2O3（0.2～2.5%）。发明充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用，产品具有良好的物理和化学性能，有很好的保温隔热效果。产品可制成各类管材、棉毡和板材，可广泛应用于各种建筑、化工设备和管道的保温隔热等。

Description

以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方及方法
 
技术领域
本发明属于玻璃纤维棉保温材料领域，涉及以工业废渣和碎玻璃为主要原料生产含碱玻璃棉的配方和工艺。特别涉及以硫酸法处理硼镁矿提取硼和镁后剩余的废渣——酸洗硼镁渣、和冶炼硅锰钢的废渣——硅锰钢渣作为主要原料生产玻璃棉的技术领域。
背景技术
玻璃棉制品由于具有良好的保温隔热性能、不燃性以及耐久性而广泛应用于建筑保温、冷库和冷藏设备保温、石油和化工设备以及管道的保温隔热等。玻璃棉制品由于具有聚氨酯和苯板等高分子保温材料所不具备的优良性质，收到越来越大的关注。一般地玻璃棉生产是以石英砂（或硅石粉），长石，石灰石，白云石，硼砂，纯碱和碎玻璃为主要原料，经高温熔制和离心成细纤维，再经过施胶、集棉和固化而成。由于原料中使用了价格较高的硼砂，使玻璃棉制品的成本相对较高。
高炉炉渣、矿渣、粉煤灰等工业废渣一般都含有SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO等氧化物，可以用于玻璃制造工业。但是到目前为止，国内外的研究主要集中在利用矿渣制造微晶玻璃等方面。如重庆市硅酸盐研究所用含钛的炉渣制微晶制品（申请号为89105864.8的中国专利），重庆建筑工程学院利用废铬渣制造出微晶玻璃建筑饰面板（ZL 90106159.X），武汉理工大学利用黄磷炉渣、钽铌尾矿制造除了微晶玻璃制品（申请号为200610019268.5的中国专利）。王志强等利用酸洗硼渣制备了微晶玻璃等（玻璃与搪瓷，1999，27卷3期：9）。王志强等利用锰铁渣制备了用于建筑装饰的微晶玻璃制品（ZL 200910187259.0）。而利用各种工业废渣制造玻璃棉制品的报道还很少。尤其是同时利用酸洗硼镁渣和硅锰钢渣作主要原料生产玻璃棉的研究与投产尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用工业废弃物酸洗硼渣、硅锰钢渣为主要原料制备玻璃棉的配方及工艺。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：用酸洗硼渣、硅锰钢渣、碎玻璃和其它粉料为原料，其质量百分配比为：    
酸洗硼镁渣                                           20～40
硅锰钢渣                                              3～20
碎玻璃                                               30～50
纯碱                                                      5～20
硅石粉                           0~10
硼镁矿粉                         0~10
硼砂                             0～5
还原剂                           1~2
其中：所用的还原剂为碳粉或煤粉，加入还原剂的目的是为了将S6+还原成S2-，避免高温时SO2逸出造成污染。 酸洗硼渣、硅锰钢渣的化学组成如表1和表2。
表1、酸洗硼渣的化学组成的质量百分比：
Figure 113409DEST_PATH_IMAGE001
所述IL为烧失量。
表2、硅锰钢渣的化学组成的质量百分比
Figure 380442DEST_PATH_IMAGE002
其制备工艺步骤为：
       1）配料：将酸洗硼渣和硅锰渣用对辊粉碎，过四十目筛，根据酸洗硼渣、硅锰钢渣、碎玻璃及其它原料化学组成分析和确定的玻璃组成，按质量百分比配料；
       2）混合：将酸洗硼渣、硅锰钢渣和其它粉料配合料采用机械混合机混合均匀；再将粒度为20~40mm的碎玻璃混入料中；
       3）熔制：玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，投料温度1200℃，熔制温度1420~1480℃；
