CN105800943A - 一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维制备方法，本发明使用赤泥、高炉矿渣，并结合相应的玻璃纤维工业原料为原材料，经过合理的配料，混合，熔融，澄清均化，成型（拉丝），冷却等步骤制备出耐碱性能优良的耐碱玻璃纤维组合物，进而制备出原料低廉、熔融和成型温度低，易于生产，且耐碱性能优良的连续（或非连续）的耐碱玻璃纤维。本发明开发了一种处理赤泥和高炉矿渣的新方式，提高了它们的利用价值，变废为宝，有利于保护环境，同时，也会促进耐碱玻纤的推广使用。

Description

一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维制备方法
技术领域
本发明属于工业固体废弃物赤泥和高炉矿渣的合理化处理和耐碱玻璃纤维及其制品的技术领域，涉及一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维，以及一种利用赤泥和高炉矿渣制备耐碱玻璃纤维的方法。
背景技术
从铝土矿中提炼氧化铝后排出的固体废物称为赤泥，每生产1吨氧化铝要排出0.6~2.0吨赤泥，排放量随铝土矿品位和氧化铝生产方法而异。通常采用烧结法生产1t氧化铝产出赤泥约为1.6~1.8t；联合法为0.6~0.8t；拜耳法为1.1~1.2t。赤泥夹带的苛性碱液，是氧化铝厂主要的污染源。有的国家把赤泥排入海中，因含有碱等有害物质而污染海洋，危害渔业生产。有的在陆地堆放,占用农田，污染水系,干燥后随风飘扬，又污染大气。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物。这样的处理不但花费了大量资金，也占用和损坏了大量的土地河流。积极合理的办法是开展综合利用，目前，对赤泥的回收利用主要有制造水泥和钙硅肥料，且主要局限于一部分易于干燥、碱和铁含量较低的烧结法赤泥和联合法赤泥，拜耳法赤泥的应用仍然受到限制。
高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。每生产1t生铁时排放出0.25t~1.2t高炉矿渣，其排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化。随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣排量日益增多。据2015年统计高炉矿渣堆积近15×107t，占地约1000km2，而且这一数字还在呈增长趋势。为了处理这些废渣，国家每年花费巨额资金修筑排渣场，浪费大量人力物力。因此，高炉矿渣的综合利用非常重要。现阶段主要的利用方式有生产水泥、混凝土、矿渣砖瓦和砌块，另外矿渣碎石主要用于公路、机场、地基工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等。
由上可知，现阶段对赤泥的合理化利用还存在很大欠缺，亟待开发。对高炉矿渣的处理方式主要是用在水泥、混凝土、砌块和道路铺垫、回填等方面。这些利用方式比较粗浅，所创造的经济价值较小，还会带来二次污染。因此，在进一步开发这些工业废弃物的回收价值领域还有很大的潜力和空间。
随着材料家族的不断扩大，新型材料不断出现，传统材料不断更新，人们对材料的需求也在突飞猛进。质轻、抗折、抗裂、隔音、可塑性强的纤维增强水泥基复合材料（GRC）越来越受到人们的青睐。由于性能的改善，使水泥结构更薄、更轻而便于用于装饰上，如作为包覆建筑物外表的预制装饰板或内饰材料。因此，作为优选增强材料的耐碱玻璃纤维越来越受到世界各国研究者和应用工作者的重视。目前国内外已出现很多耐碱玻璃纤维配方和相应产品，如：英国的赛姆菲尔纤维、日本的旭硝子纤维、中国的ER13纤维，其耐碱性能比普通玻璃纤维有明显提高。但他们都有一个共同特点，就是其玻璃组合物中ZrO2含量高，所使用的原料均为优选的矿物原料，使其熔化，拉丝温度较高，生产成本较高，这些不足一直限制着耐碱玻璃纤维的生产和应用。
通过实验分析发现赤泥和高炉矿渣的成分和目前抗碱性较好的玄武岩纤维和耐碱纤维的成分较为相似，通过合理的调配和添加适量工业原料，制作出耐碱性能较好的玻璃纤维具有可行性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种以赤泥和高炉矿渣为原材料的玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及其制造方法。该发明不但可以提供一种高价值的回收利用赤泥和高炉矿渣的方法，还可以提供一种生产成本低，易于生产的耐碱玻璃纤维及其制备方法。
