[发明专利]一种利用铁尾矿制备无机矿渣纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料制备技术领域，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。

背景技术

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SiO₂20％～70％，Al₂O₃1％～12％，Fe₂O₃6％～25％，CaO1％～30％，MgO1％～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：SiO₂28％～42％、Al₂O₃6％～17％、CaO38％～49％和MgO1％～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。1400-1550℃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％。

发明人经研究发现，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。

本发明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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铁尾矿制备无机矿渣纤维的方法，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