一种利用铁尾矿制备无机矿渣纤维的方法技术

一种利用铁尾矿制备无机矿渣纤维的方法，属于无机非金属材料制备技术领域。将铁尾矿和冶金渣混合，加热至熔融状态，经喷吹或甩丝制备无机矿渣纤维；在熔融状态混合物中的铁尾矿的重量百分比在３０％到９０％，高炉渣的重量百分比在７０％到１０％。优点在于，工艺简单易行，实施方便，实现了铁尾矿和冶金渣等不同工业废料的综合利用，提高了铁尾矿综合利用的附加值，具有良好的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机非金属材料制备
，特别涉及一种利用铁尾矿制备无机 矿渣纤维的方法，实现铁矿尾矿的高附加值利用。
技术介绍
铁尾矿是铁矿选矿的副产品之一，是选矿作业中有用目标组分含量最低的部 分。铁尾矿并不是完全无用的废料，往往含有可作其他用途的组分，通过合理的工艺进 行综合利用，可望实现矿产资源充分利用和改善生态环境。伴随着我国钢铁产业的发展，黑色冶金矿山企业以尾矿等形式排弃了大量的工 业废料。据统计，目前我国累计堆存的铁尾矿量高达50亿吨左右，而且随着铁矿产能 的不断提高，铁尾矿堆存量以5亿吨/年的速度增长。这些工业废料占用了土地资源， 污染了环境，需要投入相当大的社会资源去恢复治理。而同时，这些废弃工业废料又是 蕴含了大量资源的“人工矿床”，是非常宝贵的二次资源。针对这一问题，工业和信 息化部、科技部、国土资源部等部门组织编制的《金属尾矿综合利用专项规划(2010 2015)))提出到2015年，实现全国尾矿利用率达到20%的目标。当前我国绝大多数尾矿 尚未被综合利用，综合利用率不足10%，尤其是铁尾矿的利用率更低。对铁尾矿进行综 合处理利用，既提高了资源的利用率，又为环境恢复和治理提供了重要途径，符合国际“十一五”规划提出的建设资源节约型、环境友好型社会的目标和方向。铁尾矿是一种复合矿物原料，是铁矿石经加工、磁选后以泥浆状排放的矿 物废料。全国各地铁尾矿含量及成分有差异，但主要化学成分有Si0220% 70%， Al2O3I^ 12%，Fe2036% 25%，CaOl % 30%，MgOl % 13%，还含有少量 Na2O> K2O以及S、P等元素。现在国内已经加强了对铁尾矿的综合利用的研究，目前主要集中在用铁尾矿制 备水泥、路面建材以及饰面玻璃等方面，总体来看，资源再利用水平不高、经济效益一 般。高炉渣是高炉炼铁中由加入高炉矿石中的脉石、焦炭灰分同熔剂反应熔化形 成的副产物，是含有多种氧化物的复杂硅酸盐，常含有少量硫化物、氟化物和碳化物 等。它的成分和产量因高炉原料和燃料的成分不同而有所不同。通常高炉渣主要含有 Si0228% 42%、Al2036% 17%、Ca038% 49%和 MgOl % 13%。冶炼每吨铁生 成的渣量约为300 600公斤。目前，我国大多数钢铁厂对高炉渣采用水冲方法处理，即让高炉熔渣在冲制箱 内由多孔喷头喷出的高压水进行水淬，水淬渣流经粒化槽，进入沉渣池。沉渣池中的水 渣由抓斗吊抓出堆放于渣场继续脱水。沉渣池内的水及悬浮物流入设有砾石过滤层的过 滤池，经过滤后的水由泵加压后送入冷却塔冷却，循环使用。水量损失必须由新水补 充。这种水冲渣系统存在很多问题，其中最大两个问题是耗水太多与能量损失严重。每 冲渣1吨，需要循环用水量10吨，消耗新水1.2吨，如以2007年我国生铁生产计算，仅用于冲渣的新水消耗就接近2亿吨。其次，水冲渣过程浪费了大量热量。1400-155(TC 的高炉渣被带走的热约占炼铁能耗的8%左右。全国各钢铁厂每年的高炉渣总热能损失超 过1000万吨标准煤。钢渣是炼钢过程的冶金渣，主要成分为CaO、MgO和SiO2等，目前钢渣没有得 到很好利用，其利用率不足20%。专利技术人经研究发现，以铁尾矿为主要原料，在其中加入一定量的冶金渣(包括 炼铁渣、炼钢渣)进行调质，通过喷吹法或者离心法，可以制备出优质的矿渣纤维，此 纤维可以制备建筑保温材料，工业窑炉的隔热材料，部分精选的超细纤维还可用于造纸 纤维，代替树木纤维，从而保护生态环境。同时，热能通过尾气回收还可以得到充分利用。本专利技术利用铁尾矿为主要原料制备矿物纤维，是资源、能源循环与再生利用的 新技术。