CN104496167A - 一种粒状棉用调质料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粒状棉用调质料及其制备方法。该粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为5-80%，长石为1-90%，天然碱为0.5-5%，锰矿渣为0.5-3%。该粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。本发明具有成本低廉，原料易于获取、加工；且调质效果显著，制备的粒状棉高温熔体玻璃态良好，成纤率高，成纤品质佳，酸度系数可调等特点。

Description

一种粒状棉用调质料及其制备方法

技术领域

本发明涉及矿棉生产技术领域，具体涉及一种粒状棉用调质料及其制备方法。

背景技术

能源在自然资源中占有重要地位，随着经济的发展，能源需求量将大幅度增加，能源供需矛盾将更加突出，节能减排技术成为世界各国的研究热点。当前，我国能源形势严峻，产品能耗指标过高；因此节能工作将更加受到重视，第十届全国人民代表大会第四次会议决定批准的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中明确“十一五”时期要实现人均国内生产总值比2000年翻一番，以及单位国内生产总值能耗降低20%左右的要求，同时提出要大力发展节能环保的绝热材料；明确了城镇新建建筑实现节能50%的要求；而作为“环境协调材料”的矿棉等保温材料是实现节能、环保的研究热点技术之一。

粒状棉是我国工业和建筑业重要的保温（保温、保冷）隔音材料。粒状棉是以冶金渣、矿渣为主要原料，添加适量的添加剂，经配料、成型、干燥等工序加工而成的。从20世纪80年代起发展成为颇具规模的产业。粒状棉具有质轻、导热系数小、不燃烧、防蛀、价廉、耐腐蚀、化学稳定性好、吸声性能好等特点，广泛用于各种工业、民用建筑等，如宾馆、饭店、剧场、商场、办公场所、播音室、演播厅，计算机房等。该产品能改善室内音质，降低噪音，改善生活环境和劳动条件，同时，该产品的不燃性能佳，能满足建筑设计的防火要求。

粒状棉在制备的过程中，需要在矿渣（高炉热态熔渣1400-1600℃）中添加一定量的调质料（调质料大致占粒状棉组成质量百分比为10-20%）改善其理化性能，使高温熔体满足粒状棉制备的品质要求。目前这方面的研究有限，现有的调质料通常由长石与硅砂、玄武岩、白云石中的一种或几种混合组成，但该调质料的调质效果一般，尤其是在改善粒状棉高温熔体内部的气泡、条纹等缺陷，以及玻璃化的生成能力，熔体成纤率，成纤纤维品质（纤维长度短）等方面的调质效果不佳。因此本发明公布了一种粒状棉用调质料及其制备方法，该调质料配比具有成本低廉、原料易于加工及获取，调质效果优异的特点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种粒状棉用调质料及其制备方法，其不仅具有成本低廉，原料易于获取、加工，可有效降低调质料生产成本；而且调质效果显著，制备的粒状棉高温熔体玻璃态良好，成纤率高，成纤品质佳，酸度系数可调等特点，可满足多样化的市场需求。

本发明的技术方案是：

一种粒状棉用调质料，其特征是，其原料组成质量百分比为：

粉煤灰                         5-80%；

长石                           1-90%；

天然碱                          0.5-5%；

锰矿渣                          0.5-3%；

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

粒状棉制备过程中，在高炉渣中加入调质料的目的之一是为了调整粒状棉的酸度系数，高炉渣的酸度系数约为1.0，为了满足粒状棉酸度系数的要求，需要加入酸性氧化物，主要是SiO₂和Al₂O₃来调节，使粒状棉的酸度系数大于1.1，从而满足粒状棉对酸度系数的要求。同时，调质料的引入有利于降低高炉渣的熔点、使其高温粘度和高温电阻降低，强化高炉渣的澄清和均化过程，促进其玻璃化的形成，有利于实现粒状棉所需熔体的顺利熔化，且有效的降低了熔化过程中的能耗。

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加；大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，并且其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害；而粉煤灰的主要氧化物组成恰好为：SiO₂、Al₂O₃，其他为少量的FeO、CaO、TiO₂等，其中SiO₂、Al₂O₃组分有利于提高粒状棉制品的酸度系数，因而本方案选用粉煤灰作为粒状棉用调质料的主要原料之一，不仅有利于提高粒状棉制品的酸度系数，而且有利于废渣（粉煤灰）利用，保护环境，实现了固废资源的可循环利用，且达到了粉煤灰高附加值利用的目的；相对于粉煤灰作为混凝土的掺合料，粒状棉的价格是混凝土20-30倍，具有积极的意义，将引领相关固废产业的升级、转型。