本发明是按如下所述的技术方案得以实现的：
一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：9~35%赤泥、15~40%高炉矿渣、25~50%石英粉、0~30%叶腊石、0~15%生石灰、0~20%锆英粉、0~9%Fe2O3、0.5~2%添加剂；所述的添加剂为纯碱和Li2CO3中的一种或两者的混合物。
所述赤泥为经过预处理的赤泥，处理方式为：晾晒，粉磨筛分，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2~3h。
所述高炉矿渣为经过预处理的高炉矿渣，处理方式为：预均化，粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2~3h。
一种由上述玻璃纤维组合物制得的，以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维，其特征在于，作为玻璃组成，以换算成氧化物的质量百分比，均含有以下成分：SiO248~62%、CaO5~20%、Al2O36~18%、MgO0.2~6%、ZrO20~14.5%、Li2O+Na2O+K2O0.5~6.5%、TiO20.01~2%，铁氧化物5~15%，其他0~0.5%。
所述的Li2O+Na2O+K2O为三者的合量，其中的Li2O、Na2O和K2O作为玻璃组成，分别在耐碱玻璃纤维中的质量百分比为Li2O0~1%，Na2O0.5~5%，K2O0~0.2%，其中“0”表示含量无限接近于0而不为0；
所述的铁氧化物包含FeO和Fe2O3两种氧化物。
所述其他为所使用原料不可避免引入的氧化物成分，包括P2O5、ZnO、MnO、Cr2O3、V2O5、SrO和硫化物等，其合计质量百分含量为0~0.5%，其中“0”表示所述氧化物的总质量无限接近于0而不为0；
所述的耐碱玻璃纤维组合物质量比值为C1=Al2O3/(FeO+Fe2O3)为0.6~2.7%，进一步优选C1=0.8~1.6%。
所述的SiO2的含量优选50~62%，进一步优选55~62%。
所述的CaO的含量优选5%~15%。
所述的Al2O3含量优选10~16wt%。
所述的MgO含量优选1~5%。
所述的ZrO2的含量优选5~13%。
所述的铁氧化物含量优选8~15%。
上述以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维具有以下性能的：取粒度0.2～0.3mm的耐碱玻璃纤维，80℃下于5wt%的NaOH水溶液中，浸泡168h，玻璃的质量失重率在3%以下，其耐碱性与赛姆菲儿玻璃相当。
一种上述以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料的预处理：采用均化场或均化库的方式对高炉矿渣进行预均化，然后将高炉矿渣进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2~3h；将赤泥在自然晒场晾晒5～10天，至可粉磨的干燥状态，采用均化场或均化库的方式进行预均化，之后进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h。
（2）将经过预处理的原料按照配比称料，混匀，放入耐火容器中，在1450～1550℃熔融3~5h得到均匀澄清的玻璃液，然后调节玻璃液温度到高于成型温度15～20℃，成型温度取玻璃液粘度为1000泊时的温度，通过漏板或喷射套管拉制或喷吹成直径≤30μm的纤维，再经过后处理，得到以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维。
步骤（2）中，所述的后处理为有机物涂敷和并束。
需要说明的是，高炉矿渣中主要的化学成分是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO、S等，其中中CaO、SiO2、Al2O3占重量的90%以上。另外，赤泥的主要化学成分为CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2，虽然随不同的铝土矿和生产方法，这些氧化物的含量存在一定的波动，但其主要成分变化不大。这些成分也是现有抗碱性能较好的玄武岩玻璃纤维和常规耐碱玻璃纤维的主要成分，这为本发明提供了很大的依据。本发明没有对赤泥和高炉矿渣的品种和成分进行严格的限定。虽然因其产地和生产方式的不同其成分波动较大，但是通过大量的实验发现，通过相应的均化、煅烧等预处理，合理的添加工业原料，严格的调整两者的含量，理论上均可以调配出适用于玻璃纤维的玻璃组合物。
