CN110627358B - 低硫低化学需氧量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低硫低化学需氧量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维，属于环保新材料、固废渣资源化利用领域。低硫低化学需氧量的矿渣微粉的制备方法，主要包括以下步骤：S1、取矿渣微粉和矿渣氧化剂；S2、将步骤S1的矿渣氧化剂和步骤S1的矿渣微粉混合，然后于马弗炉内煅烧；S3、将步骤S2制得的矿渣微粉在臭氧条件下进行高温熔融煅烧，然后冷却到常温状态，将其粉磨得到灰色粉状矿渣微粉；本发明将低硫低化学需要量的矿渣微粉用于玻璃纤维生产，明显降低了元明粉的使用量，降低了生产成本；且二氧化硫的排放明显减少，大大降低了对窑炉内部材料的腐蚀，极大的延长了设备使用寿命，减少了硫化物的大气排放，保护了环境；真正实现了节能减排、保护环境。

Description

低硫低化学需氧量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维
技术领域
本发明涉及环保新材料、固废渣资源化利用技术领域，尤其涉及低硫低化学需要量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维。
背景技术
玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等；而提供铝元素的主要原材料为矿石叶腊石，叶腊石是一种层状含水铝硅酸盐黏土矿物，其含铝量达15%--30%；叶腊石作为不可再生的矿石资源随着资源的枯竭价格逐渐攀升，玻璃纤维企业迫切需要寻找替代品降低成本；
矿渣是冶金工业在高炉炼铁过程中的副产品，以硅酸盐和硅铝酸盐为主成分，主要化学组成为SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，与玻璃纤维的成分相似，尤其是铝含量达到12-15%，可以做为叶腊石的替代品；如中国专利申请号为200810249720.6，于2010-04-21公开了一种利用高炉炉渣制造E玻璃纤维的方法，其特征在于所述E玻璃纤维原料由如下方法制备：(1)对高炉炉渣进行除杂，并制成E玻璃纤维投料所需的粒度；(2)分析检测高炉炉渣中各主要组分的含量；(3)在制造E玻璃纤维的原料中加入重量份为0-40％的高炉炉渣，并根据高炉炉渣各组分的含量及E玻璃纤维生产所需各组分组成计算其余组分的需要量，并用矿石补足，本发明引入高炉炉渣制造E玻璃纤维，不但使得E玻璃纤维的制造成本大幅降低、生产质量有所提高，而且可消耗大量的高炉炉渣，减少了氟化物的用量，对环保也有积极作用。
中国专利申请号为200810249720.6的一种利用高炉炉渣制造E玻璃纤维的方法，虽然有记载利用高炉炉渣制造E玻璃纤维，但是矿渣的化学需氧量和硫含量较高，限制了其在玻璃纤维的大规模应用；这是因为玻璃纤维生产过程中为稳定产品质量、控制颜色，需要严格控制氧化还原气氛，化学需氧量高意味着还原气氛高需要加入氧化物质氧化，如在玻纤工业用元明粉进行氧化，在高温熔融状态下元明粉反应后形成二氧化硫导致尾气中硫化物排放超标，造成环境污染；同时矿物中硫含量高极易引起玻璃熔融液面泡沫层波动或加厚使得玻璃液温度下降影响玻璃纤维拉丝生产；因此低硫低化学需要量的矿渣微粉及其制备方法及采用该制备方法制得的矿渣微粉生产玻璃纤维对于本行业十分重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的低硫低化学需氧量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
低硫低化学需氧量的矿渣微粉的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、取矿渣微粉和矿渣氧化剂；
S2、将步骤S1的矿渣氧化剂和步骤S1的矿渣微粉混合，然后于马弗炉内煅烧；
S3、将步骤S2制得的矿渣微粉在臭氧条件下进行高温熔融煅烧，然后冷却到常温状态，将其粉磨得到灰色粉状矿渣微粉。
优选的，在所述步骤S1中矿渣微粉为取粒化高炉矿渣烘干然后将其粉磨至比表面积420±50m2/kg制得。
优选的，在所述步骤S2中矿渣氧化剂按重量份0.1～0.5%和步骤S1中的矿渣微粉混合，然后于900～1000℃的马弗炉内煅烧20～40min。
优选的，所述步骤S3中矿渣微粉在臭氧条件下进行工业微波窑炉高温熔融煅烧40-80min，然后自然冷却到常温状态，将其粉磨至细度为300目，得到灰色粉状矿渣微粉。
低硫低化学需氧量的矿渣微粉，所述矿渣微粉的硫含量小于0.5%，所述的化学需氧量的值小于1000。
优选的，所述矿渣微粉的细度为300目。
玻璃纤维，所述的玻璃纤维原料中加入矿渣微粉。
优选的，所述的玻璃纤维原料包括叶腊石、生石灰、石英粉、白云石粉、纯碱、锆英粉。
优选的，所述的玻璃纤维原料按照以下的组分制备玻璃纤维：矿渣微粉65～75份、叶腊石270～285份、生石灰115～130份、石英粉75～80份、白云石粉20～40份、纯碱8～12份、锆英粉25～32份。
优选的，所述的玻璃纤维原料按照以下的组分制备玻璃纤维：矿渣微粉70份、叶腊石280份、生石灰120份、石英粉80份、白云石份30份、纯碱10份、锆英粉30份。
与现有技术相比，本发明提供了低硫低化学需氧量的矿渣微粉及其制备方法和玻璃纤维，具备以下有益效果：
通过该制备方法制得的低硫低化学需氧量矿渣微粉的化学需氧量值降低85%以上，硫含量降低70%；且将低硫低化学需氧量的矿渣微粉用于玻璃纤维生产，明显降低了元明粉的使用量，降低了生产成本；且尾气中二氧化硫含量明显减少，大大降低了对窑炉内部材料的腐蚀，极大的延长了设备使用寿命，减少了硫化物的大气排放，保护了环境；真正实现了节能减排、保护环境。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
