無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)與成分關(guān)系試驗(yàn)研究

孫偉

金建工程設(shè)計(jì)有限公司 山東煙臺(tái) 264003

人造無機(jī)礦物纖維(礦渣棉)是利用工業(yè)廢渣與天然礦物玄武巖熔化后，利用專門工藝制備的替代天然礦物纖維的一種材料，廣泛應(yīng)用于保溫和吸音等建筑材料產(chǎn)品生產(chǎn) 。離心法生產(chǎn)無機(jī)礦纖維起源于 20 世紀(jì) 60 年代，由美國阿姆斯壯公司、德國R OCKWOO 公司等工業(yè)發(fā)達(dá)國家開發(fā)并推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)形成從纖維到保溫、吸音材料成套生產(chǎn)線。這一技術(shù)是 20 世紀(jì) 80年代中期，由中國建材集團(tuán)控股的北新建材股份有限公司從德國、日本引進(jìn)到國內(nèi)的，后來美國阿姆斯壯公司在上海建立了外資企業(yè)。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)應(yīng)用得較為普遍，已逐漸成為處理工業(yè)固體廢棄物的主流生產(chǎn)工藝 。無機(jī)礦物纖維的主成分范圍一般為：SiO240%-55%，Al2O3 10%-18%，CaO 10%-25%，MgO 6%-12%，酸度系數(shù) 2-2.6。針對(duì)無機(jī)礦物纖維成分要求，沈陽有色金屬研究院在鎳鐵冶煉及爐渣綜合利用中試試驗(yàn)線上進(jìn)行了一系列詳細(xì)試驗(yàn)。試驗(yàn)確定了上述無機(jī)礦物纖維成分要求的合理性，并給出了各自成分條件下不能成纖的極限值，為無機(jī)礦物纖維制造行業(yè)提供有益的參考。

1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備主要包括：1 MVA 礦熱電爐，Φ1 m ×10 m回轉(zhuǎn)干燥窯，Φ1.5 m ×12.5 m 回轉(zhuǎn)還原窯，200kVA 保溫電爐，JLX 2.5-300 型高速離心成纖機(jī)，JLX750-200 纖維收集系統(tǒng)，256 m2布袋除塵器，Testo200 煙氣在線監(jiān)測儀，SCW-98A 智能測溫儀等。

2 試驗(yàn)及結(jié)論

2.1 本試驗(yàn)主要研究纖維成分與無機(jī)礦物纖維長徑比與成纖率兩個(gè)理化指標(biāo)的關(guān)系

纖維理化指標(biāo)目標(biāo)值定為：纖維長徑比≥100，成纖率≥70%。無機(jī)礦物纖維的主要成分及酸度系數(shù)與其理化指標(biāo)密切相關(guān)，本試驗(yàn)針對(duì)礦物纖維的SiO2、Al2O3、CaO、MgO四個(gè)主要成分及酸度系數(shù)進(jìn)行研究，確定出適宜的纖維成分范圍。2.1SiO2含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)SiO2是無機(jī)礦物纖維的主要成分，是無機(jī)礦物纖維成型的先決條件，其含量變化對(duì)無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)起著決定性的影響。在纖維其他成分含量相對(duì)固定的條件下進(jìn)行SiO2含量變化(30%-60%)對(duì)無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)影響的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 SiO2含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可以看出，無機(jī)礦物纖維SiO2含量范圍在40%-55%之間時(shí)，纖維長徑比及成纖率兩個(gè)理化指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)值要求，與無機(jī)礦物纖維成分標(biāo)準(zhǔn)要求范圍值相符合。

2.2 甩MgO 含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)

MgO 與 CaO 的作用基本相同，主要也是降低制纖溫度及保證制纖爐渣流動(dòng)性，其含量改變對(duì)纖維的成纖率影響較明顯。在纖維SiO2含量為50%，Al2O3含量為15%，CaO含量為20%的條件下進(jìn)行MgO含量變化(5%-20%)對(duì)無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)影響的條件試驗(yàn)。

2.3 Al2O3含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)

Al2O3的作用與SiO2類似，輔助SiO2提高制纖爐渣黏性，其對(duì)纖維長徑比作用效果比SiO2明顯。當(dāng)Al2O3含量變化不大時(shí)，無機(jī)礦物纖維長徑比這一理化指標(biāo)變化就非常明顯。在纖維SiO2含量為50%，其他成分含量相對(duì)固定的條件下進(jìn)行Al2O3含量變化(9%-18%)對(duì)無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)影響的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，隨著Al2O3含量的增加，無機(jī)礦物纖維的長徑比明顯提高，后期提高幅度減小。纖維成纖率隨著Al2O3含量的變化不明顯。Al2O3含量在9%-18%的范圍內(nèi)，纖維理化指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[1-2]。

圖2 Al2O3含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果

2.4 CaO 含量變化對(duì)纖維理化指標(biāo)影響試驗(yàn)

CaO 也是無機(jī)礦物纖維的重要成分，它降低了制纖溫度及保證了制纖爐渣的流動(dòng)性，CaO 含量對(duì)纖維理化指標(biāo)有較大的影響。在纖維 SiO2含量為 50%，Al 2O3 含量為 15%，其他成分含量相對(duì)固定的條件下，進(jìn)行 CaO 含量變化(10%-25%)對(duì)無機(jī)礦物纖維理化指標(biāo)影響的條件試驗(yàn)[3].

3 結(jié)語

（1）試驗(yàn)所得無機(jī)礦物纖維的主成分范圍：S iO240%-55%，Al2O39%-18%，CaO10%-25%，MgO5%-15%，酸度系數(shù)2-2.5，與無機(jī)礦物纖維成分標(biāo)準(zhǔn)要求范圍值基本相符合。（2）無極礦物纖維的主要成分相輔相成，缺一不可。其含量變化的調(diào)整應(yīng)在酸度系數(shù)要求范圍內(nèi)進(jìn)行。（3）紅土鎳礦匹配玄武巖及鐵礦渣電爐冶煉制造無機(jī)礦物纖維工藝可行，制得的無機(jī)礦物纖維可應(yīng)用于保溫材料和建筑裝飾材料等領(lǐng)域。