本發明涉及巖棉技術領域，是一種以固體廢棄物為原料的巖棉及其制備方法和應用。
背景技術：
巖棉是利用玄武巖、白云石、輝綠石等為主要原料生產的重要的A級不燃建筑外墻保溫材料。它具有密度小，重量輕，導熱系數低，保溫隔熱效果好等優點。同時巖棉中所有金屬氧化物都為穩定氧化物，在火災過程中沒有氧化還原反應，是目前外墻保溫材料中能夠達到A級標準的最佳材料。但是以玄武巖為主要原料生產巖棉也存在一些問題：（1）玄武巖熔制溫度過高，將近1500℃，對燃料以及設備耐高溫要求高；（2）玄武巖構成中，鐵的氧化物過多，不利于玄武巖熔體拉絲，三氧化二鐵和氧化亞鐵在熔化過程中由于碳的還原作用會發生價態的變化，甚至還原成金屬鐵，另外三氧化二鐵還具有強烈的染色作用并提高其表面張力，容易在制造纖維的過程中產生黑色渣球。
粉煤灰、高爐渣均屬于工業廢渣（固體廢棄物），目前，通常將該工業廢渣長期堆存在地上，不僅占用大量土地，而且會造成對水系和大氣的嚴重污染和危害。
技術實現要素：
本發明提供了一種以固體廢棄物為原料的巖棉及其制備方法和應用，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決粉煤灰、高爐渣廢棄于土地上存在污染環境的問題；本發明將粉煤灰、高爐礦渣應用于巖棉的制備方法中，使粉煤灰、高爐礦渣變廢為寶，循環利用。
本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數計包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：
上述以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃至440℃，將預熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
上述粘結劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
上述高爐渣為煉鋼產生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
上述第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機，擺錘機將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進行；或/和，第一步中，預熱后的粉料在水套沖天爐內熔融。
上述第二步中，粘結劑的用量為使纖維相互粘結在一起得到絮狀纖維棉為準。
本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種技術方案之一所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法，按下述方法進行：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃至440℃，將預熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數計包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進：
上述粘結劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
上述高爐渣為煉鋼產生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
上述第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機，擺錘機將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進行；或/和，第一步中，預熱后的粉料在水套沖天爐內熔融。
上述第二步中，粘結劑的用量為使纖維相互粘結在一起得到絮狀纖維棉為準。
本發明的技術方案之三是通過以下措施來實現的：一種技術方案之一所述的以固體廢棄物為原料的巖棉作為保溫隔熱材料的應用。
本發明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中的熔制溫度較低，從而降低巖棉生產能耗；同時，本發明采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實現固體廢棄物的循環再利用，防止高爐渣、粉煤灰對環境的破壞；另一方面，能夠降低玄武巖的用量，從而節約玄武巖資源；另外，本發明能夠將巖棉的耐水性能控制在較好的范圍，即提高了巖棉的品質。
具體實施方式
本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。本發明中所提到各種化學試劑和化學用品如無特殊說明，均為現有技術中公知公用的化學試劑和化學用品；本發明中的百分數如沒有特殊說明，均為質量百分數。
下面結合實施例對本發明作進一步描述：
實施例1：該以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數計包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
本實施例中，采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實現固體廢棄物（高爐渣、粉煤灰）的循環再利用，防止高爐渣、粉煤灰對環境的破壞；另一方面，本發明中的原料中，由于高爐渣、粉煤灰的使用，使玄武巖的用量在67%以下，而現有制備巖棉工藝中的武巖用量在70%以上，由此可知，采用本實施例所述的原料配比制備以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續的以固體廢棄物為原料的巖棉以巖棉簡稱）時，能夠降低玄武巖的用量，從而節約玄武巖資源。
利用高爐渣來改善玄武巖的熔制溫度和降低熔體中鐵氧化物比例，可提高玄武巖的拉絲性能，利用粉煤灰中含有大量的活性Al2O3與活性SiO2的特點，可提升本實施例得到的巖棉的酸度系數的下限值，則將本發明得到的巖棉的酸度系數控制在較高范圍，即將本發明得到的巖棉的耐水性能控制在較好的范圍。
實施例2：該以固體廢棄物為原料的巖棉，原料按重量份數計包括玄武巖30份或50份、高爐渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份。
實施例3：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃至440℃，將預熱后的粉料在溫度為850℃至1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數計包括玄武巖30份至50份、高爐渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
高爐渣、粉煤灰同時與玄武巖混配生產巖棉時，可以降低熔融（熔制）溫度，降低巖棉生產能耗。
本實施例所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中，熔融溫度為850℃至1200℃，而現有制備巖棉的工藝中的熔融溫度為1400℃至1500℃，由此可知，采用本實施所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法制備巖棉時，熔融溫度比現有巖棉加工工藝的熔融溫度要低，從而可以降低巖棉的生產能耗，降低巖棉的生產成本。
根據本實施例得到的巖棉的性能指標如表1所示。GB T 25975-2010建筑外墻外保溫用巖棉板執行標準如表2所示。
