[发明专利]一种耐碱玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工业固体废弃物资源化利用技术领域，涉及一种耐碱性能优异的耐碱玻璃纤维及其制造方法，具体涉及一种以高炉矿渣-粉煤灰为原料的耐碱玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维的制备方法。

背景技术

高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。每生产1t生铁排放出0.25t~1.2t高炉矿渣，其排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化。随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣排量日益增多。据2015年统计高炉矿渣堆积近15×10⁷t，占地约1000km²，而且这一数字还在呈增长趋势。为了处理这些废渣，国家每年花费巨额资金修筑排渣场，浪费大量人力物力。因此，高炉矿渣的综合利用非常重要。现阶段主要的利用方式有生产水泥、混凝土、矿渣砖瓦和砌块，另外矿渣碎石主要用于公路、机场、地基工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。根据中国燃用煤的情况，燃用1t煤约产生250kg~300kg粉煤灰。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。现阶段主要的利用方式有作水泥生产的原料或混合材、用于筑路和回填、回收铁精、回收煤炭、生产农业肥料等。

总结以上可知，现阶段这些固废物主要是简单的用在水泥、混凝土、砌块和道路铺垫、回填等方面。这些利用方式比较粗浅，所创造的经济价值较小，还会带来二次污染。因此，开发这些工业固废物的高附加值的利用方式具有很高的社会价值和经济价值。

耐碱玻璃纤维自二十世纪六七十年代诞生以来，一直受到世界各国研究者和材料行业人员的重视，先后出现了英国的塞姆菲尔纤维、日本的旭硝子纤维、中国的ER13等各种耐碱玻璃纤维。但这些耐碱玻璃纤维中ZrO₂含量高，所使用的原料均为优选的矿物原料，使其熔化，拉丝温度以及生产成本较高。同时，随着耐碱玻璃纤维应用的不断拓展，新的应用方式在不断的出现，市场迫切需求一种原料低廉、生产简单、性能优良的耐碱玻璃纤维。

高炉矿渣中主要的化学成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、MnO、FeO、S等，其中CaO、SiO₂、Al₂O₃合量占重量的90%以上。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。这些组分是玻璃纤维的基础组分，其中，CaO、MgO和铁氧化物对提高玻璃纤维的耐碱性有积极作用。

通过实验分析发现，以高炉矿渣-粉煤灰为原料的耐碱玻璃纤维组合物并由其制备耐碱玻璃纤维纤维具有可行性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种以高炉矿渣掺加粉煤灰作为原料的耐碱玻璃纤维组合物、耐碱玻璃纤维及耐碱玻璃纤维的制备方法。该耐碱玻璃纤维组合物及其纤维具有优异的耐酸碱性，作为玻璃纤维增强水泥基复合材料的增强材料或其他耐蚀性材料是有用的。同时，使高炉矿渣和粉煤灰又有了新的利用途径和空间。

本发明通过合理的调节高炉矿渣、粉煤灰、石英粉、生石灰和纯碱、锆英粉等原料的比例作为玻璃组合物，进而成为玻璃组成，能够很好地解决上述问题。

本发明技术方案如下：

一种耐碱玻璃纤维组合物，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：高炉矿渣20~66%、粉煤灰0~15%、石英粉20~50%、生石灰0~17%。

进一步地，上述耐碱玻璃纤维组合物，还包括有原料锆英粉和纯碱，原料质量百分比组成为：高炉矿渣0~66%、粉煤灰0~15%、石英粉20~50%、生石灰0~17%、锆英粉0~20%、纯碱0~25%。

所述的高炉矿渣为经过预处理的高炉矿渣，处理方式为：预均化，粉磨，过200目筛，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h。

所述的粉煤灰为经过预处理的高炉矿渣，处理方式为：预均化，混合均化，并在600～900℃的空气气氛下处理2～3h。