本发明涉及岩棉技术领域，是一种以固体废弃物为原料的岩棉及其制备方法和应用。
背景技术：
岩棉是利用玄武岩、白云石、辉绿石等为主要原料生产的重要的A级不燃建筑外墙保温材料。它具有密度小，重量轻，导热系数低，保温隔热效果好等优点。同时岩棉中所有金属氧化物都为稳定氧化物，在火灾过程中没有氧化还原反应，是目前外墙保温材料中能够达到A级标准的最佳材料。但是以玄武岩为主要原料生产岩棉也存在一些问题：（1）玄武岩熔制温度过高，将近1500℃，对燃料以及设备耐高温要求高；（2）玄武岩构成中，铁的氧化物过多，不利于玄武岩熔体拉丝，三氧化二铁和氧化亚铁在熔化过程中由于碳的还原作用会发生价态的变化，甚至还原成金属铁，另外三氧化二铁还具有强烈的染色作用并提高其表面张力，容易在制造纤维的过程中产生黑色渣球。
粉煤灰、高炉渣均属于工业废渣（固体废弃物），目前，通常将该工业废渣长期堆存在地上，不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。
技术实现要素：
本发明提供了一种以固体废弃物为原料的岩棉及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决粉煤灰、高炉渣废弃于土地上存在污染环境的问题；本发明将粉煤灰、高炉矿渣应用于岩棉的制备方法中，使粉煤灰、高炉矿渣变废为宝，循环利用。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种以固体废弃物为原料的岩棉，原料按重量份数计包括玄武岩30份至50份、高炉渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述以固体废弃物为原料的岩棉，按下述方法得到：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃至440℃，将预热后的粉料在温度为850℃至1200℃的条件下熔融成硅酸盐熔体；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
上述粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂和氨基树脂中的一种以上。
上述高炉渣为炼钢产生的含铁量较低的低品位炉渣，低品位炉渣的含铁量为1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰为电厂煤炭燃烧产生的富含活性三氧化二铝与活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二铝的含量为25%至40%，活性二氧化硅的含量为50%至64%。
上述第三步中，将絮状纤维棉送入摆锤机，摆锤机将絮状纤维棉呈S型叠加后得到叠加型纤维条；或/和，第三步中，后处理依序按压缩、加压和固化进行；或/和，第一步中，预热后的粉料在水套冲天炉内熔融。
上述第二步中，粘结剂的用量为使纤维相互粘结在一起得到絮状纤维棉为准。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种技术方案之一所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法，按下述方法进行：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃至440℃，将预热后的粉料在温度为850℃至1200℃的条件下熔融成硅酸盐熔体，原料按重量份数计包括玄武岩30份至50份、高炉渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂和氨基树脂中的一种以上。
上述高炉渣为炼钢产生的含铁量较低的低品位炉渣，低品位炉渣的含铁量为1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰为电厂煤炭燃烧产生的富含活性三氧化二铝与活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二铝的含量为25%至40%，活性二氧化硅的含量为50%至64%。
上述第三步中，将絮状纤维棉送入摆锤机，摆锤机将絮状纤维棉呈S型叠加后得到叠加型纤维条；或/和，第三步中，后处理依序按压缩、加压和固化进行；或/和，第一步中，预热后的粉料在水套冲天炉内熔融。
上述第二步中，粘结剂的用量为使纤维相互粘结在一起得到絮状纤维棉为准。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种技术方案之一所述的以固体废弃物为原料的岩棉作为保温隔热材料的应用。
本发明所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法中的熔制温度较低，从而降低岩棉生产能耗；同时，本发明采用高炉渣、粉煤灰作为岩棉的制备原料，一方面，有效的将高炉渣、粉煤灰变废为宝，实现固体废弃物的循环再利用，防止高炉渣、粉煤灰对环境的破坏；另一方面，能够降低玄武岩的用量，从而节约玄武岩资源；另外，本发明能够将岩棉的耐水性能控制在较好的范围，即提高了岩棉的品质。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：该以固体废弃物为原料的岩棉，原料按重量份数计包括玄武岩30份至50份、高炉渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份。
