一种增强矿渣棉稳定性的添加剂、矿渣棉及制备方法技术

本发明专利技术属于矿渣棉生产技术领域，主要涉及一种增强矿渣棉稳定性的添加剂、矿渣棉及制备方法，该添加剂的化学组成为TiO

【技术实现步骤摘要】
一种增强矿渣棉稳定性的添加剂、矿渣棉及制备方法
本专利技术属于矿渣棉生产
，主要涉及一种增强矿渣棉稳定性的添加剂、矿渣棉及制备方法。
技术介绍
矿渣棉是一种由工业废渣、粉煤灰等熔融物制得的棉花状人造无机纤维，其具有重量轻，导热系数小，耐热性强，防火不燃，吸声隔音等优良性能。将特殊粘结剂掺入矿渣棉中可制成柔性或半硬性的各种制品，如矿渣棉管壳、矿渣棉板、矿渣棉毡等，这些制品被广泛应用于建筑、石油、化工、电力、冶金、交通运输和农业等行业。近年来，国内外学者和企业开始研究高炉熔渣直接纤维化生产的新技术，可以充分回收利用液态高炉渣的潜热，实现高炉渣的高效资源化利用，从而大幅度降低矿渣棉的生产成本，符合国家节能减排的政策。矿渣棉与岩棉的化学组成具有较大的差异，矿渣棉的主要原料一般为高炉渣或其它冶金炉渣，而岩棉的主要原料则为玄武岩或辉绿岩。由于生产矿渣棉的原料属于典型的硅酸盐熔体，其中的一些物相在温度变化的过程中会发生晶型转变。随着物相晶型转变的发生，矿渣棉产生激烈的体积膨胀而出现矿渣棉纤维的粉化崩解现象，所以矿渣棉的使用温度一般不能高于晶型转变温度(675℃)，这严重限制了矿渣棉的使用领域。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种增强矿渣棉稳定性的添加剂、矿渣棉及制备方法，本专利技术能够抑制矿渣棉熔体冷却过程中物相的晶型转变，减轻矿渣棉纤维的体积膨胀对提高矿渣棉材料的稳定性和拓宽其使用温度，矿渣棉的稳定性良好，拓宽了矿渣棉材料的应用领域。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种增强矿渣棉稳定性的添加剂，所述添加剂中，按质量百分比计：TiO2含量为37％～55％，Cr2O3含量为28％～48％，MnO含量为11.2％～17.5％、ZrO2含量为0.12％～0.55％，其余为杂质。优选的，所述MnO来自于MnCO3和MnSO4中的一种或两种的混合物。优选的，所述添加剂的粒度不大于5mm。制备本专利技术上述增强矿渣棉稳定性的添加剂的方法，包括如下过程：将TiO2、Cr2O3、MnO和ZrO2混合均匀，经过高温焙烧，制得所述添加剂。优选的，焙烧温度为850℃～1050℃，焙烧时间为10min～90min。本专利技术还提供了一种矿渣棉，所述矿渣棉中含有本专利技术上述的添加剂，所述添加剂含量为矿渣棉基础原料质量的1.0％～6.5％。优选的，所述矿渣棉的基础原料中，按质量百分数计：SiO2含量为38％～47％，CaO含量为31％～38％，Al2O3含量为10％～18％，MgO含量为6％～14％，Fe2O3含量为0.2％～1.8％，碱金属氧化物含量为0.1％～0.6％，余量为杂质。制备本专利技术上述矿渣棉的方法，包括如下步骤：S1，将矿渣棉的基础原料与一部分添加剂均匀混合并加热熔化，得到矿渣棉熔体，其中，所述一部分添加剂含量为添加剂总质量的50％～70％；S2，将矿渣棉熔体加热温度达到1380℃～1500℃，将稻壳与剩余的添加剂均匀混合后分散加入至矿渣棉熔体，其中，稻壳与剩余的添加剂质量比为(1～1.5)：1；S3，将加入了稻壳和添加剂的矿渣棉熔体经过离心或喷吹成纤和集棉固化，即得所述矿渣棉。优选的，S1中加热熔化的温度为1250℃～1350℃。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的增强矿渣棉稳定性的添加剂中，TiO2能够向熔体提供Ti4+并取代[SiO4]四面体中的Si4+，从而减少了易产生晶型转变的正硅酸钙(Ca2SiO4，简写为C2S)物相的生成；Cr2O3、MnO和ZrO2可以提供大量具有极化作用的外来离子并富集在β型正硅酸钙(β－C2S)的晶体缺陷处，降低了缺陷的自由能，减弱了β－C2S向γ型正硅酸钙(γ－C2S)方向成核的驱动力，从而限制γ－C2S在β－C2S中的形核，晶型转变过程得到抑制；同时ZrO2还可以与原料中的CaO形成固溶体和复合体，在高温下这种固溶体和复合体也不会发生相变，可增强矿渣棉高温稳定性。因此本专利技术的添加剂能够抑制矿渣棉熔体冷却过程中物相的晶型转变，减轻矿渣棉纤维的体积膨胀对提高矿渣棉材料的稳定性和拓宽其使用温度。