CN110156336A - 一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法 - Google Patents

一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，先将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5‑10mm的玄武岩纤维短废丝，然后再将玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末搅拌混合均匀，然后再加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后再干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；该干态混合料可以是块状、坨状、团状等等；本申请利用水玻璃的较强的粘结性，将分散的玄武岩纤维短废丝粘连在一起，从而减少了传统分散的玄武岩纤维废丝往熔炉中添加过程中的粉尘污染，且相较于传统玄武岩纤维废丝的回炉上料，本申请中的干态混合料由于是块状、坨状、团状等等，回炉上料会更具便利性。

Description

一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法
技术领域
本发明涉及玄武岩纤维制备技术领域，尤其是涉及一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法。
背景技术
玄武岩纤维废丝是纤维池窑拉丝过程中产生的不可避免的副产物，既占用了生产的场地空间，也造成了矿石原料的浪费，增加了玄武岩纤维的生产成本。为此，有的厂家将玄武岩纤维废丝进行破碎处理后便直接加入了熔炉中回炉再利用，但此法导致了极大的粉尘污染，而且上料不便。
因此，如何减少玄武岩纤维废丝往熔炉中添加过程中的粉尘污染，且增加玄武岩纤维废丝回炉上料的便利性，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，包括以下依次进行的步骤：
1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；
2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；
3)将步骤2)干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维。
优选的，步骤1)中，所述玄武岩纤维废丝包括以下质量百分数的组分：15％～17％的Al2O3，6％～8％的Fe2O3，1.5％～3.5％的FeO，4％～6％的MgO，5％～8％的CaO，0.5％～1.5％的TiO2，3％～5％的Na2O，1.5％～3％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
优选的，步骤2)中，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3，所述硅酸钠粉末的粒度为0.088mm～0.1mm。
优选的，步骤2)中，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：70wt％～85wt％的玄武岩纤维短废丝、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
优选的，步骤2)中，将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝、硅酸钠粉末以及玄武岩矿石粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料加入圆盘造球机中进行造球处理，然后将造球处理制得的湿态混合料球进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝与玄武岩矿石粉末被固化的水玻璃粘连在一起成为干态混合料球。
优选的，所述玄武岩矿石粉末包括以下质量百分数的组分：14％～19％的Al2O3，5％～9％的CaO，3％～6％的MgO，9％～14％的(Fe2O3+FeO)，0.5％～2.5％的TiO2，3％～8％的(Na2O+K2O)，余量为SiO2以及不可避免的杂质；
所述玄武岩矿石粉末的粒度为0.088mm～1mm。
优选的，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：45wt％～60wt％的玄武岩纤维短废丝、20wt％～30wt％的玄武岩矿石粉末、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
优选的，湿态混合料球的粒度为8mm～20mm。
本申请提供了一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，包括以下依次进行的步骤：1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；3)将步骤2)干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维；
本申请先将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝，然后再将玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末搅拌混合均匀，然后再加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后再干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；该干态混合料可以是块状、坨状、团状等等；本申请利用水玻璃的较强的粘结性，将分散的玄武岩纤维短废丝粘连在一起，从而减少了传统分散的玄武岩纤维废丝往熔炉中添加过程中的粉尘污染，且相较于传统玄武岩纤维废丝的回炉上料，本申请中的干态混合料由于是块状、坨状、团状等等，回炉上料会更具便利性。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1，一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，包括以下依次进行的步骤：
1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；
