题目1：纤维化液态高炉渣的矿相重构机理研究

题目1：纤维化液态高炉渣的矿相重构机理研究

利用高炉熔渣余热通过矿相重构直接纤维化生产矿渣棉等绝热保温材料，既克服了制约矿渣棉生产规模受熔炼能耗所限难以大型化的技术难题，又解决了高层建筑因防火等级提高而无机建筑保温材料难以供应的市场难题。将重点研究制约高炉熔渣直接纤维化及其粘结成型的多项关键科学理论问题，特别是纤维化液态高炉渣的矿相重构机理研究。

问题1：研究纤维性能要求与熔渣成分调质的匹配性机理。

问题2：研究熔渣温度对液态高炉渣物化性能（表面张力和黏度等）的影响规律。

问题3：研究熔渣组份（R、ZrO、SiO2、Al2O3含量等）对液态高炉渣物化性能的影响规律。

问题4：研究成份重构对液态高炉渣矿相组成及显微结构的影响机理。

问题5：建立成份重构液态高炉渣成纤性能及其理化指标体系。

附录1：高炉熔渣及其热量利用的研究现状

目前我国高炉渣的处理利用技术已较为成熟，有90%的高炉渣是采用水淬工艺处理成粒状水渣，主要用于水泥等建材行业[1]。由于水淬渣处理工艺耗水量大、热量的回收较为困难和复杂，因而长期以来未引起足够的重视。高炉渣在1350℃～1450℃，其显热占高炉支出热量的5.55%，因此充分利用高炉渣的热量具有非常重要的意义[2]。

各种高炉渣的利用途径，其附加值均较低，而目前大部分高炉渣为水淬高炉渣，其大宗利用途径为生产水泥的混合料，每吨售价只有30~50元；而矿渣棉的市场售价为2200元/t以上，部分冶金、化工及电力等的耐高温矿渣棉隔热板制品售价在10000元/t以上[3]。

长期以来，由于冶金与矿渣棉生产缺乏合作研究，导致矿渣棉生产未能与冶金工艺很好地结合，因此尽管矿渣棉生产原料中配加部分冶金渣（高炉渣及钢渣），但矿渣棉生产均建立在重熔原料而消耗巨大电能基础之上。

由于上述原因，加之缺乏系统的理论研究作为支撑，冶金企业的高炉渣长期以来一直被作为附加值较低的水泥掺和料或废弃物处置。河北联合大学经过大量的实验室研究和现场试验，初步获得了高炉熔渣直接成纤的方法，在实现熔渣高附加值利用的同时使熔渣热量得到有效利用。然而，由于该技术缺乏系统的理论及技术支撑且尚不成熟，因而要实现高炉熔渣直接纤维化，还需要做大量的基础研究工作。

国际上矿物棉制品的发展迄今已有160多年的历史了，矿物棉制品发展起源于19世纪中期，1840年英国开始将熔化矿渣喷吹成纤维生产矿渣棉，1880年通过对矿渣棉产品性质和用途的研究，德国和美国开始岩棉、矿渣棉的研制，而后其他国家相继推广和使用岩棉和矿渣棉[4]。二十世纪三十年代至五十年代，岩棉、矿渣棉进入大规模的生产与应用阶段。60年代以后因为玻璃棉，泡沫塑料等新型保温材料的出现，国际岩棉、矿渣棉产量处于平稳发展时期，虽然产量增幅不大，但在单线生产规模和产品深加工方面技术进步明显[5]。

自十九世纪九十年代开始，美国就用玻璃制取玻璃棉，玻璃棉一问世，因其性能优异，各国竞相研制。第一次世界大战期间，德国用于绝热隔音的石棉进口渠道因遭封锁中断，转而生产玻璃棉。二十世纪四十年代，美国欧文斯科宁公司（OCF）成功研制出蒸汽喷吹工艺，并于1949年获得专利，可以生产直径3~5µm甚至更细的玻璃棉。1956年法国圣哥班公司研制成功离心喷吹工艺（Tel法），并向十几个国家进行推广，这些技术极大地普及了玻璃棉的应用。

硅酸铝棉最早出现于1941年，美国巴布考克维而考克斯公司将天然高岭土经电弧炉熔融后喷吹成纤来制造硅酸铝棉。四十年代后期，两家生产硅酸铝棉的美国公司立即将其应用

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