一種以金銅尾礦為主原料的玻璃纖維保溫棉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以金銅尾礦為主原料的玻璃纖維保溫棉及其制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分：金銅尾礦65-75wt％，石英砂15-25wt％，硼砂3-5wt％，純堿2-5wt％，二氧化鈦1-2wt％，各原料按比例混合后，經(jīng)電熔坩堝拉絲法結(jié)合噴吹法制得玻璃纖維保溫棉。本發(fā)明制備的金銅尾礦玻璃纖維保溫棉的密度為20-120kg/m3的范圍內(nèi)，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.03-0.10W/(K·m)的范圍內(nèi)，能有效達(dá)到隔音、吸音、保溫、防潮和隔熱的效果，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，且能消耗大量的尾礦廢料，可起到變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的作用，產(chǎn)品附加值高。
【專利說明】一種以金銅尾礦為主原料的玻璃纖維保溫棉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以金銅尾礦為主原料的玻璃纖維保溫棉及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全球有大量的礦山被開采，產(chǎn)生了數(shù)量巨大的廢棄尾礦，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響與破壞，環(huán)境恢復(fù)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。同樣隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)各種礦產(chǎn)資源的需求量急劇增加，不可避免地產(chǎn)生大量的固體廢渣。有關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，共伴生礦資源的綜合利用率不到20%，礦產(chǎn)資源總回收率只有30%，即使在一些大型國(guó)有礦山企業(yè)開展了資源綜合利用，也只占國(guó)有礦山的10%。因此，對(duì)尾礦的二次利用已受到世界各國(guó)的重視。
[0003]金銅尾礦是在金銅礦開采、分選之后排放的粉狀廢料，包括金銅礦山尾礦和選廠尾礦，其中，礦山尾礦包括已經(jīng)開采出的伴生巖石和選礦中途剔除的低品位礦石。為此，通常情況下，在開采金銅礦山的同時(shí)要建設(shè)巨大的可容納礦山全部生產(chǎn)期間排出尾砂的尾礦庫(kù)，尾礦工程投資較大，還要占用大量農(nóng)田和林地，破壞了生態(tài)平衡。
[0004]在廢棄的礦山尾礦中存在一些重金屬和其他有害元素的重要載體，對(duì)地表土壤和地下水的質(zhì)量有很大影響，不容忽視。隨著我國(guó)金銅產(chǎn)量的增加，金銅深加工能力也具有一定的規(guī)模，但是金銅礦經(jīng)精選后所產(chǎn)生的尾礦粉被大量排出，給社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力。金銅礦開采不斷推進(jìn)，對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響也在加劇，再加上尾礦庫(kù)的坍塌事故多發(fā)，合理充分利用金銅尾礦是金銅礦開采、加工企業(yè)亟待解決的社會(huì)難題。
[0005]近年來，對(duì)于金銅尾礦的開發(fā)利用，并未得到有效地重視，由此，利用金銅尾礦所開發(fā)的品種單一，且品質(zhì)與附加值不高。玻璃棉屬于玻璃纖維中的一個(gè)類別，是一種人造無機(jī)纖維。玻璃棉是將熔融玻璃纖維化，形成棉狀的材料，化學(xué)成分屬玻璃類，是一種無機(jī)質(zhì)纖維，具有體積密度小、熱導(dǎo)率祗、保溫絕熱、吸音性能好、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。玻璃棉屬于玻璃纖維中的一個(gè)類別，是一種人造無機(jī)纖維。目前生產(chǎn)玻璃棉的方法為，采用石英砂、石灰石、白云石等天然礦石為主要原料，配合一些純堿、硼砂等化工原料熔成玻璃。在融化狀態(tài)下，借助外力吹制式甩成絮狀細(xì)纖維，纖維和纖維之間為立體交叉，互相纏繞在一起，呈現(xiàn)出許多細(xì)小的間隙，這種間隙可看作孔隙。因此，玻璃棉可視為多孔材料，具有良好的絕熱、吸聲性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，以及迫在眉睫的環(huán)境問題而提供一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉及其制備方法，制備的金銅尾礦玻璃纖維保溫棉的密度為20-120kg/m3的范圍內(nèi)，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.03-0.1Off/(K.m)的范圍內(nèi)，能有效達(dá)到隔音、吸音、保溫和隔熱的效果。