长石资源丰富，是由硅氧四面体组成架状构造的钾、钠、钙铝硅酸盐矿物。长石的熔点在1100—1300℃之间，化学稳定性好，在与石英及铝硅酸盐共熔时有助熔作用，并可降低烧成温度。长石含Al₂O₃高，铁质含量低，且比氧化铝易熔，不但熔融温度低而且熔融范围宽，主要用来提高玻璃配料中的氧化铝含量，可以降低粒状棉生产中的熔融温度和增加碱含量，以减少碱的用量。此外，长石熔融后变成粒状棉的过程比较缓慢，结晶能力小，可以防止在粒状棉形成过程中析出晶体而破坏制品，长石还可以用来调节粒状棉的粘性。

天然碱是一种蒸发盐矿物，为水合碳酸氢钠，它呈纤维状或柱状块，灰或黄白色或无色，具有玻璃光泽。我国已发现天然碱矿产地有152处，储量近4亿吨，资源丰富。本方案的粒状棉用调质料中选用天然碱主要是为了引入天然碱中的Na₂CO₃和Na₂SO₄等低熔点物质。Na₂CO₃和Na₂SO₄具有促进高炉渣玻璃化，降低熔点的作用，减少粒状棉高温熔体内部的气泡、条纹等缺陷，有效的降低了粒状棉高温熔体的粘度，同时增大了玻璃化的生成能力；而且钠离子的引入对粒状棉制备过程中的电极加热时热传导也是非常有利的，可以提高电极的加热效率。因而本方案的粒状棉用调质料中选用天然碱不仅制作成本低廉，原料易于获取、加工；而且调质效果显著，制备的粒状棉高温熔体玻璃态良好，矿棉成纤率高；高温熔体内部的气泡、条纹等缺陷，成纤品质好。

锰矿渣是冶炼锰钢生铁时产生的一种含锰量较高的矿渣。本方案的粒状棉用调质料中选用锰矿渣主要是为了在粒状棉高温熔体中增加锰离子，这有利于增加粒状棉纤维长度，提高粒状棉的成纤率，改善了粒状棉的品质。

因而本方案的粒状棉用调质料不仅具有成本低廉，原料易于获取、加工，可有效降低调质料生产成本；而且调质效果显著，制备的粒状棉高温熔体玻璃态良好，成纤率高，成纤品质佳，酸度系数可调等特点，可满足多样化的市场需求。

作为优选，所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

作为优选，所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

作为优选，所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

作为优选，粒状棉用调质料的组成质量百分比为：粉煤灰为50%，长石为43%，天然碱为4.5%，锰矿渣为2.5%。

作为优选，粒状棉用调质料的粒度为40-100目。

粒状棉用调制料的粒度过大则不利于调制料的熔化，粒度过小则调制料在添加的过程中易于结团并漂浮在热态高炉渣表面，同时会产生扬尘污染；因而本方案的粒状棉用调质料的粒度为40-100目，这样不仅有利于调制料的熔化，而且调制料在添加的过程中不会结团并漂浮在热态高炉渣表面，避免产生扬尘污染。

作为优选，粉煤灰的烧失量小于10%。

作为优选，粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本方案的制备方法先将调质料中含量小的天然碱和锰矿渣混合均匀、制成混合料A；并将调质料中含量大的粉煤灰和长石混合均匀、制成混合料B；然后在后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料；这样不仅可以有效提高调质料的制备效率，而且制得的调质料中的各组分混合均匀性好。

本发明的有益效果是：

其一，本发明的粒状棉用调质料的各组分原料易于获取、加工，且成本低廉，有利于废渣利用，保护环境，实现了固废资源的可循环利用。

其二，调质料效果显著，制备的粒状棉高温熔体玻璃态良好，成纤率高，酸度系数可调等特点，可满足多样化的市场需求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：一种粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为50%，长石为43%，天然碱为4.5%，锰矿渣为2.5%。粒状棉用调质料的粒度为50-70目。粉煤灰的烧失量小于10%。粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本实施例中的长石，天然碱和锰矿渣均为粉末状。