低硫低化学需氧量的矿渣微粉的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、取5Kg粒化高炉矿渣烘干，用小型球磨机粉磨至比表面积420±50m2/kg，检测化学需要量值和硫含量；
S2、取5g矿渣氧化剂硝酸铵和步骤S1所得磨细矿渣微粉混合，于900-1000℃的马弗炉内煅烧30min；
S3、将上述步骤S2所得矿渣微粉在臭氧条件下采用700KW工业微波高温熔融煅烧60min，然后自然冷却到常温状态，将其粉磨至细度为300目，得到灰色粉状矿物粉末，测定其化学需氧量值和硫含量。
化学需氧量值按照行业标准JCT2156-2012纤维玻璃原料及配合料COD值测定方法进行检测；硫含量采用碳硫分析仪测定。
实施例2：
低硫低化学需氧量的矿渣微粉的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、取5Kg粒化高炉矿渣烘干，用小型球磨机粉磨至比表面积420±50m2/kg，检测化学需氧量值和硫含量；
S2、取8g矿渣氧化剂硝酸铵和步骤S1所得磨细矿渣微粉混合，于900-1000℃的马弗炉内煅烧30min；
S3、将上述步骤S2所得矿渣微粉在臭氧条件下采用700KW工业微波高温熔融煅烧60min，然后自然冷却到常温状态，将其粉磨至细度为300目，得到灰色粉状矿物粉末，测定其化学需要量值和硫含量。
化学需氧量值按照行业标准JCT2156-2012纤维玻璃原料及配合料COD值测定方法进行检测；硫含量采用碳硫分析仪测定。
实施例3：
低硫低化学需氧量的矿渣微粉的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、取5Kg粒化高炉矿渣烘干，用小型球磨机粉磨至比表面积420±50m2/kg，检测化学需氧量值和硫含量；
S2、取10g矿渣氧化剂硝酸铵和步骤S1所得磨细矿渣微粉混合，于900-1000℃的马弗炉内煅烧30min；
S3、将上述步骤S2所得矿渣微粉在臭氧条件下采用700KW工业微波高温熔融煅烧60min，然后自然冷却到常温状态，将其粉磨至细度为300目，得到灰色粉状矿物粉末，测定其化学需要量值和硫含量。
化学需氧量值按照行业标准JCT2156-2012纤维玻璃原料及配合料COD值测定方法进行检测；硫含量采用碳硫分析仪测定。
对比例：
直接将原始粒化高炉矿渣烘干采用小型球磨试验机粉磨至比表面积420±50m2/kg作为基准样。
各实施例和对比例的对比检测结果见表1。
表1各实施例化学需氧量值和硫检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1结果显示，化学需氧量值和硫含量降低非常明显，化学需要量值降低85%以上，硫含量降低70%；这是因为引起化学需氧量较高的物质一般为还原性物质，经富氧高温氧化后还原性物质降低，与之化学需要量检测值降低；微波可以提供硫化物价键断裂的能量，在臭氧的作用下氧化为二氧化硫气体，实现矿渣微粉中硫含量的降低。
一种玻璃纤维，利用各实施例1、实施例2、实施例3和对比例的矿渣微粉，应用于小型玻璃纤维窑炉试验仪中，按照配比矿渣微粉70份、叶腊石280份、生石灰120份、石英粉80份、白云石份30份、纯碱10份、锆英粉30份进行对比，尾气中二氧化硫含量采用赛默飞43i-HL型高浓度二氧化硫分析仪检测，结果见表2。
表2各实施例元明粉用量和尾气中二氧化硫检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表2结果显示，元明粉用量降低非常明显，尾气中二氧化硫降低也很明显；这是因为化学需要量值降低，还原性物质降低，所需高温氧化性物质元明粉降低，由元明粉参与高温氧化还原反应产生的二氧化硫的量降低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种玻璃纤维，其特征在于，所述玻璃纤维包括叶腊石、生石灰、石英粉、白云石粉、纯碱、锆英粉；
所述的玻璃纤维原料中加如下方法制得的矿渣微粉：
S1、取矿渣微粉和矿渣氧化剂；
S2、将步骤S1的矿渣氧化剂和步骤S1的矿渣微粉混合，然后于马弗炉内煅烧；
S3、将步骤S2制得的矿渣微粉在臭氧条件下进行熔融煅烧，然后冷却到常温状态，将其粉磨得到灰色粉状矿渣微粉；
在所述步骤S1中矿渣微粉为取粒化高炉矿渣烘干然后将其粉磨至比表面积420±50m2/kg制得；
在所述步骤S2中矿渣氧化剂按重量份0.1～0.5%和步骤S1中的矿渣微粉混合，然后于900～1000℃的马弗炉内煅烧20～40min；
所述步骤S3中矿渣微粉在臭氧条件下进行工业微波窑炉熔融煅烧40-80min，然后自然冷却到常温状态，将其粉磨至细度为300目，得到灰色粉状矿渣微粉；
所述矿渣微粉的硫含量小于0.5%，化学需氧量的值小于1000；
所述矿渣微粉的细度为300目。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，所述的玻璃纤维原料按照以下的组分制备玻璃纤维：矿渣微粉65～75份、叶腊石270～285份、生石灰115～130份、石英粉75～80份、白云石粉20～40份、纯碱8～12份、锆英粉25～32份。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维，其特征在于，所述的玻璃纤维原料按照以下的组分制备玻璃纤维：矿渣微粉70份、叶腊石280份、生石灰120份、石英粉80份、白云石份30份、纯碱10份、锆英粉30份。
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