CN103353234B - 一种电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置 - Google Patents

Abstract

本发明是电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其结构包括石墨质芯轴定位板、石墨质套筒、石墨质芯轴、定径出水口、绝缘浇注料固定螺柱、固定法兰、芯轴电极板固定螺柱、固定螺母、芯轴电极板、绝缘浇注料法兰、套筒电极板和进水口。<b>优点</b>：1）与冲天炉岩棉工艺相比，每吨可节约能耗？60％以上；2）对环境没有二次污染；3）底漏出渣水口确保流量准确，可随意开关，不浪费熔体；4）炉料结构适应面更大，炉料成分可任意调节；5）渣池温度上限达到1700度可适应各种品质熔体的要求不用焦炭，无入炉灰分等杂质污染；6）磁力搅拌加机械搅拌确保熔体成分均匀；7）能耗低，热效率高，废渣量小，成纤率高成本优势明显。

Description

一种电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置

技术领域

本发明涉及的是一种电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，属于矿渣熔融装备技术领域。

背景技术

高炉炼铁的工序能耗约占钢铁工业总能耗的60%,是钢铁工业的能耗大户,其节能减排潜力巨大。高炉渣是高炉炼铁排放出的一种固体废弃物,其处理过程中不仅消耗大量的能源,同时也排出大量的有害物质。因此,开展高炉渣回收利用方面的研究十分必要，高炉渣一种工业固体废物。高炉炼铁过程中排出的渣，又称高炉矿渣，可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等。中国和苏联等国一些地区使用钛磁铁矿炼铁，排出钒钛高炉渣。依矿石品位不同，每炼1吨铁排出0.3～1吨渣，矿石品位越低,排渣量越大。中国目前每年约排放2000多万吨。矿渣弃置不用会占用土地,浪费资源,污染环境。1589年德国即开始利用高炉渣。20世纪中期以后,高炉渣综合利用迅速发展。目前美国、英国、加拿大、法国、德意志联邦共和国、瑞典、比利时等许多国家都已做到当年排渣,当年用完,全部实现了资源化。日本1980年利用率为85％，苏联1979年利用率在70％以上，中国1981年利用率为83％。

高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉矿渣中主要的化学成分是SiO2，Al2O3，CaO，MgO，MnO，FeO，S等。此外，有些矿渣还含有微量的TiO2，V2O5，Na2O，BaO，P2O5，Cr2O3等。在高炉矿渣中CaO，SiO2，Al2O3占重量的90%以上。

矿渣棉用压缩空气或高压蒸汽喷吹纤细的熔渣流，可制取矿渣棉，矿渣棉可用作保温材料、吸音材料和防火材料等，由它加工的成品有保温板、保温毡、保温筒、保温带、吸音板、窄毡条、吸音带、耐火板及耐热纤维等。矿渣棉广泛用于冶金、机械、建筑、化工和交通等部门。

直接喷吹高炉熔渣，工艺简单，投资较少，但渣棉质量难以保证。以矿渣为主要原料,加入硅石、玄武岩、安山岩,有时还可加入石灰等调剂成分，再熔化后吹制，可得到优质矿渣棉。许多国家都在生产矿渣棉。此外，高炉渣还可作为铸石、微晶玻璃、肥料、搪瓷、陶瓷等的原料。

生产矿渣棉的方法有喷吹法和离心法两种。原料在熔炉中熔化后流出，即用蒸汽或压缩空气喷吹成矿渣棉的方法叫做喷吹法。原料在熔炉中熔化后落在回转的圆盘上，用离心力制成矿渣棉的方法叫做离心法。

矿渣棉的主要原料是高炉矿渣，约占80%～90%，还有10%～20%的白云石、萤石或其他如红砖头、卵石等，生产矿渣棉的燃料是焦炭。生产分配料、熔化喷吹、包装3个工序。

通常喷吹法生产矿渣棉的工艺流程如图1所示。

矿渣棉熔制设备通常由熔炉（冲天炉或燃气池炉等）、上料机、四辊离心机等组成。

通常生产矿渣棉的工艺均为干矿渣熔融成液态渣其方法如下：

1、将粉末燃料和原料在螺旋状湍流气体中燃烧,生成硅酸盐熔体,然后再将硅酸盐熔体成形为矿棉纤维。原料粉灰或矿渣是喷射入燃烧气体最高温度区的。原料配比是:每100份粉煤,50—300份矿棉原料,除此外矿棉原料还添加了3—9%的细粉状酸度。

2、焦炭熔炉（冲天炉）。

3、燃气池炉，池炉用耐火材料砌筑，由喷枪将然气喷入池内熔化渣料。

4、金属电极电弧熔化渣料（小型）。

将约占80%～90%的高炉热渣直接装人电磁感应矿渣熔炉(15t-20t矿渣) ，还有10%～20%的白云石、萤石或其他如红砖头、卵石等矿石料作为添加料，加热升温到1550度左右调整矿渣成分及在熔渣炉中确保熔体恒温，为下属工序提供高温液态可控流量的矿渣流，是生产高质量矿渣棉的关键技术。

