由压缩空气或水蒸气将高炉生产过程中产生的液体炉渣（岩石、矿渣熔化形成）吹成纤维状物质制造而成的保温隔音材料称为渣棉。制作方法有喷吹法和离心法。喷吹法是用一定压力的高速空气或过热蒸汽，将熔融物的流股分裂、吹拉成为纤维。根据流股与气流的相对位置，又可分为立吹法和平吹法，前者所得的纤维质量优于后者。离心法是借机械离心力，将熔融物流股甩制成纤维，常使用多辊离心机。
简介
渣棉一种优良的保温和
隔音材料，经
化学处理后的制品还可作为射线及中子的护板，被人们广泛用于建筑业和生产中。
为了弄清渣棉的物理性能，在其分类温度以上进行了烧结试验，随后对三组试样进行了收缩和弹性删量。温度选择为1000℃～1600℃。在工厂使用温度下，高温保温渣棉没有显示出明显的收缩性能，在升温后机械性能电保持完好，这对高温
保温材料而言是重要及关键的方面；在不同温度下烧结后的显微结构检测显示，由于相的形成结晶长大，导致密度和收缩增加；在分类温度下，这些过程使纤维弯曲度增加和在长度方向上纤维厚度增加，导致了收缩增加，由单层纤维的烧结过程和不同接合点处的扩散来加以证实。
高炉渣制备渣棉
高炉渣是钢铁冶炼过程的主要副产品，是冶金工业中数量最多的一种渣。每炼lt 生铁可产生300～ 350kg 的高炉渣，1t 高炉熔渣含有显热1675MJ，大致相当于57kg 标准煤燃烧时释放出的热量。按照目前我国生铁年产量46944 万t 计算，高炉渣产量达14000 万t，虽然均作为水淬渣、道路块石、轻骨料等使用，利用率近100%，但其熔融显热却丝毫未能被利用，14000 万t 高炉熔渣所含有的显热大致相当于840 万t 标准煤燃烧所释放出的热量，可见熔融高炉渣从高炉中流出时熔化显热的浪费是惊人的。因此，提高高炉渣的余热回收和高附加值利用，是钢铁行业节能降耗的有效途径。
高炉渣处理方法及应用现状
随着社会对钢铁企业需求量的增加，钢铁企业生产过程中高炉渣的排放量也与日俱增。高炉渣是一种优质的二次资源，若不加以合理利用，不仅会造成资源浪费，而且会产生严重的环境污染问题。近年来，我国对高炉渣的资源化利用越来越重视，目前，国内外处理高炉渣基本采用水淬渣和干渣法，后者因严重的环境污染问题及资源利用率低已逐步被淘汰。现较多采用的是水淬渣处理，水淬处理高炉渣过程中，使得高炉渣具有粒度小、表面积大、表面活性强、性能稳定等优点，在建筑领域取得了很好的应用价值。
1 高炉渣用于制备水泥
高炉渣化学成分和水泥相似，因此水淬处理过的高炉渣可以用作
水泥混合材料，能够为水泥提供CaO、Al2O3、SiO2，可以减少水泥原料用量及煅烧分解时所需的能量，而且还可以明显改善混凝土和水泥制品的综合性能。我国用高炉渣制备水泥技术较成熟，大约占到高炉渣产量的78%左右，与普通水泥相比，高炉渣水泥具有水化热低、密实性好，抗腐蚀性好。但也具有许多缺点，如高炉渣水泥保水性差、早期强度低、凝结的时间长。
2 高炉渣用于制备混凝土
高炉渣微粉是高炉渣经过研磨至一定的细度得到的，它能够作为混合料用于制备混凝土，在取代等量水泥的基础上，不仅创造了良好的经济效益，而且显著提高了混凝土的技术性能。主要是降低了混凝土的水化热温升、改善了混凝土的内部结构和工作性能、提高了混凝土的耐久性和耐腐蚀性以及后期强度等。此外高炉渣还可以用于制备复合材料、制备地质聚合物、生产道面砖和切块砖、作为地基回填材料等。
3 存在问题