2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；
3)将步骤2)干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维。
本申请之所以往玄武岩纤维短废丝中先加硅酸钠粉末再加水，把硅酸钠粉末与水分开先后加，而不是先把硅酸钠粉末溶于水制成水玻璃，往玄武岩纤维短废丝中直接加水玻璃，其原因是：固态的、粉末状的硅酸钠粉末比液态的水玻璃会更均匀地与玄武岩纤维短废丝掺杂混合在一起，硅酸钠粉末在玄武岩纤维短废丝中分布得比水玻璃更均匀。
实施例2，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤1)中，所述玄武岩纤维废丝包括以下质量百分数的组分：15％～17％的Al2O3，6％～8％的Fe2O3，1.5％～3.5％的FeO，4％～6％的MgO，5％～8％的CaO，0.5％～1.5％的TiO2，3％～5％的Na2O，1.5％～3％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
实施例3，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤2)中，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3，所述硅酸钠粉末的粒度为0.088mm～0.1mm。
实施例4，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤2)中，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：70wt％～85wt％的玄武岩纤维短废丝、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
本申请为解决上述技术问题的理论依据：
1)水玻璃
为了减少玄武岩纤维废丝回炉中的粉尘污染和增加玄武岩纤维废丝回炉上料的便利性，以水玻璃为黏合剂将玄武岩纤维废丝黏合成一定尺寸的整体。水玻璃是一种硅酸盐的水溶液。该硅酸盐的化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为硅酸盐的模数。
在钠、钾、锂、铵四种离子的硅酸盐中，以硅酸钠最为价廉和易得，且其粘接性、粘接强度和成膜能力也较好。因此，本发明采用硅酸钠的水溶液作为黏合剂。硅酸钠的模数n越大，硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解，随着n值的增大，硅酸钠的水溶液(水玻璃)的粘接强度增大，但硅酸钠的耐水性提高，不易在水中溶解，综合考虑本发明选择n为1.5～3。
2)玄武岩纤维的拉丝温度
以水玻璃为黏合剂将玄武岩纤维短废丝黏合起来的同时也改变了玄武岩纤维短废丝回炉成品的化学成分，化学成分的改变反映到生产工艺中最大的影响是拉丝温度的变化。玄武岩纤维的拉丝温度是一个区域，其温度范围视拉丝工艺不同而有不同。在对纤维成形时的漏嘴下的丝根进行强制冷却时，温度范围相当于粘度范围为102.5～103dPa·S，不采用强制冷却时，相当于粘度范围为103.2～103.6dPa·S。
通常玄武岩纤维的拉丝粘度取103dPa·S，即玄武岩纤维的拉丝温度为玄武岩熔体粘度为103dPa·S时的温度。因此，在拉丝工艺已定的前提下，控制玄武岩熔体的粘度也就控制了玄武岩纤维的拉丝温度。
玄武岩熔体的析晶温度为1240～1270℃，为了保证拉丝作业的正常进行，工艺要求拉丝温度要高于析晶温度40～50℃，即玄武岩纤维的拉丝温度要至少不低于1280℃。
3)玄武岩熔体的粘度
通过理论分析和生产实践，已确定了玄武岩熔体粘度与其化学成分的关系式为：
lnη＝11980S/T-1.80S-6.76 ⑴
公式中，η为粘度，单位为dPa·S；T为热力学温度，单位为K；S为“阿仑尼乌斯”斜率，它与玻璃液的成分有关，即：
公式中，Xi为某氧化物分子分数；为SiO2分子分数；为某氧化物“阿仑尼乌斯”截距，其数值为：AlO2(Al2O3分子数的2倍)＝6.7，CaO、TiO2＝4.5，MgO、FeO(Fe2O3分子数的2倍)＝3.4，K2O、Na2O、Li2O＝2.8。
通过上述公式精确计算出玄武岩纤维短废丝成品熔体粘度为103dPa·S时的温度即为拉丝温度值。
硅酸钠的模数n越大，粘接强度越大，但水溶性降低，经计算，将玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末按照下表1配比时，制成的干态混合料在回炉再次熔炼时的拉丝温度的计算值如表1所示：
表1干态混合料在回炉再次熔炼时的拉丝温度的计算值(表1中玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末的混合物中的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末的质量比均为95:5，且表1中的干态混合料中没有掺加玄武岩矿石粉末)
本申请提供了一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，包括以下依次进行的步骤：1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；3)将步骤2)干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维；
本申请先将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝，然后再将玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末搅拌混合均匀，然后再加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，然后再干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；该干态混合料可以是块状、坨状、团状等等；本申请利用水玻璃的较强的粘结性，将分散的玄武岩纤维短废丝粘连在一起，从而减少了传统分散的玄武岩纤维废丝往熔炉中添加过程中的粉尘污染，且相较于传统玄武岩纤维废丝的回炉上料，本申请中的干态混合料由于是块状、坨状、团状等等，回炉上料会更具便利性。