SiO2作为硅酸盐玻璃中基本的网络骨架，起着稳定各组分的作用，对玻璃的性能具有重要的影响。它是保证玻璃的耐酸蚀性能和机械强度的主要因素，增加玻璃中SiO2的含量可以提高玻璃的耐酸性和机械强度。另一方面，如果过量的提高SiO2的含量，则玻璃的熔融温度和玻璃液粘度会变高，熔制比较困难，并且玻璃的耐碱性降低。本发明中SiO2的含量为48~62%，优选50~62%，进一步优选55~62%。如果SiO2含量小于48%则玻璃的机械性能和耐酸性不足，如果SiO2的含量大于62%，则熔融温度和粘度太高，也会加剧成型使用的贵金属漏板或套管的损伤，使更换频率变高，产品的成本大幅提高。
Al2O3是铝硅酸盐玻璃的网络中间体，在玻璃中加入少量的Al2O3可以大大降低析晶倾向提高玻璃的液相温度，同时还能提高玻璃的机械强度和耐久性，若Al2O3含量过高，会明显增加玻璃液的粘度，同时还会导致玻璃的析晶温度升高，造成玻璃的熔制和拉丝困难。本发明中所用高炉矿渣和赤泥中均含有较高Al2O3，在考虑充分利用这些固废物的前提下，经过严格的实验并结合玄武岩纤维的成分含有较高Al2O3，仍然具有良好的耐碱性能的事实，分析推测在同时含有Al2O3、Fe2O3（FeO）等氧化物，并符合一定比例时，会对耐碱性能有一定的积极影响。本发明确定玻璃组分中Al2O3含量为6~18%，其优化配方的含量为10~16wt%，如果Al2O3的含量高于18%，对玻璃的熔制性能和纤维的成型有不利影响。
本发明中含有铁氧化物（Fe2O3+FeO），这使得本发明的玻璃呈黑色，玻璃纤维产品呈金色，作为添加到水泥内部的增强材料和其他耐蚀功能材料，其颜色不会产生不利影响。合理含量的铁氧化物不仅能够降低玻璃液粘度和改善玻璃的析晶性能，同时，由于其水化产物很难离解，因此对提高玻璃制品的耐碱性能会产生有利影响。过高的铁氧化物含量会使玻璃液传热性降低，熔制困难，不易均化。本发明中控制铁氧化物含量在5~15%，优选8~15%。同时本发明中控制C1=Al2O3/(FeO+Fe2O3)为0.6~2.7%，进一步优选C1=0.8~1.6%。
CaO属碱土金属氧化物，在纤维玻璃中充当重要的网络修饰体，引入CaO主要是为了提高玻璃的耐碱性能、硬度和机械强度，并且可以降低玻璃液的粘度。过量的CaO会使玻璃的析晶性能增加。本发明中CaO的含量为5~20%，优选5%~15%。如果CaO含量小于5%则不能很好起到降低粘度的效果。CaO含量高于20%则使玻璃的析晶性能增大，玻璃的耐酸性也会降低。
MgO属碱土金属氧化物，也是充当网络修饰体，作用与CaO相近，采用少量的MgO取代部分CaO可以降低析晶倾向，改善成型性能。本发明中MgO主要是高炉矿渣引入，玻璃纤维组合物中的含量为0.2~6%，优选1~5%。这一范围时能够保证其性能和生产工艺的。
Li2O、Na2O、K2O是碱金属氧化物，在玻璃结构中主要起断键作用，降低玻璃液的粘度，提高熔融性，都具有助溶作用。另一方面，碱金属氧化物过量会使玻璃的耐水性和机械性能降低。Na2O是最常见的助熔成分，本发明中的Na2O是由赤泥或高炉矿渣中引入一些，另外，为调节玻璃的熔制成型性能，也会由纯碱引入一些Na2O，Na2O的含量为0.5~5%，此范围时能够满足熔制性能，由纯碱的引入量也不大，成本不大。在碱金属氧化物总量不变的情况下，用K2O代替部分Na2O，能降低玻璃的析晶倾向，改善纤维的熔融成型性能，本发明中K2O的含量为0~0.2%，主要是由原料附带引入的。Li2O与Na2O、K2O相比，助熔作用更强，是强助溶剂，更能改善玻璃的熔制和成型性能，并且对提高玻璃的机械性能有明显帮助，但如果Li2O的含量过高会诱发析晶，且会提高原料的成本。本发明中引入少量的Li2O，其含量为0~1%。另外，本发明中Li2O、Na2O、K2O三种碱金属氧化物同时存在形成混合碱效应，对保护玻璃骨架和提高玻璃性能就有良好效果，三者的合量Li2O+Na2O+K2O为0.5~6.5%，有助于提高玻璃性能，且成本不会提高很多。
TiO2在玻璃中，不仅具有助熔的作用，还可以提高玻璃的耐水性和耐碱性，是一种提高玻璃耐碱性的氧化物成分，适量的TiO2有助于玻璃在碱侵蚀时同碱土金属氧化物形成保护膜。本发明所述的玻璃纤维组合物中由赤泥引入0.01-2%的TiO2。对耐碱是无害或有利的。