[0007]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:[0008]一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分:金銅尾礦65_75wt %,石英砂15_25wt %,硼砂3_5wt %,純堿2_5wt %, 二氧化鈦l-2wt%。
[0009]按上述方案，所述各原料均為粉狀；所述各原料若為潮濕狀態(tài)，需經(jīng)過預(yù)干燥處理。
[0010]上述以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法是:將原料金銅尾礦、石英砂、硼砂、純堿、二氧化鈦按比例混合后，經(jīng)電熔坩堝拉絲法結(jié)合噴吹法制得玻璃纖維保溫棉。
[0011]按上述方案，所述坩堝拉絲法包括在電熔坩堝拉絲爐中熔化、漏板拉絲兩個(gè)步驟的工藝，經(jīng)所述坩堝熔化步驟后，得到玻璃熔體；經(jīng)所述漏板拉絲步驟后，得到玻璃纖維；所述電熔坩堝熔化的溫度為1400°c -1450°C，所述漏板拉絲的溫度為1220°C _1280°C，漏板上布置有漏嘴，漏嘴的孔徑范圍為0.5-1.5mm。
[0012]按上述方案，所述噴吹法的工藝為:在所述玻璃纖維流動(dòng)垂直的方向上，用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行 噴吹。
[0013]按上述方案,所述噴吹的空氣壓力為4-8大氣壓。
[0014]上述以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，詳細(xì)步驟如下:
[0015]I)按質(zhì)量百分比計(jì),稱取金銅尾礦65-75wt%,石英砂15_25wt %,硼砂3_5wt %,純堿2-5wt %, 二氧化鈦l_2wt %,混合均勻成配合料；
[0016]2)將所制得的配合料在1400°C _1450°C的條件下進(jìn)行熔化，得到質(zhì)量合格、無缺陷的玻璃熔體；所述玻璃熔體通過多孔漏板上布置的漏嘴流出，漏嘴的孔徑范圍為
0.5-1.5mm，漏板的溫度范圍為1220°C _1280°C，在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)；
[0017]3)噴吹法:在與所述玻璃熔體絲流動(dòng)垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹，噴吹空氣的壓力范圍為4-8大氣壓，在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小，得到直徑范圍為4-12 μ m的玻璃纖維；將玻璃纖維經(jīng)冷卻拉斷、剪刀剪斷后得到以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，所述保溫棉中纖維的長(zhǎng)度小于120mm，在形態(tài)上組織蓬松，類似棉絮。
[0018]按上述方案，所述步驟⑵中的熔化時(shí)間為2-4小時(shí)。
[0019]上述制備方法所述玻璃纖維保溫棉容重在20_120kg/m3的范圍內(nèi)，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.03-0.1Off/(K -m)的范圍內(nèi)，能有效達(dá)到隔音、吸音、保溫、防潮和隔熱的效果玻璃纖維保溫棉。
[0020]本發(fā)明利用金銅尾礦的主要原料，通過添加一定配比的石英砂、硼砂、純堿、二氧化鈦等，制備成基礎(chǔ)玻璃配合料。利用坩堝拉絲的電熔坩堝對(duì)基礎(chǔ)玻璃配合料進(jìn)行電熔化，溫度控制在1400°C _1450°C的條件下，得到的玻璃熔體通過坩堝拉絲的底部漏板上布置的漏嘴漏下，形成一定直徑的玻璃熔體絲。在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)，在其向下流動(dòng)的過程中，在與其流動(dòng)垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹。在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小、冷卻，并拉斷成為直徑細(xì)小，形狀卷曲，相互交錯(cuò)，互相纏繞的短纖維蓬松棉狀材料。經(jīng)過收集就制備出了具有許多細(xì)小的間隙，達(dá)到隔音、吸音、保溫、防潮和隔熱的效果玻璃纖維棉，可作為墻體、管道、隧道工程等的保溫與防潮材料來應(yīng)用。[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0022]I)本發(fā)明制備的金銅尾礦玻璃纖維保溫棉的密度為20_120kg/m3的范圍內(nèi)，常溫導(dǎo)熱系數(shù)在0.03-0.1Off/(K-m)的范圍內(nèi)，纖維直徑細(xì)小，形狀卷曲，相互交錯(cuò)，互相纏繞結(jié)構(gòu)蓬松，有許多細(xì)小的間隙，能有效達(dá)到隔音、吸音、保溫、防潮和隔熱的效果；
