一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法技术

本发明专利技术提供一种利用工业固废生产无机纤维的方法，所述工业固废包括铝灰，及选自于赤泥、粉煤灰、石英砂和/或其尾矿、高炉矿渣中的一种或多种，以及可选的电石渣和/或萤石尾矿和/或石灰石和/或石灰。所述方法包括如下步骤：A.将铝灰用水或酸液、碱液处理后进行固液分离或浆液浓缩；B.将铝灰渣或铝灰渣浆液与其它原料配料，混匀，造粒，造粒料干燥，制成颗粒料；C.将颗粒料与焦炭、无烟煤、电解铝槽废阳极炭块中的一种或多种，在冲天炉中反应和熔化；D.冲天炉流出的熔体，经高速离心辊甩丝、冷却形成无机纤维，并进一步制成纤维棉产品。

A Method of Producing Inorganic Fibers from Industrial Solid Wastes such as Aluminum Ash

The present invention provides a method for producing inorganic fibers from industrial solid waste, which includes alumina ash, and one or more of red mud, fly ash, quartz sand and/or its tailings, blast furnace slag, and optional calcium carbide slag and/or fluorite tailings and/or limestone and/or lime. The method comprises the following steps: A. solid-liquid separation or slurry concentration of aluminium ash after treatment with water or acid or alkali; B. mixing aluminium ash or aluminium ash slurry with other raw materials, mixing, granulating and drying granulating materials to produce granular materials; C. reacting and melting granular materials with one or more of coke, anthracite and waste anode carbon blocks of electrolytic aluminium cell in cupola; The melt from cupola is rolled by high-speed centrifugal roller and cooled to form inorganic fibers, which are further made into fibre cotton products.

