冶金流程典型大宗固废制备无机纤维材料进展

陈伟1，于建宇1，张玉柱1，肖永力2，王宝祥3，赵凯1，甄常亮1 （1.华北理工大学冶金与能源学院；2.中国宝武集团中央研究院；3.华北理工大学材料科学与工程学院）

摘要： 在当前“双碳”背景下，冶金流程典型大宗固废及其他大宗工业固废的高值化利用已成为行业亟待解决的问题。冶金流程大宗固废中的高炉渣、除尘灰与其他大宗工业固废中的粉煤灰与煤矸石中均含有较丰富的硅、铝等有效资源，通过相应调质、配比处理，可以将上述固废制成具有良好隔热耐火性能的无机纤维材料，进而实现冶金流程大宗固废及其他大宗工业固废的高值化利用。总结了以调质高炉渣作为原料制备矿棉纤维、以除尘灰协同粉煤灰或煤矸石作为原料制备硅-铝系陶瓷纤维材料的研究进展；从基本原理、试验研究及生产实践3个方面分析了喷吹法与离心法制备无机纤维的研究进展。分别开展了以调质高炉渣为原料通过喷吹法与离心法制备矿棉纤维的中试试验研究，结果表明，喷吹压力对纤维渣球含量的影响较显著，对纤维平均直径的影响较小，当喷吹压力从0.20 MPa 升高至0.38 MPa 时纤维渣球质量分数从25% 下降至16%，纤维直径基本无变化；辊轮转速对纤维渣球含量基本无影响，对纤维直径的影响较为显著，随着辊轮转速升高，纤维平均直径从3.17μm 下降至2.73μm；对比了2种方法制得矿棉纤维在纤维直径、纤维渣球含量及纤维抗压强度3个方面的差异。另外，概括了以冶金流程大宗固废协同其他大宗工业固废为原料制备的硅-铝系无机纤维材料在建筑、工业、气凝胶及光催化材料方面的应用前景；在现有的研究基础上提出了冶金流程大宗固废制备无机纤维材料的研究方向，以进一步推动行业实现变废为宝，节能降碳。

关键词： 高炉渣； 除尘灰； 粉煤灰； 煤矸石； 硅铝系固废； 无机纤维； 喷吹成纤； 离心成纤； 无机纤维应用