应用本实施例的粒状棉用调质料制备的粒状棉的测试结果：酸度系数为大于1.14；纤维平均之间小于5μm；放射性合格。

实施例2：一种粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为57%，长石为35.6%，天然碱为4.8%，锰矿渣为2.6%。粒状棉用调质料的粒度为60-80目。粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本实施例中的长石，天然碱和锰矿渣均为粉末状。

应用本实施例的粒状棉用调质料制备的粒状棉的测试结果：酸度系数为大于1.17；纤维平均之间小于5μm；放射性合格。

实施例3：一种粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为70%，长石为25%，天然碱为3%，锰矿渣为2%。粒状棉用调质料的粒度为40-60目。粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

（2）依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本实施例中的长石，天然碱和锰矿渣均为粉末状。

应用本实施例的粒状棉用调质料制备的粒状棉的测试结果：酸度系数为大于1.16；纤维平均之间小于5μm；放射性合格。

实施例4：一种粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为40%，长石为55.5%，天然碱为2.5%，锰矿渣为2%。粒状棉用调质料的粒度为70-80目。粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

（2）依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本实施例中的长石，天然碱和锰矿渣均为粉末状。

应用本实施例的粒状棉用调质料制备的粒状棉的测试结果：酸度系数为大于1.25；纤维平均之间小于5μm；放射性合格。

实施例5：一种粒状棉用调质料，其原料组成质量百分比为：粉煤灰为35%，长石为60%，天然碱为3.5%，锰矿渣为1.5%。粒状棉用调质料的粒度为60-90目。粒状棉用调质料适用于应用在热态熔渣制备的粒状棉产品中。所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

一种粒状棉用调质料的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

（2）依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。

本实施例中的长石，天然碱和锰矿渣均为粉末状。

应用本实施例的粒状棉用调质料制备的粒状棉的测试结果：酸度系数为大于1.31；纤维平均之间小于5μm；放射性合格。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种粒状棉用调质料，其特征是，其原料组成质量百分比为：

粉煤灰                         5-80%；

长石                           1-90%；

天然碱                          0.5-5%；

锰矿渣                          0.5-3%；

所述的天然碱，其原料组成质量百分比为：Na₂CO₃为57-59%，Na₂SO₄为27-29%，NaCl为6-7%，SiO₂为5-6%，Fe₂O₃为0.01-0.1%。

2.根据权利要求1所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，所述的锰矿渣，其含有按质量百分比计的下述组份：MnO为45-50%，Al₂O₃为0.5-3%，Fe₂O₃为3-4%，CaO为1-2%，Na₂O为2.5-3.5%。

3.根据权利要求1所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，所述的粉煤灰，其含有按质量百分比计的下述组份：SiO₂为46-48%，Al₂O₃为27-28%，TiO₂为1-1.5%，FeO为5-6%，CaO为4-4.5%，MgO为0.5-1%，K₂O为1-1.5%，Na₂O为0.3-0.6%，MnO为0.01-0.1%，P₂O₃为0.1-0.5%，SO₃为1-1.5%。

4.根据权利要求1所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，所述的长石，其原料组成质量百分比为：SiO₂为62-63%，Al₂O₃为20-21%，K₂O为12-13%，Na₂O为2-3%，CaO为0.01-0.3%，MgO为0.01-0.2%，Fe₂O₃为0.01-0.2%。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，其组成质量百分比为：粉煤灰为50%，长石为43%，天然碱为4.5%，锰矿渣为2.5%。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，粒状棉用调质料的粒度为40-100目。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，所述粉煤灰的烧失量小于10%。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种粒状棉用调质料，其特征是，粒状棉用调质料适用于热态熔渣制备的粒状棉产品。

9.一种权利要求1所述的一种粒状棉用调质料的制备方法，其特征是，依次包括以下步骤：

（1）依质量百分比称取天然碱和锰矿渣，然后将天然碱和锰矿渣充分混合，制成混合料A；

依质量百分比称取粉煤灰和长石，然后将粉煤灰和长石充分混合，制成混合料B；

（2）依质量百分比称取混合料A和混合料B，然后将混合料A和混合料B充分混合，制成粒状棉用调质料。