本专利技术添加剂制备时，将TiO2、Cr2O3、MnO和ZrO2均匀混合并于高温下焙烧以去除添加剂组分中的结晶水和杂质，并使添加剂中各组分更均匀地混合，焙烧结束后即可制得所述添加剂，制备过程简单，可操作性强，易于实现工业化，对设备要求低，并且制备出的添加剂能够减少矿渣棉材料中正硅酸钙的生成量并抑制其β-C2S晶型向γ-C2S晶型的转变，增强了矿渣棉材料的稳定性，提高了矿渣棉的使用温度，拓宽了矿渣棉材料的应用领域。本专利技术的矿渣棉，添加本专利技术的添加剂，添加剂含量为矿渣棉基础原料质量的1.0％～6.5％，添加了本专利技术添加剂的矿渣棉中正硅酸钙晶型由β-C2S型向γ-C2S型的转变的过程被抑制，因此增强了矿渣棉材料的稳定性，拓宽了矿渣棉材料的应用领域。添加有本专利技术添加剂的矿渣棉的最高使用温度可达到927～985℃，相较于未添加本专利技术添加剂的矿渣棉(使用温度为664℃)，最高使用温度有了大幅的提升，因此本专利技术矿渣棉的稳定性良好。进一步的，矿渣棉的基础原料中SiO2和Al2O3的含量略高于普通矿渣棉产品，可有效增强矿渣棉稳定性，同时添加剂中的TiO2也可明显改善低碱度熔体的流动性，利于生产过程中矿渣棉纤维的形成。本专利技术的矿渣棉制备过程中，先将一部分添加剂(添加剂总质量的50％～70％)与矿渣棉原料均匀混合并高温熔化可以减少正硅酸钙的生成量，在原料熔融的状态下将剩余质量的添加剂与稻壳混合后加入进一步抑制正硅酸钙在冷却过程中的晶型转变，并且稻壳的燃烧热加速添加剂均匀地分散到熔体之中，防止在其表面形成渣壳而造成元素损失。本专利技术矿渣棉的制备方法可以提高矿渣棉的稳定性和使用温度，拓宽矿渣棉的应用领域。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术增强矿渣棉稳定性的添加剂，以质量百分比计，其中，TiO2含量为37％～55％，Cr2O3含量为28％～48％，MnO含量为11.2％～17.5％、ZrO2含量为0.12％～0.55％，其余为杂质。作为本专利技术优选的实施方案，MnO来自于MnCO3和MnSO4中的一种或两种的混合物。作为本专利技术优选的实施方案，所述添加剂的粒度小于5mm。制备上述添加剂的方法，其过程为，将TiO2、Cr2O3、MnO(MnCO3和/或MnSO4)以及ZrO2混合均匀，经过高温焙烧后即可制得所述添加剂。焙烧温度为850℃～1050℃，焙烧时间为10min～90min。本专利技术添加剂制备时，将TiO2，Cr2O3，MnO(MnCO3和/或MnSO4)，ZrO2均匀混合，经过高温焙烧后即可制得所述添加剂，制备过程简单，可操作性强，易于实现工业化，对设备要求低，并且制备出的添加剂能够减少矿渣棉材料中正硅酸钙的生成量并抑制其β-C2S晶型向γ-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强矿渣棉稳定性的添加剂，其特征在于，所述添加剂中，按质量百分比计，包括：TiO

【技术特征摘要】
1.一种增强矿渣棉稳定性的添加剂，其特征在于，所述添加剂中，按质量百分比计，包括：TiO237％～55％，Cr2O328％～48％，MnO11.2％～17.5％、ZrO20.12％～0.55％，其余为杂质。


2.根据权利要求1所述的一种增强矿渣棉稳定性的添加剂，其特征在于，所述MnO来自于MnCO3和MnSO4中的一种或两种的混合物。


3.根据权利要求1所述的一种增强矿渣棉稳定性的添加剂，其特征在于，所述添加剂的粒度不大于5mm。


4.制备权利要求1-3任意一项所述的一种增强矿渣棉稳定性的添加剂的方法，其特征在于，包括如下过程：
将TiO2、Cr2O3、MnO和ZrO2混合均匀，经过高温焙烧，制得所述添加剂。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，焙烧温度为850℃～1050℃，焙烧时间为10min～90min。


6.一种矿渣棉，其特征在于，所述矿渣棉中含有权利要求1-3任意一项所述的添加剂，所述添加剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢相栋，庞焯刚，张馨艺，臧旭媛，郑建潞，杜月利，吕明，李小明，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61