本实施例中，采用高炉渣、粉煤灰作为岩棉的制备原料，一方面，有效的将高炉渣、粉煤灰变废为宝，实现固体废弃物（高炉渣、粉煤灰）的循环再利用，防止高炉渣、粉煤灰对环境的破坏；另一方面，本发明中的原料中，由于高炉渣、粉煤灰的使用，使玄武岩的用量在67%以下，而现有制备岩棉工艺中的武岩用量在70%以上，由此可知，采用本实施例所述的原料配比制备以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续的以固体废弃物为原料的岩棉以岩棉简称）时，能够降低玄武岩的用量，从而节约玄武岩资源。
利用高炉渣来改善玄武岩的熔制温度和降低熔体中铁氧化物比例，可提高玄武岩的拉丝性能，利用粉煤灰中含有大量的活性Al2O3与活性SiO2的特点，可提升本实施例得到的岩棉的酸度系数的下限值，则将本发明得到的岩棉的酸度系数控制在较高范围，即将本发明得到的岩棉的耐水性能控制在较好的范围。
实施例2：该以固体废弃物为原料的岩棉，原料按重量份数计包括玄武岩30份或50份、高炉渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份。
实施例3：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃至440℃，将预热后的粉料在温度为850℃至1200℃的条件下熔融成硅酸盐熔体，原料按重量份数计包括玄武岩30份至50份、高炉渣20份至30份、粉煤灰2份至10份和焦炭3份至10份；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
高炉渣、粉煤灰同时与玄武岩混配生产岩棉时，可以降低熔融（熔制）温度，降低岩棉生产能耗。
本实施例所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法中，熔融温度为850℃至1200℃，而现有制备岩棉的工艺中的熔融温度为1400℃至1500℃，由此可知，采用本实施所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法制备岩棉时，熔融温度比现有岩棉加工工艺的熔融温度要低，从而可以降低岩棉的生产能耗，降低岩棉的生产成本。
根据本实施例得到的岩棉的性能指标如表1所示。GB T 25975-2010建筑外墙外保温用岩棉板执行标准如表2所示。
实施例4：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃或440℃，将预热后的粉料在温度为850℃或1200℃的条件下熔融成硅酸盐熔体，原料按重量份数计包括玄武岩30份或50份、高炉渣20份或30份、粉煤灰2份或10份和焦炭3份或10份；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
实施例5：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至440℃，将预热后的粉料在温度为850℃的条件下熔融成硅酸盐熔体，原料按重量份数计包括玄武岩30份、高炉渣30份、粉煤灰2份和焦炭10份；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
根据本实施例得到的以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续提及的岩棉代表以固体废弃物为原料的岩棉）的性能指标如表1所示。
实施例6：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将所需量的玄武岩、高炉渣、粉煤灰和焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃，将预热后的粉料在温度为1200℃的条件下熔融成硅酸盐熔体，原料按重量份数计包括玄武岩50份、高炉渣20份、粉煤灰10份和焦炭3份；第二步，将硅酸盐熔体进行离心，硅酸盐熔体在离心过程中拉丝成为纤维，向纤维喷洒粘结剂后得到絮状纤维棉；第三步，将絮状纤维棉叠加后得到叠加型纤维条，叠加型纤维条经过后处理后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
根据本实施例得到的以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续提及的岩棉代表以固体废弃物为原料的岩棉）的性能指标如表1所示。
实施例7：作为上述实施例的优化，粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂和氨基树脂中的一种以上。
实施例8：作为上述实施例的优化，高炉渣为炼钢产生的含铁量较低的低品位炉渣，低品位炉渣的含铁量为1.0%至2.0%；或/和，粉煤灰为电厂煤炭燃烧产生的富含活性三氧化二铝与活性二氧化硅的粉煤灰，粉煤灰中，活性三氧化二铝的含量为25%至40%，活性二氧化硅的含量为50%至64%。
