CN104529147A

CN104529147A - 一种利用冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维的方法

Info

Publication number: CN104529147A
Application number: CN201410825667.5A
Authority: CN
Inventors: 叶标; 许国洪; 路永锁
Original assignee: JIANGXI SELF-INDEPENDENCE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGXI SELF-INDEPENDENCE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-28
Filing date: 2014-12-28
Publication date: 2015-04-22

Abstract

本发明提供一种利用冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维的方法，其特征在于，包括下列步骤：将冶金炉高温液态废弃渣放出流入保温电炉中保温；熔融渣生成纤维；调质剂熔化；高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室等。本方法简单，操作方便，纤维丝直径小于7μm，纤维丝长且韧性好；充分利用了原料中的显热，并实现了铜、铅、锌、镍、锡高温液态废弃渣等不同工业废料的综合利用，制备出的矿棉纤维耐酸性和防水性比岩棉和其它方法生产的矿棉都好，技术性能优良，用途广泛，适合制作优良的环保节能保温材料；本发明投资费用较低，技术可靠，节约资源，环保清洁生产，经济效益明显。

Description

一种利用冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维的方法

技术领域

本发明属于资源再生利用技术领域，涉及一种利用铜、铅、锌、镍、锡、铁冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维（保温棉）的方法。

背景技术

矿棉是无机纤维及其制品的总称．它包括岩石棉，矿渣棉，玻璃棉，硅酸铝棉及其制品等；矿棉及其制品作为一种优质，高效绝热材料、自上个世2O年代在我国得以迅猛发展，现已形成了一个具备约lO多亿资产工业系统，其产品已应用到工业．建筑业，交通运输业，造船业等多行业的多个领域的保温、隔热、保冷、防火等方面；近几年来，尽管该行业的一些企业在激烈的市场竞争中遇到了很大的困难，但从其在国民经济发展中的地位来看仍不失属新兴产业的称号。

周立鸣、温国平·保温材料与建筑节能，《我国工业废渣制棉技术的开发》一文指出，利用工业废渣生产矿物棉是一种有效的废渣利用手段。废渣制棉一般有以下三种模式，即冲天炉熔制、池窑熔制及工业炉液态渣直接熔制，前两种熔制模式相对较为成熟，而工业炉液态渣直接熔制矿棉工艺是我国80年代末开始发展起来的废渣制棉新技术，该新工艺的最大特点是不仅有效利用了工业废渣，而且也充分利用了工业余热，大大节省矿棉生产用能源，降低了矿棉生产成本，到目前为止，我国已在三种类型的工业炉上进行了液态渣直接熔制矿棉工艺的试验和探索，它们分别是黄磷炉、电厂立式旋风炉和开式液态排渣炉，特别是利用铜、铅、锌、镍、锡高温液态渣直接制棉工艺更具有广阔的开发前景。

矿棉纤维的生产在国内它的主要熔炼设备是冲天炉，主要原料分别为炼锡厂的块状高炉渣或发电厂的粉煤灰的烧结块，燃料为块状焦炭，将上述原燃料按一定比例加入到矿渣纤维冲天炉内进行熔炼，经过成纤、成型、固化和切割等工序制成矿棉纤维制品。

原本从高炉内放出时是呈高温熔融状态的，经过冷却、破碎和筛分后才成为矿渣纤维冲天炉的原料，所以高炉渣在矿渣纤维冲天炉内已经是第二次熔化，一般情况下，1t高炉熔渣含有显热约1675MJ，大致相当于57kg标准煤燃烧时释放出的热量，可见熔融高炉渣从高炉中流出时的熔化显热被白白浪费了。

因此铜、铅、锌、镍、锡、铁冶炼行业的废弃渣显热的回收方面，废弃渣作为二次资源高效利用方面、形成高附加值并存的方法，已经成为工程技术人员迫切面对的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用铜、铅、锌、镍、锡、铁冶金炉高温液态废弃渣显热的方法，用简单易操作的工艺设备使得废弃渣转变成为资源利用并制备矿棉的纤维丝产品，并能广泛的应用和处理重金属冶炼过程中各种废弃渣。

本发明的的目的是通过以下方式实现的：

一种利用冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维的方法，它包括下列步骤：

（1）将冶金炉高温液态废弃渣放出流入保温电炉中保温，控制温度1300～1340℃；经过保温电炉保温，实现控制温度，均匀放出热熔渣；

（2）直流保温电炉高温液态废弃渣定量均匀放入四辊离心机，经过高速旋转，熔融渣生成纤维，用以制备矿棉纤维，没有成棉的高锡渣由扒渣机送出；

（3）调质剂熔化，在电炉中加入适量的调质剂，温度控制在1400℃～1500℃；将其化学成分、温度、黏度调整到矿渣棉纤维熔体要求的范围内，即熔体酸度系数M_k达到1.1～1.8，酸度系数=(SiO₂ +Al₂O₃)/(CaO+MgO）；搅拌熔体，使其均化；

