CN101913760A - 利用熔融黄磷炉渣连续生产棉纤维保温材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉纤维的方法。本发明由以下步骤组成：一、熔融磷炉渣输送；二、磷炉渣组分调整：按照磷炉渣重量的百分比选取添加剂如下：硼砂1％-10％、钠长石0.1％-0.5％、纯碱0.01％-0.03％、玻璃10％-30％，将添加剂混匀，放置在储存容器中，利用磷炉尾气加热熔化，添加剂熔化后变为熔融体直接加入到熔融磷炉渣中；三、磷炉渣制棉：步骤二的磷炉渣进入四辊高速离心制棉机，并在制棉所需的正压气流中加入二次助剂参与制棉，所述的二次助剂为煤油和石蜡混合液体，二次助剂的重量百分配比为：煤油60％～80％、石蜡20％～40％，二次助剂按磷炉渣重量的0.5％～1％添加参与制棉；四、棉纤维收集固化和成型。

Description

利用熔融黄磷炉渣连续生产棉纤维保温材料的方法

技术领域

本发明涉及一种棉纤维的方法，尤其是直接利用黄磷炉渣并作为后续生产工序生产棉纤维的方法。

背景技术

黄磷生产过程中每生产1t黄磷约产生10t炉渣，磷炉渣化学成分的特点是SiO2+Al2O3+CaO+MgO含量为95.00％，是制造建材和保温材料的优质原料。目前行业中的处理情况除部分用于生产矿渣水泥作为活性材料添加剂，少量用作砖和硅肥外，其余大部分做堆放处理，造成严重的固体废弃物污染。

目前，我国矿棉生产主导生产工艺以冲天炉法和电炉法为主(按原料熔制形式分)。工艺过程包括原料熔制、制棉、集棉及制品成型。其特点是在生产过程中需消耗大量能源对原料进行融制，每生产一吨产品约需消耗0.263吨标准煤，此生产工艺存在的缺点是——产品综合能耗高、生产成本高，并对环境有污染。

中国专利申请号88108024.1公开了一种“炽热黄磷炉渣制成矿棉的方法”，是在黄磷电炉上设置一连续排渣装置，当炉渣流经连续排渣口时，经导流管使熔渣流股对准高速气流管喷嘴或四辊高速离心制棉机的上端，经高速气流或四辊高速离心制棉机，直接制成硅酸铝钙纤维，然后加入适量的粘合剂溶液可加工成价廉轻型的硬质、半硬质保温板、吸音板、装饰板、高温绝缘板及管道保温材料。此工艺要求磷炉渣输送中需电加热进行保温，存在额外电能消耗。且磷炉渣的组分未进行调整，产品质量难以满足质量标准要求。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种充分利用黄磷生产中各阶段剩余能量、并能够成为黄磷生产后续工序中利用熔融黄磷炉渣连续生产棉纤维的方法。

本发明所述的利用熔融黄磷炉渣连续生产棉纤维保温材料的方法由以下步骤组成：

一、熔融磷炉渣输送：将黄磷电炉排出来的高温磷炉渣在密闭保温条件下输送至离心机成棉入口，磷炉渣保温所需热量由黄磷生产中产生的磷炉尾气提供；

二、磷炉渣组分调整：按照磷炉渣重量的百分比选取添加剂如下：硼砂1％-10％、钠长石0.1％-0.5％、纯碱0.01％-0.03％、玻璃10％-30％，将添加剂混匀，放置在储存容器中，利用磷炉尾气加热熔化，添加剂熔化后变为熔融体直接加入到熔融磷炉渣中；

三、磷炉渣制棉：步骤二的磷炉渣进入四辊高速离心制棉机，并在制棉所需的正压气流中加入二次助剂参与制棉，所述的二次助剂为煤油和石蜡混合液体，二次助剂的重量百分配比为：煤油60％～80％、石蜡20％～40％，二次助剂按磷炉渣重量的0.5％～1％添加参与制棉；熔融磷炉渣在正压气流和离心力作用下被直接制成纤维，并在气流的带动下进入集棉箱进行收集；

四、棉纤维收集固化和成型。

黄磷电炉排出来的磷炉渣温度约1500℃左右，在高温时具有较好的流动性，为了保证磷炉渣具有较好的流动性和成棉特性，本发明要求熔融磷炉渣成棉前的温度需控制在1200℃以上。基于以上要求，本工艺磷炉渣选择密闭保温条件下进行输送。密闭保温渣道对磷炉渣进行输送，克服了熔融磷炉渣输送中热量损失导致的流动性和成棉特性下降的问题。

黄磷生产中黄磷电炉直接排出的磷炉渣组分达不到项目产品原料组分控制要求，因此在熔融磷炉渣中将根据磷炉渣的组分添加硼砂、钠长石、纯碱等添加剂，以对磷炉渣的组分进行调整，最终满足产品质量控制要求。

磷炉渣组分经调整后，达到了产品原料组分控制要求，磷炉渣通过保温渣道进入到离心机开始制棉。在本发明中，为了进一步提高成棉后纤维质量，在离心机制棉时通过离心机吹风口加入以煤油和石蜡组成的二次助剂参与制棉，提高了纤维的长度和柔韧度。

本方法选择的成棉设备为现有的四辊高速离心制棉机，组分调整好的熔融磷炉渣经渣道进入离心机进行制棉，在内含煤油和石蜡助剂的正压气流和离心力作用下直接制成纤维，并在气流的带动下进入集棉箱。