经水淬处理的高炉渣凭借其优点在建筑和建材行业取得了较好的效果与经济效益。但是这种处理方法不免存在较多问题:
(1) 耗水量巨大。水淬渣过程中水压大于0. 2MPa，每吨渣消耗新水量高达0. 8 ～ 1. 2t，这对于水资源严重短缺的国家来说，无疑又是一较大难题，而且也与节约资源的思想背道而驰。
(2) 水淬过程中会产生大量的H2S 和SOx，这些有害气体随着蒸汽排入大气，将会导致酸雨，污染环境。
(3) 显然未能回收。1t 高炉渣水淬时散失热量约为1600 ～ 1800MJ，相当于标准煤55 ～61kg 完全燃烧后产生的热量。若将这部分热量合理回收利用，则产生巨大的经济效益和社会效益。
而且液态高炉渣出渣温度1400℃以上，极富利用价值。此外，这些处理和利用途径、方法单一，高炉渣利用率低，每年还有大量的高炉渣弃置于渣场; 并且其利用途径都没能充分利用熔渣的显热，其水渣资源化利用的附加值也非常低，我国就高炉渣热量损失每年相当于1500t 标煤。
高炉渣制备渣棉的研究
原料及设备
鉴于上述高炉渣综合利用所存在的问题，我们提出了用高炉渣生产可以用于
保温材料的矿渣棉的新技术。主要原料为: 高炉炉渣，唐山中厚板有限公司; 铁尾矿。采用的设备为直流电弧炉。
渣棉制作试验方法
1 配料计算
实验采用总配料质量为30kg，配料酸度系数为MK = 1. 2。通过配料计算得出高炉渣所占比例为92. 2%，铁尾矿比例7. 8%。
2 电弧炉高温熔炼及喷吹
首先利用
石墨电极对电炉进行起弧加热，达到一定温度时，将预先配制好的混合料经过炉口缓慢加入到直流电弧炉进行高温熔炼，待所有物料全部融化后，熔渣达到一定温度( 1500℃左右) 时，停止加热，将熔体通过出渣口倒入末端装有高压载能喷气嘴的渣槽，经0. 35MPa 的气压进行喷吹成丝，其渣槽出口处熔渣温度为1350℃左右。
高炉渣纤维密度和渣球含量
(1) 高炉渣纤维的密度测定按照国家标准GB /T 5480－2008《矿物棉及其制品试验方法－7. 6 原棉和粒状棉密度试验方法》进行。取100g 纤维，均匀放入测量筒外筒中，底部与高炉渣纤维紧密结合，不可施加任何压力，静置5min，用游标卡尺测量内外筒高度差，在测量筒周边取等距离三点进行测量，精确到0. 1mm，取平均值。
(2) 高炉渣纤维中的渣球是指在喷吹成纤过程中，一部分熔体温度较低来不及成纤而形成的。
渣球含量对未来高炉渣纤维在保温制品的应用中起着重要作用。试验参照GB /T 5480－2008《矿物棉及其制品试验方法－9 渣球含量试验方法》进行测试。试验原理是运用在水中时渣球和纤维运动所受到的重力和阻力的不同而将渣球和纤维进行分离的。
高炉渣纤维直径及表面形貌
按照GB /T 5480－2008 标准中的方法对高炉渣棉纤维的平均直径进行测定，共测100 根纤维，取平均值。高炉渣棉纤维的表面形貌采用
扫描电子显微镜( SEM) 进行观测。
经检测纤维平均直径为6. 2μm，符合国标GB /T 5480－2008 的规定。通过
扫描电镜观测纤维表面形貌，高炉渣棉纤维表面光滑呈圆柱状交叉排列，其中纤维断面显示实验所得纤维为实心纤维。说明液态高炉渣在合理的喷吹工艺下，能够生产出符合国家标准的渣棉纤维。
高炉渣纤维的化学成分分析
采用X-射线荧光
光谱分析仪对高炉渣棉纤维的化学成分进行测定。再根据测得的化学组成式计算高炉渣棉纤维的酸度系数。