【技术实现步骤摘要】
一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法
本专利技术属于资源循环再利用和节能保温材料领域，具体涉及一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法。
技术介绍
随着我国外墙外保温技术的推广应用，外围护结构保温材料市场呈现出繁荣的发展态势，2015年《建筑防火设计规范》的颁布实施，有机保温材料被限制使用，岩棉保温板迎来了巨大的市场机遇。岩棉保温板通常由岩棉经粘结剂粘合、成型、固化而得，其优点是不燃性能好，其中岩棉的生产是关键步骤。现有技术中，岩棉主要采用玄武岩、辉绿岩、白云石等矿物原料，配以焦炭，在熔炉中鼓入富氧空气进行熔融，再经四轴离心机高速离心成纤维；为降低熔融液的熔点和提高熔化速率，有时还加入萤石等助熔成分。如CN108821601A所公开生产岩棉的方法中，原料的质量比为玄武岩50-60％、白云石10-20％、萤石5-10％、焦炭20-30％。玄武岩、辉绿岩的主要化学成份包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3，其中SiO2+Al2O3+CaO+MgO含量为77-83%左右,Fe2O3+FeO含量在11%左右，Na2O+K2O很少，其中SiO2含量最多，一般40-50%。白云石化学成分为CaMg(CO3)2，有些矿中还含Fe2O3。由于所述矿物原料的成本较高，这类方法生产岩棉成本的也较高。GB/T25975-2018建筑外墙外保温用岩棉制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数即(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)≥1.6，Na2O+K2O≤5.0%；GB/T19686-2015建筑用岩棉绝热制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数≥1.6；GB/T11835-2016绝热用岩棉、矿渣棉及其制品中规定，岩棉中无机纤维的酸度系数≥1.6，矿渣棉中无机纤维的酸度系数1.1-1.5；所述成分以质量百分数计。通常，岩棉的化学成分中SiO2+Al2O3+CaO+MgO的总量为86-92%，Fe2O3的含量5-12%。其中，酸度系数是一个表征所述矿料熔融体高温黏度、成纤性能、易熔性和耐水性的重要的综合性参数；Fe2O3的含量对熔融体的粘度影响较大。矿渣棉通常由炼铁高炉所排出的高温矿渣熔体直接甩丝形成，有的还配少量辅料调整化学成分后再甩丝制备矿渣棉。矿渣棉中SiO2+Al2O3+CaO+MgO的总量一般95%以上，Fe2O3+FeO的合量少于2%，酸度系数在1.1-1.5。铝灰是铝工业的重要固体废料，其中金属铝可高至20%、氮化铝可高至30%，氟化盐5-30%；所含金属铝、氮化铝遇水或吸潮时可水解产生氢气、氨气或形成氨氮，造成恶臭，量大时有易燃爆危险，氟化盐可溶出造成水体和土壤的氟污染，因而属于危险废物。现有技术尚未有将铝灰用于制备无机纤维及其棉制品的应用或方法。当前，我国工业生产中产生或历史积存的废料尤其是固体废料，数量巨大，将这些固体废料中有价值的一部分适当利用，变废为宝，发展循环经济，改善环境，是国家政策鼓励和支持的，但如何利用所述固体废料，生产有市场竞争力和规模适当的产品，存在较多技术难题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用铝灰等工业固废生产无机纤维的方法，所述工业固废除了铝灰，还包括选自于赤泥、粉煤灰、石英砂和/或其尾矿、高炉矿渣中的一种或多种，以及可选的电石渣和/或萤石、萤石尾矿和/或石灰石和/或石灰。所述无机纤维可进一步制成纤维棉的板、毡、条、管套、筒、带、绳、纸等产品。所述无机纤维生产原料的配料比例中，可按酸度系数1.2-1.6进行配料，所制备无机纤维可进一步生产性能相当于矿渣棉的产品，如符合GB/T11835-2016规定的绝热用矿渣棉及其制品；还可按酸度系数1.6-2.3进行配料，所制备无机纤维可进一步生产性能优于矿渣棉的产品，如生产建筑用岩棉绝热制品尤其是符合GB/T19686-2015规定的建筑用岩棉绝热制品，或者生产绝热用岩棉及其制品如符合GB/T11835-2016规定的绝热用岩棉及其制品；优选按酸度系数1.6-2.3与Na2O、K2O质量分数之和≤5.0%进行配料，所制备无机纤维可进一步生产建筑外墙外保温用岩棉制品尤其是符合GB/T25975-2018规定的建筑外墙外保温用岩棉制品。其中所述酸度系数为SiO2、Al2O3质量分数之和与CaO、MgO质量分数之和的比值。其中，SiO2、Al2O3质量分数之比优选为2.0-3.5，是在纤维棉产品质量、熔炉能耗、生产效率和成本控制等方面实现较优平衡的条件；CaO、MgO质量分数之比一般要求≥1.2，MgO较多时纤维棉耐水解能力不够，在潮湿或湿热条件下使用寿命短；Fe2O3+FeO质量分数5-12%时原料选择余地大，甩丝前熔融体的粘度适中；F质量分数1.5-4.0%时，熔融体的熔点降低50-100℃，熔化速率快，熔炉能耗降低、单炉产量提高，F的来源包括铝灰和萤石尾矿。所述生产无机纤维的方法，可包括如下步骤：A.将铝灰用水或酸液、碱液处理后进行固液分离或浆液浓缩，制得铝灰渣或铝灰渣浆液；B.将铝灰渣或铝灰渣浆液，与铝灰以外的所述原料，按所需比例配料，混匀，造粒，造粒料干燥，制成颗粒料；C.将所述颗粒料，与焦炭、无烟煤、电解铝槽废阳极炭块中的一种或多种，按1：(0.2-0.4)的质量比例，在熔炉中反应和熔化，熔炉通入空气、氧气或富氧空气中的一种或多种进行助燃；D.熔炉流出的熔体，经高速离心辊甩丝、冷却形成无机纤维。所述生产无机纤维的方法，其中，步骤A将铝灰用水或酸溶液、碱溶液处理的目的是除去铝灰中所含水溶性盐如氯化钠、氯化钾，使金属铝、氮化铝全部反应接近于全部反应，放出含NH3和/或H2气，所得铝灰渣或铝灰渣浆液在步骤B的配料、混匀、造粒、干燥过程中无NH3和/或H2放出，避免造成异味或燃爆问题；氯化钠、氯化钾洗出后可保证步骤D所制备无机纤维的质量。步骤B所制成颗粒料的各成分，可具备或粉碎到足够的细度，以获得较高的粉料混匀度和接触面积，使颗粒料在步骤C熔炉高温条件下熔融、熔化的速率适当快一些、熔体成分均匀一些、熔体中未熔物少一些，因而可将步骤B所述铝灰渣、铝灰以外的原料在配料之前和/或混匀过程中，通过球磨等方式粉碎至-80目，所述粉碎可在配料之前完成，可在混料后进行，也可将某几种原料按所需比例混合后粉碎再用于步骤B配料。所制成颗粒料外形尺寸为5-10cm时较好，尺寸较大时其外表面积小时在熔炉中熔料速率稍慢，尺寸较小时则主要造成熔炉内炉气流通不畅，床层阻力大。熔体成分不够均匀、熔体中含未熔物，会导致步骤D所制备无机纤维的质量降低，如渣球含量高，纤维不够长、强度不够高。现有技术中，有的工艺是将如尺寸80-120mm的玄武岩块、40-60mm的白云石块、60-100mm的高炉矿渣块、60-100mm的焦炭块掺匀或分层进熔炉，其熔料速率较慢、产量较低，所需焦炭的配料量也较大。步骤B颗粒料应干燥至水分5m%以下进熔炉，优选干燥至水分3m%以下，更优选干燥至水分1m%以下，因为颗粒料进熔炉后的升温过程中水分蒸发的能耗较大，水分含量低时容易达到较高的熔料温度。步骤C熔炉中的熔料温度或步骤D熔炉流出熔体的温度，可控制在1350-1800℃，其中1450-1600℃时在所制备无机纤维质量和熔料费用方面较为平衡。所述熔料温度主要受所用含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用铝灰生产无机纤维的方法，其原料包括铝灰，选自于赤泥、粉煤灰、石英砂和/或其尾矿、高炉矿渣中的一种或多种，以及可选的电石渣和/或萤石、萤石尾矿和/或石灰石和/或石灰。