可控恒定流量的熔渣流是下属喷吹法和离心法生产高质量矿棉的关键，保温炉底部较厚，有一长段水口温度较低等因素，熔融矿渣会堵塞通道，更不能控制高温矿渣流的流量。

高温熔渣在降温到1300度左右将凝糊状，流动性极差。

发明内容

本发明提出一种电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其目的旨在解决高温矿渣恒温流量控制的难题，为生产高质量矿棉打通瓶颈。高温液态矿渣流量控制开流凝堵，顺利定量出液渣。满足岩棉生产的工艺技术

要求。

本发明的技术解决方案：电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其结构包括石墨质芯轴定位板、石墨质套筒、石墨质芯轴、定径出水口、绝缘浇注料固定螺柱、固定法兰、芯轴电极板固定螺柱、固定螺母、芯轴电极板、绝缘浇注料法兰、套筒电极板、进水口；其中石墨质套筒固定在炉底衬上；石墨质套筒的上部有四个进水口，下部有一个定径出水口；石墨质芯轴定位板通过螺纹与石墨质套筒相连接，石墨质芯轴的端部通过石墨质芯轴定位板中间的定位孔来定位，石墨质芯轴螺纹连接在芯轴电极板上，芯轴电极板通过芯轴电极板固定螺柱和固定螺母固定在绝缘浇注料法兰下部，绝缘浇注料法兰通过绝缘浇注料固定螺柱和固定螺母固定在炉子底部；套筒电极板与石墨质套筒螺纹连接，套筒电极板与石墨质套筒位于绝缘浇注料法兰上部；

工作时：外部电流接通芯轴电极板，与石墨质芯轴、石墨质芯轴定位板、石墨质套筒、套筒电极板形成电回路，使得石墨质芯轴整体发热，石墨质套筒内部及上部的四个进水口处的渣料被熔化成液态，该液态渣从下部的定径出水口流出。

本发明的优点：（配有底流式同轴电热芯石墨水口装置的电磁感应矿渣熔炉）

1）与冲天炉岩棉工艺相比，每吨可节约能耗 60％以上；2）属纯清洁生产，对环境没有二次污染；3）电磁感应高炉渣熔炉功率因数高，能耗低，升温速度快；4）底漏出渣水口特有设计，确保流量准确，可随意开关，不浪费熔体；5）炉料结构适应面更大，炉料成分可任意调节；6）渣池温度上限达到1700度可适应各种品质熔体的要求不用焦炭，无入炉灰分等杂质污染；7）磁力搅拌加机械搅拌确保熔体成分均匀；8）、能耗低，热效率高，废渣量小，成纤率高成本优势明显。

附图说明

图1是通常喷吹法生产矿渣棉的工艺流程图。

图2是短流程生产矿渣棉的工艺流程图。

图3是一种电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置的结构示意图。

图中的1是石墨质芯轴定位板、2是石墨质套筒、3是石墨质芯轴、4是定径出水口、5是绝缘浇注料固定螺柱、6是固定法兰、7是芯轴电极板固定螺柱、8是固定螺母、9是芯轴电极板、10是绝缘浇注料法兰、11是套筒电极板、12是进水口。

具体实施方式

对照附图3，电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其结构包括石墨质芯轴定位板1、石墨质套筒2、石墨质芯轴3、定径出水口4、四个绝缘浇注料固定螺柱5、固定法兰6、四个芯轴电极板固定螺柱7、十二个固定螺母8、芯轴电极板9、绝缘浇注料法兰10、套筒电极板11和四个进水口12；其中石墨质套筒2固定在炉底衬，其上部有四个进水口12，下部有一个定径出水口4。石墨质芯轴定位板1通过螺纹与石墨质套筒2相连接，石墨质芯轴3端部通过石墨质芯轴定位板1中间的定位孔来定位，石墨质芯轴3螺纹连接在芯轴电极板9上，芯轴电极板9通过芯轴电极板固定螺柱7和固定螺母8，被固定在绝缘浇注料法兰10下部，绝缘浇注料法兰10通过绝缘浇注料固定螺柱5和固定螺母8，被固定在炉子底部。套筒电极板11与石墨质套筒2螺纹连接，位于绝缘浇注料法兰10上部。

工作过程：外部电流→芯轴电极板9→石墨质芯轴3→石墨质芯轴定位板1→石墨质套筒2→套筒电极板11→形成电回路，使得石墨质芯轴3整体发热→石墨质套筒2内部及上部的四个进水口12处的渣料被熔化成液态→液态渣最终从下部的定径出水口4流出。

该水口装置具有高温液态矿渣流量可控、电加热同轴芯棒式水口，温度可调（1300-1600度）、流畅无堵，安全可靠，使用寿命长，高效的特点。

电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，长度(500mm-1000mm), 内芯棒直径30mm,用石墨材质制成，通过调功电源利用石墨导电加热温度可控制。