（4）四辊离心机转轮安装有风套，高压风送入风套，高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室；

（5）集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上；

（6）传送带上尾部安装有打包机，打包。

所述的的高温液态冶金炉废弃渣是指铜、镍、铅、锌、锡和铁冶炼的废弃渣。

所述保温电炉设计了调质剂熔化和熔体均化工艺过程，使废弃渣矿浆熔体达到制备矿渣棉纤维丝物相范围，物料与调质剂百分配比：85%～100%废弃渣、0～15%调质剂，矿渣棉纤维物相酸度系数M_k小于1.7。

物料与调质剂百分配比：85%～95%废弃渣、5～15%调质剂。

调质剂是石英石或石灰石或石英石和石灰石组成的混合物。

步骤（3）在线检测废弃渣的酸度系数M_k。

步骤（4）中，由熔融的高温液态渣，通过保温调节池的出料口送入四辊离心机高速成纤，制成直径小于7μm的矿渣纤维丝，温度控制在1250℃～1350℃之间。

步骤（4）中，高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室，并与没有成纤的渣分离。

上述为烟化炉处理贫铜炉渣时形成的高温热态废弃渣，其主要化学组成为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化锡，其含量范围：SiO₂ 30%～60%、Al₂O₃ 5%～30%、CaO 10%～19%、MgO <5%、FeO24%～35%。

而矿棉纤维丝主要化学成分范围：SiO₂ 36%～68%、Al₂O₃ 5%～28%、CaO 23%～48%。显然铜、铅、锌、镍、锡冶金炉废弃渣除了SiO₂ 、Al₂O₃在矿渣棉含量范围，而CaO不在矿渣棉含量范围，且FeO含量比较高，影响矿渣的流动性和纤维含渣率。

本发明的有益效果：

（1）本发明制备的矿棉纤维丝特别适用于保温材料，有韧性，耐酸性能优越，防水性能好。本发明生产的矿棉纤维经过加工生产保温板、毡，可以广泛应用于电力、冶金、石油化工、轻工和建材等工业部门。在建筑领域，保温板也大量用于墙壁和层面的保温隔热，其用量巨大。随着我国节能降耗要求提高，建立低碳环保社会，对保温材料的用量将进一步加大。

（2）本发明的方法，用铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃熔渣制备矿渣纤维的技术已经获得成功，是高效利用铜、铅、锌、镍、锡等高温液态废弃渣显热技术的一项重大的突破，更大的为铜、铅、锌、镍、锡、铁冶炼厂处理废弃炉渣提高经济效益，及为矿渣纤维制品大幅度降低能耗和生产成本产生了重大影响，为矿渣纤维制品占领建筑市场及工业保温市场打下了良好的经济基础。

（3）本发明铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃熔渣显热回收率高，达到80%以上。

目前国内主要采用高炉干渣生产矿渣棉，该工艺未能很好地利用液态高炉渣的显热，高炉渣重熔消耗焦炭量在250～300kg/t以上。本发明方法利用铜、铅、锌、镍、锡等高温液态废弃渣直接调质生产矿渣棉纤维，废弃渣显热得以利用，可以大幅度降低矿渣棉纤维的生产成本，这与国家节能减排的政策相吻合，同时显现了资源的合理充分利用。

（4）铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃渣经过分离纤维后的弃渣含铁高，送水泥厂。将干基水淬渣粉碎到比表面积为4000cm²/g后，混合到硅酸盐水泥中就成为废弃渣水泥而被应用，可有效地提高混凝土的强度。对冶金企业来说，可以做到吃干榨尽，不另外产生废渣，并能产生较大的经济效益。

（5）产品质量稳定，超过了现代其它矿棉纤维制品的水平。

（6）经济效益好。按照目前建筑市场应用最广的冲天炉矿棉纤维板，销售价格按2400元／t·矿棉纤维板进行测算，铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃渣矿棉纤维板制造成本和销售成本为1600元/t·制品，其利润为800元/t·制品，经济效益十分明显。

（7）有利于生态环境的改善。目前国内利用冲天炉来二次重熔高炉渣生产矿渣棉，每生产1 t矿棉将会产生工业废气4000 m³和烟尘近1 kg，若按年产5000t矿渣棉纤维制品计算，将产生工业废气2000万m³和烟尘10 t左右。如果以铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃渣生产矿渣纤维技术全部或部分地取代矿渣纤维冲天炉技术，将会大幅度降低生产过程中对环境的污染。