喷吹纤维的酸度系数是表征熔体高温粘度、成纤性能、易熔性等的综合参数。一般来说，酸度系数较小时，在最佳成纤温度下有较宽且稳定的粘度范围，也就是说即使温度有较大波动，也不会影响纤维产量，但如果酸度系数过小，则导致纤维强度及耐久性差，不利于后期制品的应用。本试验中纤维酸度系数属于矿渣棉范围。
高炉渣纤维的耐酸碱性
由于高炉渣纤维主要是由
酸性氧化物和
碱性氧化物构成，其化学组成较为稳定。试验对高炉渣纤维在强酸性和强碱性环境下的
化学稳定性进行了研究，为其后续制品的应用提供理论基础。分别配置浓度为0. 1mol /L，0. 2mol /L，0. 3mol /L 和0. 5mol /L的盐酸溶液和
氢氧化钠溶液。
高炉渣纤维在蒸馏水中浸渍后的质量损失非常小，浸渍过程中水溶液澄清，纤维表面无明显变化。在碱性溶液中，NaOH 溶液浓度由0. 1mol /L 上升至0. 3mol /L 过程中，碱溶液基本澄清，纤维失重率变化不大，外观无明显损坏现象; 上升至0. 5mol /L 时，碱溶液略微变浑浊，纤维出现轻微粉化现象。而在酸性溶液中，随HCl 溶液浓度增大，高炉渣纤维失重率显著提高，当酸浓度达到0. 5mol /L 时，高炉渣纤维出现严重粉化现象，浸渍液变浑浊。
通过
扫描电镜观测酸碱浸渍液对高炉渣纤维形貌的影响情况，同样可以发现， 0. 5mol /L NaOH 溶液浸渍后，纤维表面受侵蚀情况不明显，整体较为完整，部分区域由于受到侵蚀，结构有所变化。而0. 5mol /L HCl 溶液浸渍后纤维表现出明显粉化现象。由此可见，酸性溶液对纤维的侵蚀破坏效果明显，而在碱性溶液中，纤维结构较为稳定，失重率不大。因此，作为高炉渣纤维保温制品原料应用时，尽量不要选择酸性过强的粘结剂，这样有利于保证保温制品的性能及使用的耐久性。
总结
(1) 高炉渣处理方法及利用途径较多，但是利用结构单一，我国的高炉渣实际利用形式大多用于水泥筑路填料、和工程回填。而对于高炉熔融渣来说，显热的综合利用价值最有效的方法是添加铁尾矿和废石等原料，通过高压气体喷吹转化为高附加值产品的矿渣棉。
(2) 传统高炉渣的处理方法存在众多问题，尤其是能耗较高、污染重、显然不能得到充分利用等。而以92. 2%的高炉渣配加7. 8% 的铁尾矿废石，酸度系数调至MK = 1. 2 后，经直流电弧炉高温熔炼再经过0. 35MPa 的高压载能气体喷吹技术获得的纤维质量好，化学性能稳定，与传统水淬处理方式相比，该项新技术具有以下两个特点: 第一高炉渣显然能够得以合理利用，并且减少了直接利用岩石熔化的能源消耗; 第二技术中使用含SiO2的酸性尾矿和固体废弃物作为调质剂，有利于废物利用和环保，能够较好地解决水淬处理渣中存在的问题。
(3) 通过实验室喷吹所得纤维密度为136kg /m3，渣球含量( 直径≥0. 212mm) 为3. 2%，纤维直径6. 2μm，符合国家标准GB /T 5480－2008 中规定的标准值。这不仅充分利用了高炉熔渣显热，并且利用直流电弧炉技术所得纤维通过添加酸性不强( PH〉4) 的粘结剂和憎水剂可制成保温板、保温管、保温毡、吸音板等保温
吸音材料，可以广泛应用于建筑业、工业等领域的保温隔热方面。由此可见，直接利用高炉渣热量并通过尾矿等固体废弃物调质处理生产保温材料的新技术在我国绝热保温材料中的应用有着广阔的市场前景。