CN103043895A

CN103043895A - 制备矿物棉的方法

Info

Publication number: CN103043895A
Application number: CN2012105902455A
Authority: CN
Inventors: 黎敏; 唐续龙; 马明生; 尉克俭; 邬传谷
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-29
Also published as: CN103043896B; CN103043895B; CN103043896A

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：将红土镍矿、铝供体和还原剂进行电炉冶炼，以便得到镍铁合金和液态红土镍矿冶炼渣；以及将所述液态冶炼渣进行制丝，以便得到所述矿物棉。利用该方法，可以有效提高制备矿物棉的效率和品质，以及进一步提高红土镍矿的资源化利用程度和产品的附加值。

Description

制备矿物棉的方法

技术领域

本发明涉及制备矿物棉的方法。

背景技术

红土镍矿是由含镍的岩石风化、浸淋、蚀变、富集而成的，是由含铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石。红土镍矿是一种重要的镍源，具有资源丰富、勘探与开采成本低、冶炼工艺逐渐成熟的优势。但电炉冶炼红土镍矿生产镍铁产生大量的冶炼渣，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，因此可以直接采用红土镍矿制备矿物棉，能够充分利用红土镍矿冶炼渣的同时降低了矿物棉的生产成本和能耗。

然而，目前对于制备矿物棉的方法，仍有待改进。

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红土镍矿制备矿物棉的方法。

根据本发明的实施例，该制备矿物棉的方法包括下列步骤：将红土镍矿、铝供体和还原剂进行电炉冶炼，以便得到镍铁合金和液态红土镍矿冶炼渣；以及将得到的液态冶炼渣进行制丝，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，所述红土镍矿、铝供体和还原剂的重量比例为：100:5-30:5-25。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1-100mm。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、煤矸石和粉煤灰中的至少一种。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，所述电炉冶炼采用功率为10000kW-30000kW的冶炼电炉，并且在1350-1550摄氏度下进行所述电炉冶炼4-8小时。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，在进行所述制丝之前，将所述液态冶炼渣排放至保温炉中静置。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，在制丝过程中加入粘结剂。由此，粘结剂在矿棉制品表面形成一层光滑柔韧的保护层，增强了纤维的抗水性；改善了制品外观，防止因纤维裸露而刺伤人，改善了后续施工的劳动条件；降低制品在运输和施工过程中的破损率，进而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。

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，仅用于解释本发明，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：电炉冶炼

根据本发明的实施例，在该步骤中，将红土镍矿、铝供体和还原剂进行电炉冶炼，由此可以得到液态的镍铁合金和液态的红土镍矿冶炼渣。由于镍铁合金和冶炼渣的密度不同，因而可以容易形成分层，从而可以方便地通过现有手段对二者进行分离。

根据本发明的实施例，可以用于制备矿物棉的原料即红土镍矿的类型并不受特别限制。根据本发明的实施例，优选采用地铁高镁型的红土镍矿，主要成份为：Ni：1.0-3.0wt%，Fe：10-25wt%，MgO：15-35wt%，SiO₂：30-50wt%。由此，可以进一步提高由红土镍矿制备矿物棉的效率和所得到矿物棉的品质。

另外，根据本发明的实施例，制备矿物棉所用原料红土镍矿、铝供体和还原剂的重量比例并不受特别限制。根据本发明的具体实施例，具体重量比例可以为：100:5-30:5-25。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。

根据本发明的实施例，在将原料进行混合之前，可以将所采用的原料进行粉碎，例如可以将铝供体例如铝土矿、煤矸石和粉煤灰的至少一种进行粉碎至粒度为1-100mm，红土镍矿为75微米以下的细小精矿。进而，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，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5重量%。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。进而，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，常规红土镍矿电炉冶炼所产生的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%。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，例如通过在未经冶炼的红土镍矿中添加铝供体，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，通过采用加入铝供体，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，将红土镍矿、铝供体和还原剂进行冶炼所用的电炉并不受特别限制，例如根据本发明的实施例，可以采用功率为10000kW-30000kW的冶炼电炉，由此，可以进一步降低制备矿物棉的耗能，提高制备矿物棉的效率。根据本发明的实施例，电炉冶炼的温度和时间并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，将红土镍矿、铝供体和还原剂在1350-1550摄氏度下进行电炉冶炼4-8小时。由此，可以在降低制备矿物棉的能耗的同时，进一步提高制备矿物棉的效率，进而提高所得到矿物棉的品质，甚至可以达到符合岩棉的质量要求。