本发明以黄磷熔融磷炉渣为原料，直接利用了磷炉渣从黄磷电炉中带出的热量，并在生产中，充分利用磷炉装置产生的磷炉尾气进行原料保温、添加剂熔化和产品烘干，节约了传统工艺生产中的能源消耗。同时，通过对磷炉渣口尺寸的控制，控制熔融磷炉渣的流量，实现后续生产设备的生产能力与磷炉渣需求的平衡，熔融磷炉渣和磷炉渣的热量可以得到充分利用，降低了产品的生产成本，具有更好的节能减排和资源综合利用效果。本发明生产方法以资源综合利用为出发点，可促进黄磷行业的“三废”治理工作的开展。生产中不存在二次污染问题，整个生产过程可以保证安全环保生产。

本发明以熔融磷炉渣作为原料，省去了传统生产工艺过程中原料熔制过程，同时，在此工艺中充分利于磷炉装置产生的磷炉尾气作为生产中所需热源，克服了目前国内矿物棉主导生产工艺所存在的能耗高的缺点。磷炉尾气是在黄磷生产过程中，收取黄磷产品后燃烧排放或利用前的电炉尾气。其主要成分为一氧化碳，含量大于85％，在黄磷生产中每生产一吨黄磷约产生2600m³磷炉尾气，目前，在黄磷生产过程中除部分磷炉尾气得到利用外，大量剩余的磷炉尾气采取了直接放空，不仅造成了能源的浪费，同时也造成了环境的污染。在本发明中以磷炉尾气作为生产中保温、烘干和添加剂熔融热源，满足了热源消耗，实现了对磷炉尾气的充分利用。经测算，本发明方法与国内矿物棉主导生产工艺相比，每吨产品可节约标准煤约0.219t，综合能耗更低，节能减排效果更突出。

具体实施方式

将黄磷电炉排出来的高温磷炉渣在密闭保温条件下输送至离心机成棉入口，磷炉渣保温所需热量由黄磷生产中产生的磷炉尾气提供。本工艺磷炉渣排渣口使用锆络浇筑料浇筑，以延长排渣口使用时间，通过对磷炉排渣口尺寸的调整控制磷炉渣的流量，达到磷炉生产中磷炉渣排放量与后续生产能力的配套生产。

因磷炉排出的磷炉渣的组分达不到产品质量控制要求，因此，需对磷炉排出的磷炉渣组分进行调整，在本实施例中，选用磷炉渣重量的硼砂6％、钠长石0.3％、纯碱0.01％和玻璃15％作为添加剂，对磷炉排出的磷炉渣组分进行调整。

磷炉出渣时成份构成：

原料名称

SiO2％

Al2O3％

CaO％

MgO％

Fe2O3％

SiO2/CaO

磷炉渣

34～40

2～5

45～50

≥1

≤1

0.75～0.85

磷炉渣调整后组分控制范围：

原料名称

SiO2％

Al2O3％

CaO％

MgO％

Fe2O3％

SiO2/CaO

磷炉渣

≥50

≥8

≤40

≥4

≤1

≥1.2

在此工艺中，为了避免添加剂直接加入黄磷电炉中对黄磷生产的影响，添加剂的加入位置设在黄磷电炉渣道旁，添加剂在添加前放置在熔化器中利用磷炉尾气加热熔化，熔融的添加剂从熔化器中连续进入渣道中与熔融磷炉渣充分混合。

本发明工艺的制棉设备选择四辊高速离心制棉机。组分调整后的磷炉渣通过保温渣道进入离心机制棉，并在制棉所需的正压气流中加入二次助剂体参与制棉，所述的二次助剂为煤油70％和石蜡30％混合液体，加入量为磷炉渣的0.8％；在正压气流和离心力作用下熔融磷炉渣在离心机中被直接制成纤维，并在气流的带动下进入集棉箱。

本发明选择二次助剂参与制棉，所制得的棉纤维将具有更好的长度、细度和柔韧度。

进入集棉箱的棉纤维在负压条件下收集于集棉箱底部，并经传送带从集棉箱中送出，收集到的纤维经转运送往后续工序进行加工。棉纤维在计量加入粘结剂的情况下经摆锤布棉机摆动铺棉后在固化炉中进行固化，固化所需热量由热风炉中燃烧磷炉尾气提供，固化后形成半产品，经过冷却切割机等装置单元处理后，制得目标产品，最后，按相关质量检验标准检验后的合格产品进行包装、入库。

Claims (1)

1.一种利用熔融黄磷炉渣连续生产棉纤维保温材料的方法，其特征在于由以下步骤组成：

一、熔融磷炉渣输送：将黄磷电炉排出来的高温磷炉渣在密闭保温条件下输送至离心机成棉入口，磷炉渣保温所需热量由黄磷生产中产生的磷炉尾气提供；

二、磷炉渣组分调整：按照磷炉渣重量的百分比选取添加剂如下：硼砂1％-10％、钠长石0.1％-0.5％、纯碱0.01％-0.03％、玻璃10％-30％，将添加剂混匀，放置在储存容器中，利用磷炉尾气加热熔化，添加剂熔化后变为熔融体直接加入到熔融磷炉渣中；

三、磷炉渣制棉：步骤二的磷炉渣进入四辊高速离心制棉机，并在制棉所需的正压气流中加入二次助剂参与制棉，所述的二次助剂为煤油和石蜡混合液体，二次助剂的重量百分配比为：煤油60％～80％、石蜡20％～40％，二次助剂按磷炉渣重量的0.5％～1％添加参与制棉；熔融磷炉渣在正压气流和离心力作用下被直接制成纤维，并在气流的带动下进入集棉箱进行收集；

四、棉纤维收集固化和成型。