具体实施方式

以下结合实例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1：

按照工艺流程进行操作。某厂铜、铅、锌、镍、锡、铁等高温液态废弃渣及调质剂化学成分见表1所示。

步骤1：将表1铜、铅、锌、镍、锡、铁等冶金炉高温液态废弃渣放出流入保温电炉中保温，控制温度1400～1500℃。经过保温电炉保温，可以实现控制温度，均匀放出热熔渣。

步骤2：用碱性调质剂调整酸度系数。在电炉中按照一定配比将调质剂1加入电炉中熔化。将其化学成分、温度、黏度调整到矿渣棉纤维熔体要求的范围内，即熔体酸度系数M_k达到1.1～1.8（酸度系数=(SiO₂ +Al₂O₃)/(CaO+MgO），控制温度1300～1400℃。

冶金炉废弃渣与调质剂1百分配比：90%废弃渣、10%调质剂1；矿渣棉纤维物相酸度系数M_k小于1.7；

调质剂1是石英石。

步骤3：直流保温电炉高温液态废弃渣定量均匀放入四辊离心机，经过高速旋转，熔融渣生成纤维，用以制备矿棉纤维（保温棉），没有成棉的高锡渣由扒渣机送出。控制成纤温度1250℃～1350℃之间，保证纤维直径小于7μm及韧性。

步骤4：四辊离心机转轮安装有风套，高压风送入风套，高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室。

步骤5：高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室，并与没有成纤的渣分离。

步骤6：集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上。

步骤7：没有成纤的渣（高锡渣）由扒渣机送出，运到渣库，出售给水泥厂。

步骤8：高压风机送风入四辊离心机的风套，高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室。

步骤9：集棉室尾部连接收尘器，收尘器出口连接排风机，集棉室是负压操作。

步骤10：排风机进口与收尘器出口连接，实现集棉室负压操作。

步骤11：集棉室出来的矿棉由打包机打成卷，装袋，做保温材料。

实施例2：

按照工艺流程进行操作。某厂烟化炉废弃渣及调质剂化学成分见表2所示。

步骤2：用碱性调质剂调整酸度系数。在电炉中按照一定配比将调质剂1加入电炉中熔化。将其化学成分、温度、黏度调整到矿渣棉纤维熔体要求的范围内，即熔体酸度系数M_k达到1.1～1.8（酸度系数=(SiO₂ +Al₂O₃)/(CaO+MgO）。控制温度1400～1500℃。

冶金炉废弃渣与调质剂2百分配比：85%废弃渣、15%调质剂2；矿渣棉纤维物相酸度系数M_k小于1.7；

调质剂2石英石和石灰石组成的混合物。

步骤6：集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上。

实施例3：

按照工艺流程进行操作。某厂烟化炉废弃渣化学成分见表3所示。

步骤6：集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上。

实施例4：

按照工艺流程进行操作。某厂烟化炉废弃渣化学成分见表4所示。

步骤2：用碱性调质剂调整酸度系数。在电炉中按照一定配比将调质剂1加入电炉中熔化。将其化学成分、温度、黏度调整到矿渣棉纤维熔体要求的范围内，即熔体酸度系数M_k达到1.1～1.8（酸度系数=(SiO₂ +Al₂O₃)/(CaO+MgO），控制温度1400～1500℃。

冶金炉废弃渣与调质剂2百分配比：95%废弃渣、5%调质剂2；矿渣棉纤维物相酸度系数M_k小于1.7；

调质剂2是石灰石。

步骤6：集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上。

采用调质剂后，保温棉产量有55%提高到85%，保温棉耐酸度有所提高、抗水性比没有加调质剂好。

Claims

1.一种利用冶金炉高温液态废弃渣为原料生产矿棉纤维的方法，其特征在于，它包括下列步骤：

（5）集棉室里负压风机将矿棉吸附在传送带上；

（6）传送带上尾部安装有打包机，打包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的的高温液态冶金炉废弃渣是指铜、镍、铅、锌、锡和铁冶炼的废弃渣。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述保温电炉设计了调质剂熔化和熔体均化工艺过程，使废弃渣矿浆熔体达到制备矿渣棉纤维丝物相范围，物料与调质剂百分配比：85%～100%废弃渣、0～15%调质剂，矿渣棉纤维物相酸度系数M_k小于1.7。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：物料与调质剂百分配比：85%～95%废弃渣、5～15%调质剂。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：调质剂是石英石或石灰石或石英石和石灰石组成的混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）在线检测废弃渣的酸度系数M_k。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，由熔融的高温液态渣，通过保温调节池的出料口送入四辊离心机高速成纤，制成直径小于7μm的矿渣纤维丝，温度控制在1250℃～1350℃之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，高压风机将纤维拉升并吹散，并将生成的矿棉吹入集棉室，并与没有成纤的渣分离。