ZrO2在玻璃中，可以提高玻璃的耐碱性、耐酸性和耐水性，其机理是，含有ZrO2的玻璃在碱溶液中水化产生难以离解的保护膜，可以阻止碱液对玻璃的进一腐蚀。同时，过量的含有ZrO2会使玻璃的熔化温度升高，熔融困难，易析晶，不易生产纤维。本发明中ZrO2的含量取0~14.5%，优选5~13%。通过实验发现，在本发明中如果ZrO2的含量超过15%，则玻璃容易产生析晶，对玻璃纤维的成型不利。
另外，由于本发明使用的赤泥或高炉矿渣是成分比较复杂的固废物，其他工业原料中也会含有一些杂质，因此本发明的玻璃组合物中不可避免的存在一些以上主要成分之外的物质，如P2O5、ZnO、MnO、Cr2O3、V2O5、SrO、硫化物等，试验检测发现，其合量为0~0.5%，对产品的性能不会产生很大影响。另外，由于这些杂质氧化物中有些还具有抗碱性能，或由于离子的尺寸等综合因素，它们对产品的某些性能还会有积极影响。
本发明的有益效果：
本发明以赤泥和高炉矿渣为主要原料制备可以用来增强水泥基复合材料或作为其他耐碱性材料的玻璃纤维，在赤泥和高炉矿渣的回收利用方式上是一创新，开拓出了一种高价值的回收利用方式，有利于节省和保护土地、河水资源，具有一定的环保效益。另外，本发明的玻璃组合物具有比E玻璃纤维更优、与赛姆菲儿耐碱玻纤相当的的耐碱性能，具有一定的社会经济效益。
附图说明
图1为本发明中实施例1-7样品的X射线衍射分析图；
图2为本发明中实施例1-7样品的傅里叶转变红外光谱图；
图3为本发明中实施例1-3样品的DSC差热测试曲线；
图4为本发明中实施例4-7样品的DSC差热测试曲线；
图5为本发明中实施例5样品所拉制纤维的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用来说明本发明而不限制本发明的保护范围。本领域的技术人员应理解，在不脱离本发明范围和思想的情况下，任何等价形式的改动和调整都同样落于本发明申请所附权利要求书所限定的保护范围内。
本发明虽然不限制赤泥和高炉矿渣的种类，但在下面这些实施例中主要采用目前难以综合利用的拜耳法赤泥和普通高炉矿渣，经过如前所述预处理后进行荧光成分分析，结果列于表1中。另外，表1还列出了实施例1-7中所使用的部分其他工业原料的荧光仪分析成分。
表 各材料的主要组分表
实施例1-7以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物，质量百分比计，原料组成见表2；
实施例1-7中由玻璃纤维组合物制得的以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维，作为玻璃组成，以换算成氧化物的质量百分比，成分组成见表2：
本发明中的实施例1-7以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维的制备方法，步骤为：
（1）原料的预处理：采用均化场或均化库的方式对高炉矿渣进行预均化，然后将高炉矿渣进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2~3h；将赤泥在自然晒场晾晒5～10天，至可粉磨的干燥状态，采用均化场或均化库的方式进行预均化，之后进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h。
（2）将经过预处理的原料按照配比称料，用混料机混匀，放入高温电炉中，在1450～1550℃熔融3~5h得到均匀澄清的玻璃液，然后调节玻璃液温度到高于成型温度15～20℃左右，成型温度取玻璃液粘度为1000泊时的温度，通过漏板或喷射套管拉制或喷吹成直径≤30μm的纤维，再经过有机物涂敷和并束后处理，得到以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维。
本发明中的实施例1-7耐碱玻璃纤维相关性能测试：根据现有方法，以实施例1-7耐碱玻璃纤维组合物制备得到的耐碱块状玻璃为测试对象，来反映本发明实施例制备的耐碱玻璃纤维性能，具体如下：
使用预处理过的赤泥和高炉矿渣配合其他工业原料或添加剂，按照实施例1-7设计料单进行配料，用混料机混料，之后将混合均匀的配合料装入铂金坩埚至于高温电熔炉内，在1450~1550℃温度下熔融3~5小时得到均匀澄清的玻璃液，倒入石墨模具中得到含有较少气泡的块状玻璃。接着放入退火炉内，在600～700℃的温度下保温1-2h，得到去除内应力的块状玻璃试样。之后将玻璃试样进行切割或粉末，进行密度、荧光成分分析、傅里叶转变红外光谱分析、DSC差热分析、XRD衍射、耐酸碱测试、纺丝温度和液相温度的测定、单丝拉制实验和单丝的扫描电镜形貌观察等检测。荧光成分分析、密度测试、耐酸碱测试、成型温度和液相温度测试，结果如表2所示。另外，表2中还列出了对比例1和2玻璃组成和性能数据（对比例1为E玻璃和对比例2为典型cem-fil玻璃）。