实施例5，在上述实施例1的基础上，进一步优选的，步骤2)中，将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝、硅酸钠粉末以及玄武岩矿石粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料加入圆盘造球机中进行造球处理，然后将造球处理制得的湿态混合料球进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝与玄武岩矿石粉末被固化的水玻璃粘连在一起成为干态混合料球。
实施例6，在上述实施例5的基础上，进一步优选的，所述玄武岩矿石粉末包括以下质量百分数的组分：14％～19％的Al2O3，5％～9％的CaO，3％～6％的MgO，9％～14％的(Fe2O3+FeO)，0.5％～2.5％的TiO2，3％～8％的(Na2O+K2O)，余量为SiO2以及不可避免的杂质；
所述玄武岩矿石粉末的粒度为0.088mm～1mm。
实施例7，在上述实施例5的基础上，进一步优选的，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：45wt％～60wt％的玄武岩纤维短废丝、20wt％～30wt％的玄武岩矿石粉末、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
实施例8，在上述实施例5的基础上，进一步优选的，湿态混合料球的粒度为8mm～20mm。
本发明对上述方法中未提及的处理设备及工艺参数没有限制，采用本技术领域内技术人员熟知的处理设备及工艺参数即可。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例9
实施例9中玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，具体包括以下依次进行的步骤：
1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；
步骤1)中，所述玄武岩纤维废丝包括以下质量百分数的组分：16.77％的Al2O3，6.89％的Fe2O3，2.18％的FeO，4.77％的MgO，6.74％的CaO，0.92％的TiO2，3.58％的Na2O，2.22％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质；
2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行自然干燥，自然干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；
步骤2)中，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5，所述硅酸钠粉末的粒度为0.088mm～0.1mm；
步骤2)中，往搅拌机中添加物料之间的质量比为：76％的玄武岩纤维短废丝、4％重量份的硅酸钠粉末、20％重量份的水；
3)将步骤2)自然干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维，及时调整拉丝作业工艺参数，尤其是调整拉丝温度为表1中的1285℃，保证拉丝作业正常进行。
本实施例中，玄武岩纤维废丝往熔炉中添加过程中未出现明显的粉尘污染，且增加了玄武岩纤维废丝回炉上料的便利性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：
1)用锤式破碎机将玄武岩纤维废丝破碎成长度为5mm～10mm的玄武岩纤维短废丝；
2)将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝与硅酸钠粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝被水玻璃的固化物粘连在一起形成干态混合料；
3)将步骤2)干燥后的干态混合料作为配料与作为主料的玄武岩矿石一起加入电熔窑中，进行生产玄武岩纤维。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，步骤1)中，所述玄武岩纤维废丝包括以下质量百分数的组分：15％～17％的Al2O3，6％～8％的Fe2O3，1.5％～3.5％的FeO，4％～6％的MgO，5％～8％的CaO，0.5％～1.5％的TiO2，3％～5％的Na2O，1.5％～3％的K2O，余量为SiO2以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述硅酸钠粉末的模数n为1.5～3，所述硅酸钠粉末的粒度为0.088mm～0.1mm。
4.根据权利要求1所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，步骤2)中，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：70wt％～85wt％的玄武岩纤维短废丝、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
5.根据权利要求1所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，步骤2)中，将步骤1)制得的玄武岩纤维短废丝、硅酸钠粉末以及玄武岩矿石粉末加入搅拌机中搅拌混合均匀，然后再向搅拌机中加入水，硅酸钠粉末溶于水形成水玻璃，经搅拌均匀后将搅拌机中的湿态混合料倒出，然后将湿态混合料加入圆盘造球机中进行造球处理，然后将造球处理制得的湿态混合料球进行干燥，干燥完成后玄武岩纤维短废丝与玄武岩矿石粉末被固化的水玻璃粘连在一起成为干态混合料球。
6.根据权利要求5所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，所述玄武岩矿石粉末包括以下质量百分数的组分：14％～19％的Al2O3，5％～9％的CaO，3％～6％的MgO，9％～14％的(Fe2O3+FeO)，0.5％～2.5％的TiO2，3％～8％的(Na2O+K2O)，余量为SiO2以及不可避免的杂质；
所述玄武岩矿石粉末的粒度为0.088mm～1mm。
7.根据权利要求5所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，往搅拌机中添加的物料之间的质量比为：45wt％～60wt％的玄武岩纤维短废丝、20wt％～30wt％的玄武岩矿石粉末、2wt％～5wt％的硅酸钠粉末、10wt％～25wt％的水。
8.根据权利要求5所述的玄武岩纤维废丝的回炉再利用方法，其特征在于，湿态混合料球的粒度为8mm～20mm。
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