CN104692648A - 一种综合利用固废生产岩棉的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合利用固废生产岩棉的方法和系统，包括如下步骤：a)将岩棉废渣、煤矸石、水泥按质量比为50-70：20-35:10-20的比例混合均匀，制成蒸压废渣块；b)将蒸压废渣块、冶炼废渣按质量比为(60-80):(20-40)的比例混合均匀,得到混合料；c)将混合料高温熔融后高速离心成纤，制得纤维；d)在纤维上喷洒粘结剂、憎水剂以及偶联剂，再经积棉、固化、分切，即得岩棉板材；该方法工艺设备简单，操作方便，能耗低，热源可回收利用，综合利用固废替代传统玄武岩、白云石生产岩棉制品，彻底解决岩棉企业固废。
Description
技术领域
本发明属于岩棉生产技术，特别设计一种综合利用固废生产岩棉的方法和系统。
背景技术
近年来，市场的大量需求拉动了岩矿棉市场规模的迅速扩大。国内岩矿棉市场需求一直呈现突飞猛进之势。按照《绝热节能材料行业“十二五”规划》，到2015年，我国岩矿棉需求量将达到650万吨，如果仍以玄武岩、白云石为主要生产原料，至少需要玄武岩、白云石700万吨，这样会造成我国自然资源的大量消耗，不符合国家可持续发展战略。另外，产量剧增的同时相关配套技术落后，尤其是岩棉废渣、废棉处理技术相对落后，不能实现大规模处理，造成废渣、废棉的大规模堆积，占用土地且污染环境。
目前，国内还未见一种可替代玄武岩、白云石生产岩棉的方法。岩棉废渣、废棉的处理方法主要有：1、掩埋，就地挖坑掩埋是目前大多数公司采用的方法，该方法简单易行，但是耗费人力、物力而且造成资源浪费。2、建筑用免烧砖(CN103232201A)，用岩棉保温材料废弃物60-70份、水泥10-20份、矿山碎石屑10-20份以及其它煤灰物、粘结剂等，加入适量水，搅拌混匀注入模具，震动加压，脱胎成砖，再经自然晾干而成。该工艺在一定程度上解决了岩棉废渣、废棉的处理问题，但是受岩棉企业生产能力的局限不可能实现大规模生产，另外，将岩棉废渣用于建筑用免烧砖的制备，再生产品附加值较低。
发明内容
本发明的目的是为了综合利用固废替代传统玄武岩、白云石生产岩棉制品，彻底解决岩棉企业固废。
本发明采用如下技术方案：
一种综合利用固废生产岩棉的方法，其具体步骤如下：
a)将岩棉废渣、煤矸石、水泥按质量比为50-70：20-35：10-20的比例混合均匀，制成蒸压废渣块；
b)将蒸压废渣块、冶炼废渣按质量比为60-80：20-40的比例混合均匀,得到混合料；
c)将混合料高温熔融后高速离心成纤，制得纤维；
d)在纤维上喷洒粘结剂、憎水剂以及偶联剂，再经积棉、固化、分切，即得岩棉板材；
所述的粘结剂、憎水剂以及偶联剂的加入量分别为岩棉板材重量的3-5％，0.3-0.6‰，0.6-1‰。
进一步地，所述蒸压废渣块的强度大于20MPa。
进一步地，所述步骤a)的具体步骤为：
将岩棉废渣、煤矸石骨料粉碎与水泥混合，搅拌、加水、模具布料、震动加压，形成砖坯，将砖坯转入蒸氧窑于80-85℃的温度蒸汽养护6-12h，出窑，即得蒸压废渣块；优选的是，所述震动加压的步骤为：将混合料均匀平铺于相应形状的磨具中，采用垂直定向底台震动及顶部加压震动的复合振型，以110KN的压力加压2-5s，脱模成型，链条自动将装满预压块的木托板传送到指定位置，如此循环往复。
优选的是，所述的蒸氧窑的蒸汽热源全部来源于生产线余热。
优选的是，所述岩棉废渣及煤矸石的粒级＜8mm，冶炼废渣的粒径在80-200mm，超粒径范围＜10％，废渣砖为6×8cm正六边体。(冲天炉通过底部的焦炭和助燃热风提供热源熔化原料，物料太大，堆积不密实，热量容易散失，物料太小，未到炉底熔化区物料便会粉化，随烟气由冲天炉排出。)
优选的是，步骤c)中，所述高速离心处理的转速为7000-9000r/min。采用高速离心，可保证纤维细长，渣球少，显著提高产品质量。
优选的是，步骤c)的具体步骤为：将混合料投入冲天炉，经旋转布料器均匀布料，以大于1500℃的高温将原料熔化，经直联四辊离心机高速离心成纤后，喷洒粘结剂、憎水剂以及偶联剂，再依次经集棉机、直线平摆式摆锤布棉机、打褶加压机、固化炉、切割系统后，制得岩棉板材。
优选的是，步骤d)中，所述固化处理分四段加热固化，第一段温度为160-190℃，第二段温度为200-220℃，第三段温度为210-230℃，第四段温度为180-200℃。
上述任一方法生产的岩棉。
