[发明专利]一种改性赤泥耐碱玻璃纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种改性赤泥耐碱玻璃纤维的制备方法。其目的在于提供一种实验设计高效、快速、经济，大量资源化利用工业废弃物赤泥的耐碱玻璃纤维的制备方法。本发明的制备方案如下：(1)对工业废弃物赤泥进行预处理，以获得粒度和成分均匀的赤泥；(2)将预处理后的赤泥与其他氧化物原料混合，得到成分均匀的原料；(3)将原料置于高温炉中加热熔制成玻璃液；(4)玻璃液通过漏板拉制成粗细均匀的玻璃纤维。本发明的有益效果为：为赤泥的处理提供了一种新思路，实验效率有所提高，同时提高赤泥的综合利用率，增加了产品的附加值，能够实现经济发展和环境保护的双向收益。

技术领域

本发明涉及一种改性赤泥耐碱玻璃纤维的制备方法，该玻璃纤维原料中大量利用工业制铝过程中产生的废弃物赤泥，且实验设计高效、快速、经济，目的在于提高赤泥的综合利用率降低赤泥大量堆积带来的污染与资源浪费问题，同时提高实验效率，制备出耐腐蚀性能优异的玻璃纤维。

背景技术

赤泥是氧化铝在工业生产过程中产生的废渣，成分与性质复杂且具有强碱性，金属氧化物含量丰富特别是铁元素含量较高等特点。赤泥的主要成分包含SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等，每生产1吨氧化铝就会产生0.8~1.5吨赤泥。目前赤泥主要在三个方面有应用：一是作为生产原料制备水泥材料、复合水泥以及碱矿渣水泥等建筑材料；二是赤泥中含有的Fe、Al、Si、Ti、Na和稀土元素等有价金属元素的提取回收再利用；三是其具有的多孔特性且含有钙、铝、铁和硅等可以用来生产水和废水处理混凝剂用来保护环境。

目前赤泥的利用途径单一，没有形成综合化，大多数赤泥尚未综合利用，截止到2015年我国赤泥的实际利用率仅为4%。现阶段赤泥的处理方法主要为露天堆积、深坑填埋以及修筑赤泥坝等。截止到2017年，我国赤泥累计堆积量约为5亿吨。赤泥堆场的的建设不仅需要占用大面积耕地，同时需要昂贵的维护管理等费用，这在另一方面增加了制铝成本。而且在雨季坝库容易发生坍塌事故，形成滑坡、泥石流等自然地质灾害，对环境造成破坏，严重威胁着人民群众的生命财产安全。赤泥中的碱向地下渗透会造成土壤和地下水的污染，极高的含碱量还使赤泥对生物、金属和硅质材料产生强烈的腐蚀，裸露的赤泥形成的粉尘随风飞扬会污染大气。

玻璃纤维在混凝土中主要起增强、阻裂和增韧的作用，将玻璃纤维材料掺入水泥基中有助于其中纤维的增强作用，主要表现为提高混凝土的抗拉强度，同时对于抗剪强度和抗弯强度等以拉应力为主控制破坏的强度有所提高。玻璃纤维具有高弹性模量、耐高温和高强度等特点,因此掺入混凝土中能够改善和克服混凝土抗拉伸强度低、耐冲击性能差、许用变形小的缺点。玻璃纤维增强混凝土应用的最大障碍是普通玻璃纤维在硅酸盐水泥的碱性环境中受腐蚀而性能下降，因此推广玻纤水泥制品应用的首要任务是增强玻璃纤维的耐碱性。

关于玻璃纤维的破坏机理有三种基本学说：化学腐蚀学说、力学破坏学说以及化学腐蚀和力学破坏并存学说。化学侵蚀学说认为碱通过OH^-破坏玻璃硅氧骨架（≡Si-O-Si≡）从而产生≡Si-O-群，使SiO₂溶解在溶液中。玻璃受碱侵蚀可以分为三个阶段：

（1）碱溶液中的阳离子吸附在玻璃表面；

（2）阳离子吸附在玻璃表面束缚表面的OH^-，使玻璃表面的OH^-浓度增加，对玻璃表面的硅氧键起攻击和断裂的作用；

（3）玻璃硅氧骨架（≡Si-O-Si≡）被破坏之后形成≡Si-O-群，最后变成硅酸离子，有时硅酸离子与玻璃表面吸附的阳离子形成硅酸盐然后逐渐在碱溶液中溶解使玻璃表面层脱落。