[发明专利]一种中间体氧化物改性的工业废弃物耐碱玻璃纤维的制备方法

说明书

本发明涉及了一种中间体氧化物改性的工业废弃物耐碱玻璃纤维的制备方法。它的特点是掺入的工业废弃物质量百分比为26‑39%且赤泥和高炉矿渣的比例为1:2.1‑3，利用中间体氧化物氧化铁和氧化铝进行改性，经过原料预处理、混料、熔制、拉丝等一系列工序最终制得原料中工业废弃物比例较高且耐碱性能较优的玻璃纤维。变废为宝，提高赤泥和高炉矿渣的应用价值，同时降低了废弃物大量堆积带来的环境危害，实现了经济和环保的双重发展。

技术领域

本发明涉及一种耐碱玻璃纤维的制备方法，尤指一种中间体氧化物改性的工业废弃物耐碱玻璃纤维的制备方法，该玻璃纤维利用工业废弃物赤泥和高炉矿渣所提供的中间体氧化物改进耐碱性，目的在于在提高玻璃纤维耐碱性的前提下尽可能的大量应用工业废弃物，变废为宝，制备出耐腐蚀性能优异的玻璃纤维。

背景技术

高炉矿渣是生铁冶炼过程中产生的工业废渣，一般由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁的杂质形成，成分以硅酸盐和铝酸盐为主。在炼铁过程中每炼1吨生铁会产生300-360kg主要成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO和MgO等的高炉矿渣。

目前高炉矿渣主要应用在以下几个方面：

1）应用在建材行业，制备新型保水铺路材料、新型墙体砖和矿渣水泥；

2）应用在制备微晶玻璃方面；

3）应用在处理废水方面，利用物理吸附去除废水中的硫和磷，利用化学吸附与硫元素发生化学反应进一步去除硫元素；

4）应用在烟气脱硫方面，利用溶解、吸收和氧化去除煤炭燃烧中产生的大量的二氧化硫；

5）用于制备矿渣棉，与一定量的添加剂经过熔融后采用离心机喷吹形成矿渣棉。

赤泥是氧化铝在生产过程中产生的工业废渣，具有强碱性且成分与性质复杂，金属氧化物含量丰富特别是铁元素含量较高等特点。每生产1吨氧化铝就会产生0.8~1.5吨主要成分是SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等的赤泥。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，这不仅会占用大量土地而且会有一定安全隐患和造成环境污染。截止到2017年，我国赤泥累计堆积量约为5亿吨。

目前赤泥的应用包含以下几个方面：

1）赤泥中大量存在的Fe、Al、Si、Ti、Na 和稀土元素等，可以用来回收铁、钛和稀土元素等有价组分；

2）赤泥含有丰富的钙、铝、铁和硅且具有多孔特性等特点，可以用来生产废水处理混凝剂；

3）赤泥可以用来制备水泥材料、生产复合水泥以及生产碱矿渣水泥。

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。纤维对混凝土的增强作用主要有复合材料力学理论和基于断裂力学基础上的纤维间距理论两种增强机理。玻璃纤维具有高弹性模量的、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石的碱性环境中受腐蚀而性能下降，因此推广玻纤水泥制品的应用的首要任务是增强玻璃纤维的耐碱性。

高炉矿渣与赤泥的主要成分包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，这与与铝硅酸盐玻璃主要成分相近，因此利用高炉矿渣和赤泥制备耐碱玻璃纤维是切实可行的。以工业废弃物高炉矿渣和赤泥为主要原料制备耐碱玻璃，有利于实现废弃物高附加值的利用，提高废弃物的综合利用率和技术水平，也符合国家经济、环境发展的需要，具有非常重要的经济和社会效益。