S200：制丝

根据本发明的实施例，在该步骤中，将前述电炉冶炼步骤中所得到的液态冶炼渣进行制丝，由此，可以得到矿物棉。

如前所述，在电炉冶炼步骤中将铝供体与红土镍矿和还原剂混合后进行冶炼，由于加入了适量的铝供体，降低了所得到的电炉冶炼渣的熔点，提高了其粘度，例如，熔点可以降低至1250-1450摄氏度，粘度达到1.5-3.0Pa·s。由此，可以通过常规的制丝手段，以所得到的液态冶炼渣作为原料，有效地获得矿物棉，并且该方法能够有效的提高所得到矿物棉的品质，甚至可以达到符合岩棉的质量要求。

根据本法发明的具体实施例，可以在制丝过程中加入粘结剂。从而进一步提高冶炼渣的粘度。由此，可以进一步提高制备矿物棉的效率，进而提高所得到矿物棉的品质，甚至可以达到符合岩棉的质量要求。这里所使用的表达方式“在制丝过程中加入粘结剂”应做广义理解，其即可以是在在进行制丝之前，将粘结剂与冶炼渣混合，也可以是在制丝设备的运转过程中，逐步加入粘结剂。

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，制丝是非常成熟的技术，关于制丝的手段，可以采用任何已知的制丝方法和设备。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。

根据本发明的具体实施例，在得到液态的电炉冶炼渣之后，在进行制丝之前，可以对所得到的电炉冶炼渣进行静置，根据本发明的实施例，将液态冶炼渣进行静置的时间并不受特别限制，例如根据本发明的具体示例静置的时间可以为2-4小时。由此，可以提高所得到矿物棉的品质，甚至可以达到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

1）原料：低品位红土镍矿

原料成分：SiO₂：30wt%、Al₂O₃：5wt%、MgO：15wt%、CaO：0.5wt%、FeO_n：40wt%、Ni：1.5wt%

粉煤灰成分：SiO2：55.2wt%、Al₂O₃：20.8wt%、MgO：0.8wt%、CaO：3.3wt%、Fe₂O₃：2wt%

2）将原料15t，配入焦炭800kg，粉煤灰2.25t混合均匀后在15000kW的电炉中还原融化，控制炉温在1450-1550℃，4h以后从渣口放出炉渣，从镍铁口放出镍铁合金。将得到炉渣在10000kW的电炉中静置2h后采用多滚离心机制丝。

3）取样分析结果如下：

炉渣成分：SiO₂：49wt％、Al₂O₃：14wt％、MgO：19wt％、CaO：1wt%、FeO：19wt%、Ni：0.15wt%；

测试粘度：2.54Pa·s（1300℃）、1.23Pa·s（1400℃）、0.64Pa·s（1500℃）；

镍铁中镍品位为6.9wt%；

纤维的平均直径为6.3微米。

由实验结果可知，利用本发明制备矿物棉的方法，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，制备的矿物棉纤维品质得到显著提高，其平均直径达到6.3微米，基本达到岩棉的质量标准。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种制备矿物棉的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

将红土镍矿、铝供体和还原剂进行电炉冶炼，以便得到镍铁合金和液态红土镍矿冶炼渣；以及

将所述液态冶炼渣进行制丝，以便得到所述矿物棉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红土镍矿、铝供体和还原剂的重量比例为：100:5-30:5-25。

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1-100mm。

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、煤矸石和粉煤灰中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铝土矿、煤矸石和粉煤灰的至少一种的铝含量为20-55重量%，镁含量为至多5重量%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电炉冶炼采用功率为10000kW-30000kW的冶炼电炉，并且在1350-1550摄氏度下进行所述电炉冶炼4-8小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述制丝之前，将所述液态冶炼渣排放至保温炉中静置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在制丝过程中加入粘结剂。