[0023]2)本發(fā)明利用金銅尾礦制備玻璃纖維保溫棉生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，且能消耗大量的尾礦廢料，可起到變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的作用，產(chǎn)品附加值高。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0025]通過X射線熒光分析測(cè)試下述實(shí)施例中金銅尾礦中的化學(xué)成分主要包括=SiO2為30.9wt %，Al2O3 為 8.2wt %，F(xiàn)e2O3 為 24.6wt %，CaO 為 29.9wt %，MgO 為 4.6wt %，這些氧化物的總量占整個(gè)金銅尾礦氧化物成分的98wt%以上，另外還有少量的K20，Na2O, TiO2和SO3,以上成分幾乎全部可以為制備玻璃纖維保溫棉時(shí)所利用。
[0026]實(shí)施例1
[0027]—種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分:金銅尾礦65wt %,石英砂25wt %,硼砂5wt %,純堿3wt %, 二氧化鈦2wt %。
[0028]上述以金銅尾 礦為主原料制備的玻璃纖維保溫棉，其制備方法如下:
[0029]I)按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取金銅尾礦65wt 石英砂25wt 硼砂5wt 純堿3wt %, 二氧化鈦2wt %,混合均勻成配合料；
[0030]2)電熔坩堝拉絲法:將所制得的配合料投入到電熔坩堝中進(jìn)行熔化，在1450°C的條件下熔化2小時(shí)，得到均勻的無氣泡、無結(jié)石的玻璃熔體；所述玻璃熔體通過坩堝底部漏板上布置的漏嘴流出，漏嘴的孔徑為1.5mm，漏板的溫度范圍為1280°C，在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)；
[0031]3)噴吹法:在與所述玻璃纖維流動(dòng)垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹，噴吹空氣的壓力范圍為8大氣壓，在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小，得到直徑為8μπι的玻璃纖維；經(jīng)冷卻拉斷、剪刀剪斷后得到以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，玻璃保溫棉纖維的長(zhǎng)度小于120_，在形態(tài)上組織蓬松，類似棉絮。
[0032]上述制備方法所述玻璃纖維保溫棉容重為20kg/m3，常溫導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/(K.m) ο
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分:金銅尾礦70wt %,石英砂22wt %,硼砂3wt %,純堿4wt %, 二氧化鈦Iwt %。
[0035]上述以金銅尾礦為主原料制備的玻璃纖維保溫棉，其制備方法如下:
[0036]I)按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取金銅尾礦70wt 石英砂22wt 硼砂3wt 純堿4wt %，二氧化鈦Iwt %，混合均勻成配合料；
[0037]2)電熔坩堝拉絲法:將所制得的配合料投入到電熔坩堝中進(jìn)行熔化，在1420°C的條件下熔化3小時(shí)，得到均勻的無氣泡、無結(jié)石的玻璃熔體；所述玻璃熔體通過坩堝底部漏板上布置的漏嘴流出，漏嘴的孔徑為1mm，漏板的溫度范圍為1260°C，在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)；
[0038]3)噴吹法:在與所述玻璃纖維流動(dòng)垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹，噴吹空氣的壓力范圍為6大氣壓，在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小，得到直徑為4μπι的玻璃纖維；經(jīng)冷卻拉斷、剪刀剪斷后得到以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，玻璃保溫棉纖維的長(zhǎng)度小于120_，在形態(tài)上組織蓬松，類似棉絮。
[0039]上述制備方法所述玻璃纖維保溫棉容重為70kg/m3，常溫導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(K.m) 。
[0040]實(shí)施例3
[0041]一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分:金銅尾礦75wt%,石英砂15wt%,硼砂4wt%,純堿4.5wt%, 二氧化鈦1.5wt%。
[0042]上述以金銅尾礦為主原料制備的玻璃纖維保溫棉，其制備方法如下:
[0043]I)按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取金銅尾礦75wt 石英砂15wt 硼砂4wt 純堿
4.5wt%, 二氧化鈦1.5wt%,混合均勻成配合料；
[0044]2)電熔坩堝拉絲法:將所制得的配合料投入到電熔坩堝中進(jìn)行熔化，在1400°C的條件下熔化2小時(shí)，得到均勻的無氣泡、無結(jié)石的玻璃熔體；所述玻璃熔體通過坩堝底部漏板上布置的漏嘴流出，漏嘴的孔徑為0.5mm，漏板的溫度范圍為1240°C，在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)；
[0045]3)噴吹法:在與所述玻璃纖維流動(dòng)垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹，噴吹空氣的壓力范圍為4大氣壓，在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小，形成直徑為12μπι的玻璃纖維；經(jīng)冷卻拉斷、剪刀剪斷后得到以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，玻璃保溫棉纖維的長(zhǎng)度小于120_，在形態(tài)上組織蓬松，類似棉絮。
[0046]上述制備方法所述玻璃纖維保溫棉為120kg/m3，常溫導(dǎo)熱系數(shù)為0.1Off/ (K.m)。
【權(quán)利要求】
1.一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉，其特征在于:按質(zhì)量百分比計(jì)，其原料包括如下組分:金銅尾礦65-75wt%,石英砂15-25wt%,硼砂3-5wt%,純堿2-5wt%, 二氧化鈦 l-2wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:將原料金銅尾礦、石英砂、硼砂、純堿、二氧化鈦按比例混合后，經(jīng)坩堝拉絲法結(jié)合噴吹法制得玻璃纖維保溫棉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:所述坩堝拉絲法包括在電熔坩堝拉絲爐中熔化、漏板拉絲兩個(gè)步驟的工藝，經(jīng)所述熔化步驟后，得到玻璃熔體；經(jīng)所述漏板拉絲步驟后，得到玻璃纖維；所述電熔坩堝熔化的溫度為1400°C _1450°C，所述漏板拉絲的溫度為1220°C _1280°C，漏板上布置有漏嘴，漏嘴的孔徑范圍為0.5-1.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:所述噴吹法的工藝為:在所述玻璃纖維流動(dòng)垂直的方向上，用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:所述噴吹的空氣壓力 為4-8大氣壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中所述的任意一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:它包括如下步驟: 1)按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取金銅尾礦65-75wt%，石英砂15-25wt%，硼砂3-5wt%，純堿2-5wt%, 二氧化鈦l-2wt%,混合均勻成配合料； 2)將所制得的配合料在電熔坩堝拉絲爐中進(jìn)行熔化，熔化溫度1400°C-1450°C，得到玻璃熔體；所述玻璃熔體通過多孔漏板上布置的漏嘴流出，漏嘴的孔徑范圍為0.5-1.5mm,漏板的溫度范圍為1220°C _1280°C，在重力的作用下玻璃熔體絲向下流動(dòng)； 3)噴吹法:在與所述玻璃熔體絲流動(dòng)相垂直的方向上，利用壓縮空氣對(duì)玻璃熔體絲進(jìn)行噴吹，噴吹空氣的壓力范圍為4-8大氣壓，在壓縮空氣的外力作用下，玻璃熔體絲的直徑進(jìn)一步減小，得到直徑范圍為4-12 μ m的玻璃纖維；將所述玻璃纖維冷卻拉斷后得到以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的熔化時(shí)間為2-4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以金銅尾礦為主原料玻璃纖維保溫棉的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)玻璃纖維保溫棉中的纖維長(zhǎng)度小于120mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的以金銅尾礦為主原料的金銅尾礦玻璃纖維保溫棉作為保溫、隔音材料的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C03B37/00GK103951269SQ201410162550
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】何峰, 謝峻林, 金明芳, 劉小青, 梅書霞 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)