【技术特征摘要】
1.一种利用铝灰生产无机纤维的方法，其原料包括铝灰，选自于赤泥、粉煤灰、石英砂和/或其尾矿、高炉矿渣中的一种或多种，以及可选的电石渣和/或萤石、萤石尾矿和/或石灰石和/或石灰。2.如权利要求1所述利用铝灰生产无机纤维的方法，其特征在于，所述生产原料的配料比例中，酸度系数为1.2-1.6或1.6-2.3。3.如权利要求1所述利用铝灰生产岩棉的方法，其特征在于，所述生产原料的配料比例中，酸度系数为1.6-2.3，Na2O、K2O质量分数之和≤5.0%。4.如权利要求2或3所述利用铝灰生产无机纤维的方法，其特征在于，所述生产原料配料比例中，SiO2、Al2O3质量分数之比2.0-3.5；和/或Fe2O3+FeO质量分数5-12%；和/或F质量分数1.5-4.0%。5.如权利要求1所述利用铝灰生产无机纤维的方法，包括如下步骤：A.将铝灰用水或酸液、碱液处理后进行固液分离或浆液浓缩，制得铝灰渣或铝灰渣浆液；B.将铝灰渣或铝灰渣浆液，与铝灰以外的所述原料，按所需比例配料，混匀，造粒，造粒料干燥，制成颗粒料；C.将所述颗粒料，与焦炭、无烟煤、电解铝槽废阳极炭块中的一种或多种，按1：(0.2-0.4)的质量比例，在熔炉中反应和熔化，熔炉通入空气、氧气或富氧空气中的一种或多种进行助燃；D.熔炉流出的熔体，经高速离心辊甩丝、冷却形成无机纤维。6.如权利要求5所述利用铝灰生产无机纤维的方法，其特征在于，步骤A中，将铝灰加盐酸溶液反应至pH2-4和所含水溶性盐、金属铝、氮化铝溶出，再进行固液分离，以及可选的进一步水洗去除水溶性成分；或将铝灰与氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或石灰浆液、电石渣浆液在60℃-沸腾温度的条件下反应，或将铝灰加水在80℃-沸腾温度反应，将所含水溶性盐溶出，将所含金属铝、氮化铝水解或溶出，再进行固液分离，以及可选的进一步水洗去除水溶性成分。7.如权利要求6所述利用铝灰生产无机纤维的方法，其特征在于，所述盐酸为合成盐酸、含氟废盐酸或含铁废盐酸。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：焦占忠，张凤炳，赵刚，谷桂芝，韩纪磊，杨保鑫，焦文帅，
申请(专利权)人：山东铝晖环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37