本装置包含有一个石墨材料构成的电热内芯棒，内芯棒外部由保温功能的石墨外管包裹内径60mm 。石墨材质的电热内芯棒通有调功电源。石墨外管侧面有一个流渣空、上端与有螺纹石墨内芯棒通相连接，下部镶嵌不同定径石墨水口可控制矿渣流的流量，同轴电热芯石墨水口上端部安装在保温炉炉底内，同轴电热芯石墨水口下端伸出保温炉底部，外接电源，可调功调温。石墨材料构成同轴电热芯石墨水口装置。

内芯棒电阻率高温度高，外筒电阻率底温度底，可有效提高外筒的保温钢玉材料的使用周期。

一台矿渣保温炉底部装有一套底流式流量可控的同轴电热芯石墨水口装置，用以满足短流程生产岩棉的工艺需求。

熔融调质热渣熔炉，由运炉小车、电磁感应炉体(3t---60t)、变频电源 (1000---20000kw),可升降、旋转的炉盖、可升降、旋转的感应电极、计算计、plc控制系统等组成。

如图2所示，短流程生产矿棉的工艺是将高炉热渣直接或转运热渣包车装入熔融调质热渣熔炉，（热渣装入节能效果显著），高炉热渣约1500度左右，装入熔融调质热渣熔炉后会降温到大约1200度左右，通过熔融调质热渣熔炉的电磁感应升温到大约1500度左右，再在80%～90%的高炉热渣中添加10%～20%的石英石等进行调质升温到大约1500度左右（加入石英石的目的是调质提高渣棉的品位，将高炉渣棉变为质量高的矿棉）。

调质升温到大约1500度左右的熔融矿渣，通过流槽将热矿渣流装入矿渣恒温保温炉，矿渣恒温保温炉有二个可控制流量的液渣流嘴，热渣流嘴流出的矿渣流进入下一道制棉设备制成矿棉。（有二种制棉法喷吹法和离心法）。

高炉热渣的组成包括化学组成和矿物组成。

化学组成高炉渣中通常含15种以上的化学成分。高炉渣全分析的项目为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、Fe2O3、S。一些特殊的矿渣还分析TiO2、V2O5、P2O5、Na2O、BaO、Cr2O3、Ni2O3等。所有这些化学成分中，CaO、SiO2、Al2O3、MgO四种成分是主要的，它们约占总重量的95％。SiO2和Al2O3来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO和MgO主要来自熔剂，高炉渣主要就是由这四种氧化物组成的硅酸盐和铝酸盐。

本装置解决了高温矿渣恒温流量控制的难题，为生产高质量矿棉打通瓶颈。高温液态矿渣流量控制开流凝堵，顺利定量出液渣。满足岩棉生产的工艺技术要求。熔炉不仅升温、调温、保温、调质性能优越，而且装载容量大，为规模生产奠定了良好基础。

Claims (4)

1.电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其特征是包括石墨质芯轴定位板、石墨质套筒、石墨质芯轴、定径出水口、绝缘浇注料固定螺柱、芯轴电极板固定螺柱、固定螺母、芯轴电极板、绝缘浇注料法兰、套筒电极板、进水口；其中石墨质套筒固定在炉底衬上；石墨质套筒的上部有四个进水口，下部有一个定径出水口；石墨质芯轴定位板通过螺纹与石墨质套筒相连接，石墨质芯轴的端部通过石墨质芯轴定位板中间的定位孔来定位，石墨质芯轴螺纹连接在芯轴电极板上，芯轴电极板通过芯轴电极板固定螺柱和固定螺母固定在绝缘浇注料法兰下部，绝缘浇注料法兰通过绝缘浇注料固定螺柱和固定螺母固定在炉子底部；套筒电极板与石墨质套筒螺纹连接，套筒电极板与石墨质套筒位于绝缘浇注料法兰上部；

工作时：外部电流接通芯轴电极板，与石墨质芯轴、石墨质芯轴定位板、石墨质套筒、套筒电极板形成电回路，使得石墨质芯轴整体发热，石墨质套筒内部及上部的四个进水口处的渣料被熔化成液态，该液态渣从下部的定径出水口流出。

2.根据权利要求1所述的电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其特征是所述的芯轴电极板固定螺柱有四个，所述的是进水口有四个。

3.根据权利要求1所述的电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其特征是所述的石墨质芯轴外部由石墨质套筒包裹，其内径60mm ，石墨质套筒侧面有四个进水口，石墨质套筒上端与石墨质芯轴相连接，石墨质套筒镶嵌不同定径的石墨水口，控制矿渣流的流量。

4.根据权利要求1所述的电磁感应矿渣熔炉底流式同轴电热芯石墨水口装置，其特征是同轴电热芯石墨水口上端部安装在保温炉炉底内，同轴电热芯石墨水口下端伸出保温炉底部，外接电源，可调功调温。