表2
对比表2中阿基米德原理测得的密度结果可以看出，本发明的实施例玻璃的密度均大于对比例玻璃，这与实施例中添加较多含量的铁氧化物有关，也能反映实施例玻璃结构较紧凑致密，有利于提高耐腐蚀性能。
本发明实施例中耐碱玻璃纤维耐碱性能测试，由于纤维量太小，采用耐碱玻璃纤维组合物制备为耐碱玻璃，然后采用粉末法和块状法两种方法测试，如下:
（1）粉末法：将粒径在0.2~0.3mm的玻璃纤维粉末浸泡在质量百分比为5%的NaOH溶液中，在80℃下保温168h，中间每隔24h进行一次摇晃。取出后用蒸馏水清洗一遍，再用蒸馏水超声清洗20～30min后分离出剩余粉末，在110℃下烘干24小时，计算其失重率（浸泡后质量损失量与浸泡前质量之比，单位为“%”），每个试样同时进行三个平行样，取平均值。
（2）块状法：使用金刚石切割机将玻璃样品切割成大小约为10mm×5mm×5mm的规则矩形块，精确测量并记录其长宽高尺寸，之后将其浸泡在质量百分比为5%的NaOH溶液中，在80℃下保温168h。取出后用蒸馏水清洗一遍，再用蒸馏水超声清洗20～30min后在110℃下烘干24h，计算其溶出率（单位时间、单位表面积玻璃块的失重率，单位为[g/（cm2*min）]），每个试样同时进行三个平行样，取平均值。
耐酸性能测试也是采用粉末法和块状法两种方法，所使用的酸性溶液为1mol/L的HCl。具体方法与上述耐碱性测试相同。
从表2中耐酸碱腐蚀结果可以看出，实施例中玻璃的耐酸性能同E玻璃和cem-fil玻璃在一个数量级上，水平相当。实施例的耐碱性能高于E玻璃，有的实施例的耐碱性能与cem-fil玻璃相当或更优。
本发明中的成型温度的测定是采用旋转高温粘度计测定的。将块状试样破碎到适当大小，装入氧化铝质坩埚中，放入高温粘度仪炉膛内，根据DSC曲线分析和理论指导，加热到1450℃，将铂金转子放入熔融玻璃液中，开始测试，随着玻璃液的控制降温，粘度逐渐变大，直到测出粘度为103dPa.s时的温度，即为成型温度。
本发明中的液相温度测试是采用梯温炉和XRD衍射分析测定的。取200目筛下玻璃样品，通过炒蜡，压片制作成直径为6毫米的小圆片，将这些小圆片在铂金舟中紧密排列，并将此铂金舟放入温度稳定的梯温炉特定位置。梯度炉最高温度为1250℃，在空气气氛下保温2~5小时。之后，取出试样，在空气中冷却，之后对小圆片依次进行XRD衍射分析，找出由高温到低温时的析晶开始的位置，再在梯温炉中利用热电偶测出此点温度即为液相温度。
成型温度和液相温度之差（成型温度-液相温度）是根据以上两者的数值相减所得。由表2中成型温度和液相温度以及二者之差数值可以看出：本发明中的实施例玻璃样品的成型温度较典型的赛姆菲儿纤维低，成型温度和液相温度之差也都大于80℃，满足纺丝要求。
为了进一步测试本发明以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物的成纤性能，在实验室进行了单丝拉制实验，将配合均匀地玻璃纤维组合物，放入实验室单丝拉制设备内熔融，保温2h得到澄清均匀的玻璃液，调节温度至高于成型温度15～20℃左右，获得最佳拉丝状态，进行拉丝，并在扫描电镜下观察所拉制单丝的直径和表面情况。
本发明中实施例样品的X射线衍射分析图谱如图1所示，从图1中可以看出这些实施例样品中无晶相，均为非晶态玻璃。实施例样品的傅里叶转变红外光谱图如图2所示，图2中在波数为463cm-1、714cm-1、976cm-1附近存在主要的吸收峰，它们分别对应Si-O弯曲振动、T-O键（T=Si、Al）的伸缩振动吸收峰、Si-O非对称伸缩吸收峰。由此图谱可以看出该实施例样品均为铝硅酸盐玻璃。图3-图4展示了实施例1-7样品的DSC差热测试曲线，从图中可以看出样品的玻璃转变温度Tg、第一个析晶峰温度Tc和最后一个吸热峰温度Tm。图5是实施例5样品拉制的纤维的扫面电镜图，可以看出纤维表面光洁，直径可达到20μm以下。
通过以上对发明内容和具体实施例的说明，可以证明本发明以赤泥和高炉矿渣为原料制备耐碱性较好的玻璃或耐碱玻璃纤维是可行的，在现有生产玄武岩纤维和耐碱玻璃纤维的技术条件下可以量化生产，其产品也可以用在GRC水泥基复合材料、电池隔板等抗腐蚀领域，具有工业实用性。

Claims (10)