       4）成形：滴料温度1080~1200℃，离心头温度 950~1050℃，离心头转速2800~3500转，拉伸风压力0.03~0.05Mpa，布棉风压力0.015~0.020Mpa；
5）施胶集棉；
    6）固化：在网带式固化炉中180~200℃下固化；
    7）裁装。
用酸洗硼渣、硅锰钢渣生产玻璃棉酸洗硼渣、硅锰钢渣玻璃棉的主要成分及质量百分比组成如表3。
表3、用酸洗硼渣、硅锰钢渣生产玻璃棉的主要成分及质量百分比组成：
Figure 641659DEST_PATH_IMAGE003
所制造的玻璃棉具有良好的物理性能和化学性质，其纤维直径为3~7μm，平均渣球率小于0.3%，密度为10~60Kg/m3，导热系数为0.035~0.055，憎水率>99%。
本发明突出的特点是：以酸洗硼渣、硅锰钢渣及其它粉料为主要原料采用熔融离心法来制备玻璃棉，工艺简单。本发明中酸洗硼渣、硅锰钢渣总量可达到50%左右，充分利用了工业废弃物，并且有效的降低了原料费用。本发明的玻璃棉具有良好的物理和化学性能，有很好的保温隔热效果。产品可制成各类管材、棉毡和板材，可广泛应用于各种建筑、化工设备和管道的保温隔热等。    
附图说明
       图1、本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
      原料配方见表4，原料化学组成见表5，计算的玻璃棉化学组成见表6。
表4、实施例1的原料配方(kg)：
Figure 310538DEST_PATH_IMAGE004
表5、各种原料质量百分组成：
Figure 867684DEST_PATH_IMAGE005
表6、实施例1的玻璃棉成分表（质量百分比）：
Figure 684330DEST_PATH_IMAGE006
*S2-未做计算。
制备工艺：
       1）根据表4配方，按质量百分比配料；
       2）混合：将酸洗硼渣、硅锰钢渣和其它粉料配合料采用机械混合机混合均匀；再将粒度为20~40mm的碎玻璃混入料中；
       3）熔制：玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，投料温度1200℃，熔制温度1450℃；
       4）成形：滴料温度1160℃，离心头温度 1050℃。离心头转速3400转，拉伸风压力0.04Mpa，布棉风压力0.020Mpa；
5）施胶集棉；
    6）固化：在网带式固化炉中180℃下固化；
    7）裁装。
性能测试方法：
       1、纤维直径：采用研究级蔡司偏光显微镜（Axioskop 40 pol）测试；
       2、表观密度：按GB/T5480.3-1985标准测定；
       3、渣球率：按GB/T5480.5-1985标准测定；
4、导热系数：采用YBF-3型导热系数测定仪测定；
5、憎水率：按GB/T10299标准测试。
测试结果：
       1、平均纤维直径：6.8μm；
       2、表观密度：52kg/m3；
       3、渣球率：0.2%；
4、导热系数： 0.042；
5、憎水率：99.6%。
实施例2
      原料配方见表7，计算的玻璃棉化学组成见表8。
表7、实施例2的原料配方(kg)：
Figure 421342DEST_PATH_IMAGE007
表8、实施例2的玻璃棉成分表（质量百分比）：
*S2-未做计算。
制备工艺：
       1）根据表7配方，按质量百分比配料；
       2）混合：同实施例1；
       3）熔制：玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，投料温度1200℃，熔制温度1450℃；
       4）成形：滴料温度1180℃，离心头温度 1080℃。离心头转速3400转，拉伸风压力0.04Mpa，布棉风压力0.020Mpa；
5）施胶集棉；
    6）固化：在网带式固化炉中180℃下固化；
    7）裁装。
性能测试方法：
    同实施例1.
测试结果：
       1、平均纤维直径：6.4μm；
       2、表观密度：48kg/m3；
       3、渣球率：0.15%；
4、导热系数： 0.04；
5、憎水率：99.6%。
实施例3
原料配方见表9，计算的玻璃棉化学组成见表10。
 