实施例9：作为上述实施例的优化，第三步中，将絮状纤维棉送入摆锤机，摆锤机将絮状纤维棉呈S型叠加后得到叠加型纤维条；或/和，第三步中，后处理依序按压缩、加压和固化进行；或/和，第一步中，预热后的粉料在水套冲天炉内熔融。
实施例10：作为上述实施例的优化，第二步中，粘结剂的用量为使纤维相互粘结在一起得到絮状纤维棉为准。
实施例11：该以固体废弃物为原料的岩棉作为保温隔热材料的应用。
实施例12：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将600kg玄武岩、450kg高炉渣、75kg粉煤灰与150kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至400℃，然后用提升机将预热后的粉料加入水套冲天炉内，经1000℃高温熔化（熔融）成硅酸盐熔体，硅酸盐熔体由水套冲天炉下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机；第二步，硅酸盐熔体靠离心作用将之牵伸（拉丝）成纤维，再用高压风将纤维送入混降室内，并将未成纤的渣球分离出去，同时，采用细雾粒多点喷射方式，将酚醛树脂均匀地施加（喷洒）到纤维表面，纤维形成的初棉层（絮状纤维棉）经过渡输送被送入摆锤机；第三步，在摆锤带往复摆动作用下，在与其呈90°布置的成形输送机上形成多层折叠结构形式的均匀棉毡（叠加型纤维条），棉毡（叠加型纤维条）经压缩、加压、固化后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
根据本实施例得到的以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续提及的岩棉代表以固体废弃物为原料的岩棉）的性能指标如表1所示。
实施例13：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将800kg玄武岩、320kg高炉渣、160kg粉煤灰与48kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至440℃，然后用提升机将预热后的粉料加入水套冲天炉内，经900℃高温熔化（熔融）成硅酸盐熔体，硅酸盐熔体由水套冲天炉下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机；第二步，硅酸盐熔体靠离心作用将之牵伸（拉丝）成纤维，再用高压风将纤维送入混降室内，并将未成纤的渣球分离出去，同时，采用细雾粒多点喷射方式，将酚醛树脂均匀地施加（喷洒）到纤维表面，纤维形成的初棉层（絮状纤维棉）经过渡输送被送入摆锤机；第三步，在摆锤带往复摆动作用下，在与其呈90°布置的成形输送机上形成多层折叠结构形式的均匀棉毡（叠加型纤维条），棉毡（叠加型纤维条）经压缩、加压、固化后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
根据本实施例得到的以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续提及的岩棉代表以固体废弃物为原料的岩棉）的性能指标如表1所示。
实施例14：该以固体废弃物为原料的岩棉，按下述制备方法得到：第一步，先将450kg玄武岩、372kg高炉渣、150kg粉煤灰与50kg焦炭混合，混合后粉碎成粉料，将粉料的温度预热至360℃，然后用提升机将预热后的粉料加入水套冲天炉内，经1200℃高温熔化（熔融）成硅酸盐熔体，硅酸盐熔体由水套冲天炉下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机；第二步，硅酸盐熔体靠离心作用将之牵伸（拉丝）成纤维，再用高压风将纤维送入混降室内，并将未成纤的渣球分离出去，同时，采用细雾粒多点喷射方式，将酚醛树脂均匀地施加（喷洒）到纤维表面，纤维形成的初棉层（絮状纤维棉）经过渡输送被送入摆锤机；第三步，在摆锤带往复摆动作用下，在与其呈90°布置的成形输送机上形成多层折叠结构形式的均匀棉毡（叠加型纤维条），棉毡（叠加型纤维条）经压缩、加压、固化后得到以固体废弃物为原料的岩棉。
根据本实施例得到的以固体废弃物为原料的岩棉（岩棉，后续提及的岩棉代表以固体废弃物为原料的岩棉）的性能指标如表1所示。
通过表1和表2可知，本发明所述的岩棉达到建筑外墙外保温用岩棉板执行标准的要求，并且本发明得到的岩棉的酸度系数控制在1.8至1.9之间，而现有工艺生产的岩棉的酸度系数控制在1.6至1.9之间，由此可知，根据本发明所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法能够提升岩棉的酸度系数的下限值，将岩棉的酸度系数控制在较高范围，即将本发明得到的岩棉的耐水性能控制在较好的范围，提高了岩棉的品质。
综上所述，本发明所述的以固体废弃物为原料的岩棉的制备方法中的熔制温度较低，从而降低岩棉生产能耗；同时，本发明采用高炉渣、粉煤灰作为岩棉的制备原料，一方面，有效的将高炉渣、粉煤灰变废为宝，实现固体废弃物的循环再利用，防止高炉渣、粉煤灰对环境的破坏；另一方面，能够降低玄武岩的用量，从而节约玄武岩资源；另外，本发明能够将岩棉的耐水性能控制在较好的范围，即提高了岩棉的品质。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。