这一技术和方法是一项开拓性的节能减排的新技术和新工艺，对提高废弃物利 用效率、充分利用废弃能源、促进我国的经济与社会、人与自然的和谐发展，实现资源 经济向循环经济的跨跃具有极其深远的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法以铁 尾矿为主要原料，加入一定量的冶金渣，制备具有一定直径和长度以及一定柔性和强度 的无机纤维。具体工艺为将铁尾矿和冶金渣混合、加热至熔融状态，经喷吹或甩丝制备无机矿渣纤维。 所述液态混合物中的铁尾矿的重量百分比优选在30%到90%的范围内，高炉渣的重量百 分比优选在70%到10%的范围内。具体来说，可先在铁尾矿中加入冶金渣，通过加热，并控制温度与组成，从而 控制熔融液的黏度与表面张力；所述的加热至熔融状态的温度在11oo°c到18oo°c。所述的冶金渣为炼铁渣、炼钢渣中的一种或其混合物；加入冶金渣对铁尾矿起 改性作用。所述的喷吹是在加压下(0.75 1.2MPa)由多孔喷丝板将熔融液喷出成丝，然后 将得到的丝冷却，制得无机矿渣纤维。所述的甩丝是由电阻炉熔融铁尾矿和冶金渣，使得到的液体流入甩丝机，在甩 丝辊离心力的作用下，根据不同的线速度使该液体形成长短不同的丝，将这些丝冷却即 得到无机矿渣纤维。还可在铁尾矿和高炉渣的液态混合物中加入具有不同功能的添加剂，比如在制 作耐火或保温材料时可加入耐火砖粉或矾土或两者的混合物等等。可以理解，通过调节熔融液中各成分的种类和各成分之间的配比，制备所涉及 的温度等参数，以及添加剂的种类和用量，可以获得不同性能与规格的无机矿渣纤维； 同时由于工业废料铁尾矿与高炉渣的成分各有不同，除制备本专利技术所述无机纤维所涉及 的主要原料外，其中还可能含有不同成分的氧化钙、氧化镁和氧化铁等成分从而影响无 机纤维的形貌以及性能。制得的无机纤维的直径优选在0.01mm到IOOmm的范围内，长 径比优选在4到2000的范围内。本领域技术人员可在本专利技术方法的指导下，通过比较在不同条件下制备的无机 纤维的长径比之间的区别而得到最优的工艺条件。本专利技术制得的无机纤维可制备建筑保温材料，工业窑炉的隔热材料，部分精选 的超细纤维还可用于造纸纤维，代替树木纤维，从而保护生态环境。同时，还可通过尾 气回收使热能得到充分利用。和现有技术相比，本专利技术方法具有下列优点工艺简单易行，实施方便。实现了铁尾矿和高炉渣等不同工业废料的综合利 用，提高了铁尾矿综合利用的附加值，具有良好的经济和环境效益。附图说明图1是本专利技术实施例方法流程图。图2是本专利技术实施例1制备得到的无机纤维的显微镜下的照片。图3是本专利技术实施例2制备得到的无机纤维的显微镜下的照片。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明。下述实施例的制备过程如附图1所示。实施例1铁尾矿在混合物中重量百分比为70%，高炉渣为30%。将混合物放入温度为 1600°C的熔化电阻炉中，待完全熔化后，使熔融液流入甩丝机中，在甩丝辊离心力的作 用下，根据不同的线速度得到长短不同的无机纤维丝，同时喷吹压缩空气冷却得到的无 机矿渣纤维丝，如图2所示。实施例2采用和实施例1相同的制备方法，其区别在于，铁尾矿在混合物中的重量百分 比为50%，最后得到的无机矿渣纤维如图3所示。实施例3采用和实施例1相同的制备方法，其区别在于，熔化电阻炉的温度为1500°C， 并使用多孔喷丝机喷制成丝，冷却后获得无机矿渣矿物纤维。权利要求1.，其特征在于，将铁尾矿和冶金渣混 合，加热至熔融状态后，经喷吹或甩丝制备无机矿渣纤维；在熔融状态混合物中的铁尾 矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用铁尾矿制备无机矿渣纤维的方法，其特征在于，将铁尾矿和冶金渣混合，加热至熔融状态后，经喷吹或甩丝制备无机矿渣纤维；在熔融状态混合物中的铁尾矿的重量百分比在３０％到９０％，高炉渣的重量百分比在７０％到１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王习东，赵大伟，张作泰，王景峰，
申请(专利权)人：长治市华兴环保工程有限公司，北京大学，
类型：发明
国别省市：14