實施例4：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃或440℃，將預熱后的粉料在溫度為850℃或1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數計包括玄武巖30份或50份、高爐渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
實施例5：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至440℃，將預熱后的粉料在溫度為850℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數計包括玄武巖30份、高爐渣30份、粉煤灰2份和焦炭10份；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據本實施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標如表1所示。
實施例6：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將所需量的玄武巖、高爐渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃，將預熱后的粉料在溫度為1200℃的條件下熔融成硅酸鹽熔體，原料按重量份數計包括玄武巖50份、高爐渣20份、粉煤灰10份和焦炭3份；第二步，將硅酸鹽熔體進行離心，硅酸鹽熔體在離心過程中拉絲成為纖維，向纖維噴灑粘結劑后得到絮狀纖維棉；第三步，將絮狀纖維棉疊加后得到疊加型纖維條，疊加型纖維條經過后處理后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據本實施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標如表1所示。
實施例7：作為上述實施例的優化，粘結劑為酚醛樹脂、脲醛樹脂和氨基樹脂中的一種以上。
實施例8：作為上述實施例的優化，高爐渣為煉鋼產生的含鐵量較低的低品位爐渣，低品位爐渣的含鐵量為1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰為電廠煤炭燃燒產生的富含活性三氧化二鋁與活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二鋁的含量為25%至40%，活性二氧化硅的含量為50%至64%。
實施例9：作為上述實施例的優化，第三步中，將絮狀纖維棉送入擺錘機，擺錘機將絮狀纖維棉呈S型疊加后得到疊加型纖維條；或/和，第三步中，后處理依序按壓縮、加壓和固化進行；或/和，第一步中，預熱后的粉料在水套沖天爐內熔融。
實施例10：作為上述實施例的優化，第二步中，粘結劑的用量為使纖維相互粘結在一起得到絮狀纖維棉為準。
實施例11：該以固體廢棄物為原料的巖棉作為保溫隔熱材料的應用。
實施例12：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將600kg玄武巖、450kg高爐渣、75kg粉煤灰與150kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至400℃，然后用提升機將預熱后的粉料加入水套沖天爐內，經1000℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經活動流槽被導入離心機；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風將纖維送入混降室內，并將未成纖的渣球分離出去，同時，采用細霧粒多點噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經過渡輸送被送入擺錘機；第三步，在擺錘帶往復擺動作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機上形成多層折疊結構形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據本實施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標如表1所示。
實施例13：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將800kg玄武巖、320kg高爐渣、160kg粉煤灰與48kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至440℃，然后用提升機將預熱后的粉料加入水套沖天爐內，經900℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經活動流槽被導入離心機；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風將纖維送入混降室內，并將未成纖的渣球分離出去，同時，采用細霧粒多點噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經過渡輸送被送入擺錘機；第三步，在擺錘帶往復擺動作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機上形成多層折疊結構形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據本實施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標如表1所示。
實施例14：該以固體廢棄物為原料的巖棉，按下述制備方法得到：第一步，先將450kg玄武巖、372kg高爐渣、150kg粉煤灰與50kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，將粉料的溫度預熱至360℃，然后用提升機將預熱后的粉料加入水套沖天爐內，經1200℃高溫熔化（熔融）成硅酸鹽熔體，硅酸鹽熔體由水套沖天爐下部流料口流出，經活動流槽被導入離心機；第二步，硅酸鹽熔體靠離心作用將之牽伸（拉絲）成纖維，再用高壓風將纖維送入混降室內，并將未成纖的渣球分離出去，同時，采用細霧粒多點噴射方式，將酚醛樹脂均勻地施加（噴灑）到纖維表面，纖維形成的初棉層（絮狀纖維棉）經過渡輸送被送入擺錘機；第三步，在擺錘帶往復擺動作用下，在與其呈90°布置的成形輸送機上形成多層折疊結構形式的均勻棉氈（疊加型纖維條），棉氈（疊加型纖維條）經壓縮、加壓、固化后得到以固體廢棄物為原料的巖棉。
根據本實施例得到的以固體廢棄物為原料的巖棉（巖棉，后續提及的巖棉代表以固體廢棄物為原料的巖棉）的性能指標如表1所示。
通過表1和表2可知，本發明所述的巖棉達到建筑外墻外保溫用巖棉板執行標準的要求，并且本發明得到的巖棉的酸度系數控制在1.8至1.9之間，而現有工藝生產的巖棉的酸度系數控制在1.6至1.9之間，由此可知，根據本發明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法能夠提升巖棉的酸度系數的下限值，將巖棉的酸度系數控制在較高范圍，即將本發明得到的巖棉的耐水性能控制在較好的范圍，提高了巖棉的品質。
綜上所述，本發明所述的以固體廢棄物為原料的巖棉的制備方法中的熔制溫度較低，從而降低巖棉生產能耗；同時，本發明采用高爐渣、粉煤灰作為巖棉的制備原料，一方面，有效的將高爐渣、粉煤灰變廢為寶，實現固體廢棄物的循環再利用，防止高爐渣、粉煤灰對環境的破壞；另一方面，能夠降低玄武巖的用量，從而節約玄武巖資源；另外，本發明能夠將巖棉的耐水性能控制在較好的范圍，即提高了巖棉的品質。
以上技術特征構成了本發明的實施例，其具有較強的適應性和實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。