表9、实施例3的原料配方(kg)：
Figure 499205DEST_PATH_IMAGE009
表10、实施例3的玻璃棉成分表（质量百分比）：
Figure 319261DEST_PATH_IMAGE010
*S2-未做计算。
制备工艺：
       1）根据表9配方，按质量百分比配料；
       2）混合：同实施例1。
       3）熔制：玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，投料温度1200℃，熔制温度1460℃；
       4）成形：滴料温度1180℃，离心头温度 1060℃。离心头转速3400转，拉伸风压力0.04Mpa，布棉风压力0.020Mpa；
5）施胶集棉；
    6）固化：在网带式固化炉中180℃下固化；
    7）裁装。
性能测试方法：
    同实施例1.
测试结果：
       1、平均纤维直径：5.8μm；
       2、表观密度：48kg/m3；
       3、渣球率：0.12%；
4、导热系数： 0.038；
5、憎水率：99.5%。

Claims (7)

1.以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方，其特征在于原料品种及质量百分配比为：
酸洗硼镁渣                         20～40
硅锰钢渣                               3～20
碎玻璃                             30～50
纯碱                                   5～20
硅石粉                           0~10
硼镁矿粉                         0~10
硼砂                             0～5
还原剂                           1~2。
2.根据权利要求1所述的以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方，其特征在于所用酸洗硼渣、硅锰钢渣的主要组成的质量百分比为：
SiO2                         28.0～40.0
B2O3                     5.0~10.0
Fe2O3                        2.0～6.0
Al2O3                        2.0～8.0
CaO                      5～10.0
MgO                      10.0～25.0
Na2O                     0.5～2.0
SO3                      3.0～8.0
烧失                        5.0～10.0。
3.根据权利要求2所述的以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方，其特征在于所用硅锰钢渣的主要组成的质量百分比为
SiO2                         40.0～50.0
Fe2O3                        0.2～1.0
Al2O3                        7.0～10.0
CaO                      18.0～30.0
MgO                      2.0～8.0
 Mn2O3                   4.0～12.0。
4.根据权利要求1所述的以酸洗硼镁渣、硅锰钢渣为原料制造玻璃棉的配方，其特征在于：所述的还原剂为煤粉或碳粉。
5.如权利要求1所述的利用酸洗硼渣、硅锰钢渣作原料生产玻璃棉的方法，其特征在于：其制备工艺步骤为：
1）配料：将酸洗硼渣和硅锰渣用对辊粉碎，过四十目筛；根据酸洗硼渣、硅锰钢渣、碎玻璃及其它原料化学组成分析和确定的玻璃组成，按质量百分比配料；
2）混合：将酸洗硼渣、硅锰钢渣和其它粉料配合料采用机械混合机混合均匀；再将粒度为20~40mm的碎玻璃混入料中；
3）熔制：玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，投料温度1200℃，熔制温度1420~1480℃；    
4）成形：滴料温度1080~1200℃，离心头温度 950~1050℃，离心头转速2800~3500转；
5）施胶与集棉；
6）固化：在网带式固化炉中180~200℃下固化；
7）裁装。
6.根据权利要求5所述的利用酸洗硼渣、硅锰钢渣作原料生产玻璃棉的方法，其特征在于：所述玻璃在蓄热式马蹄焰池窑中熔制，熔制温度1420~1480℃，成形滴料温度1080~1200℃；其纤维直径为3~7μm，平均渣球率小于0.3%；密度为10~60Kg/m3，导热系数为0.035~0.055。
7.   如权利要求利用酸洗硼渣、硅锰钢渣作原料生产玻璃棉，其特征在于主要成分为SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、 Fe2O3和Mn2O3，各成分质量百分比如下：
SiO2                        50.0～65.0
  B2O3                    3.0～6.0
Al2O3                      1.0～5.0
 CaO                      5～12.0
 MgO                     4.5～11.5
 Na2O+K2O            14.0～18.0 
Fe2O3                    0.5～2.5
Mn2O3                   0.2～2.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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