1.一种以赤泥和高炉矿渣为原料的玻璃纤维组合物，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：9～35%赤泥、15～40%高炉矿渣、25～50%石英粉、0～30%叶腊石、0～15%生石灰、0～20%锆英粉、0～9%Fe2O3、0.5～2%添加剂；所述的添加剂为纯碱和Li2CO3中的一种或两者的混合物。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，所述赤泥为经过预处理的赤泥，处理方式为：晾晒，粉磨筛分，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h；所述高炉矿渣为经过预处理的高炉矿渣，处理方式为：预均化，粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h。
3.一种由权利要求1或2玻璃纤维组合物制得的，以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维，其特征在于，作为玻璃组成，以换算成氧化物的质量百分比，均含有以下成分：SiO248～62%、CaO5～20%、Al2O36～18%、MgO0.2～6%、ZrO20～14.5%、Li2O+Na2O+K2O0.5～6.5%、TiO20.01～2%，铁氧化物5～15%，其他0～0.5%。
4.根据权利要求3所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：所述的Li2O+Na2O+K2O为三者的合量，Li2O、Na2O和K2O作为玻璃组成，分别在耐碱玻璃纤维中的质量百分比为Li2O0～1%，Na2O0.5～5%，K2O0～0.2%，其中“0”表示K2O的含量无限接近于0而不为0。
5.根据权利要求3所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：所述的铁氧化物包含FeO和Fe2O3两种氧化物。
6.根据权利要求3所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：所述其他为所使用原料不可避免引入的氧化物成分，包括P2O5、ZnO、MnO、Cr2O3、V2O5、SrO和硫化物，其合计质量百分含量为0～0.5%，其中“0”表示所述氧化物的总质量无限接近于0而不为0。
7.根据权利要求3所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：所述的耐碱玻璃纤维组合物质量比值为C1=Al2O3/(FeO+Fe2O3)为0.6～2.7%；所述的SiO2的含量为50～62%，所述的CaO的含量为5～15%，所述的Al2O3含量为10～16%，所述的MgO含量为1～5%，所述的ZrO2的含量为5～13%，所述的铁氧化物含量为8～15%。
8.根据权利要求7所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：所述的耐碱玻璃纤维组合物质量比值为C1=Al2O3/(FeO+Fe2O3)为0.8～1.6%；所述的SiO2的含量为55～62%。
9.根据权利要求3所述的耐碱玻璃纤维，其特征在于：具有以下性能的：取粒度0.2～0.3mm的耐碱玻璃纤维，80℃下于5wt%的NaOH水溶液中，浸泡168h，玻璃的质量失重率在3%以下，其耐碱性与赛姆菲儿玻璃相当。
10.一种权利要求3～9任一项所述以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料的预处理：采用均化场或均化库的方式对高炉矿渣进行预均化，然后将高炉矿渣进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2~3h；将赤泥在自然晒场晾晒5～10天，至可粉磨的干燥状态，采用均化场或均化库的方式进行预均化，之后进行粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h；
（2）将经过预处理的原料按照配比称料，混匀，放入耐火容器中，在1450～1550℃熔融3～5h得到均匀澄清的玻璃液，然后调节玻璃液温度到高于成型温度15～20℃左右，成型温度取玻璃液粘度为1000泊时的温度，通过漏板或喷射套管拉制或喷吹成直径≤30μm的纤维，再经过后处理，得到以赤泥和高炉矿渣为原料的耐碱玻璃纤维。
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