本发明还提供了一种上述岩棉的生产系统，包括上料系统、冲天炉、离心机、集棉机、摆锤布棉机、固化炉、切割和包装设备。所述冲天炉连接除尘器、焚烧炉、换热器、余热锅炉、蒸氧窑等设备。产品生产过程中，岩棉废渣块蒸汽养护、冲天炉预热空气、集棉机网板加热以及固化炉成型用热全部来源于冲天炉余热，节能降耗。
本发明的有益效果：
1、利用固废替代玄武岩、白云石生产岩棉制品，降低自然资源的消耗。
煤矸石、玄武岩等矿石原料的熔化温度与其酸度系数有关，酸度系数越大，越难熔化。常规岩棉生产原料为玄武岩、白云石混合料，玄武岩的酸度系数在4-7之间，较难熔化，白云石中的氧化钙、氧化镁可有效降低玄武岩的熔化温度，混合料在1600℃左右变可得到较好熔化。煤矸石的酸度系数一般在20以上，相较于玄武岩更难熔化，本发明有效解决了煤矸石由于酸度系数高难熔化的难题，将煤矸石粉碎到一定粒级范围与岩棉废渣、水泥均匀混合，制成废渣砖，一方面将煤矸石颗粒化有效增加煤矸石受热面积，另一方面煤矸石被水泥有效包围，水泥中的氧化钙、氧化镁有效降低了煤矸石的熔化温度，在保持炉内熔化温度不变的情况下，熔化速度更快，产量增大，而且采用蒸压砖为原料，熔体化学成分更加稳定，产品质量显著提高。
2、有效解决岩棉企业固废大量堆积占用土地污染环境等问题。
3、将生产线余热引入制块蒸氧窑，满足蒸养热量需求，节能降耗。
4、废物再生产品附加值大，实现废物反复循环利用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
图2为实施例1的检验报告
图3、4为实施例2的检验报告
图5为余热利用流程图
图6为废渣砖
具体实施方式
本发明所用冶炼废渣及煤矸石分别采购于河北、泰安两地。
冶炼废渣：炼铁熔炉生产不正常时紧急排放的炉渣(或小铁厂熔炉不经处理自然排放的炉渣)，经冷却后，由破碎机筛选，形成3-9㎝粒径的废渣。冶炼废渣成分与玄武岩类似，可以替代玄武岩，生产过程中形成的熔体生产能耗低、粘度低、易成棉、产品质量与玄武岩纤维一样。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，主要成分与岩棉类似，但是酸度系数过大，熔化条件苛刻，不易控制。
国家标准(GB/T25975-2010)要求岩棉酸度系数应不低于1.6，但是全国个别省、市根据地方实际需求制定的地方标准要求岩棉酸度系数应不低于1.8，特别是应用于外墙保温系统，如北京(DB11/T 1081-2014)、辽宁(DB21/T2159-2013)、重庆(DBJ50/T-141-2012)等省份。
公司根据实际生产需求，结合本发明特点制定若干酸度系数配方，现分别针对1.8及1.6两种酸度系数举例。
实施例1
产品规格：酸度系数1.8，容重160kg/m3，(长、宽、厚)1200×600×50mm。
将经辗压、破碎后的岩棉废渣、废棉及煤矸石骨料送入物料仓，经过精确计量系统与水泥按照65:25:10的质量比混合，加入适量水搅拌均匀，注入模具，加压成型，送入蒸氧窑，在80℃的蒸氧窑内蒸汽养护12h，出窑送入岩棉生产料仓备用。
将冶炼废渣、岩棉废渣块送入岩棉生产用料仓，经过计量输送系统，将质量比为26:74的冶炼废渣、废渣块通过皮带输送到冲天炉，经过旋转布料器均匀布料进入炉内，经过大于1500℃的高温将原料熔化，熔融体通过虹吸口排出，经过直联高速离心机高速成纤，转速为8000r/min，成纤率在60-70％，未成纤的则以渣球或废棉纤维的形式落入渣坑，作为岩棉废渣块的原料，循环利用。成纤的棉纤维喷入一定量的酚醛树脂，聚硅氧烷乳液，KH550(硅烷偶联剂)，每吨岩棉含酚醛树脂，聚硅氧烷乳液，KH550的量为4％，0.45‰，0.8‰，经鼓式集棉机集棉成毡，经直线平摆式岩棉摆锤布棉机布棉，瞬时流量达到12kg/m，打褶加压，打褶比调整为2.5，再经固化炉固化成型，纵切和横切之后得到所需产品1200×600×50。产品生产过程中，岩棉废渣块蒸汽养护、冲天炉预热空气、集棉机网板加热以及固化炉成型用热全部来源于冲天炉余热，节能降耗。
性能测试：
实施例1制备的石棉板材的性能参数如图2所示，该检测报告由国家玻璃纤维质量监督检验中心检验出具，所述产品的燃烧等级为A1级，密度、抗拉强度、抗压强度等均符合国家要求。
实施例2
产品规格：酸度系数1.6，容重100kg/m3，(长、宽、厚)1200×600×100mm。
将经辗压、破碎后的岩棉废渣、废棉及煤矸石骨料送入物料仓，经过精确计量系统与水泥按照50:35:15的质量比混合，加入适量水搅拌均匀，注入模具，加压成型，送入蒸氧窑，在80℃的蒸氧窑内蒸汽养护8h，出窑送入岩棉生产料仓备用。
将冶炼废渣、岩棉废渣块送入岩棉生产用料仓，经过计量输送系统，将质量比为38:62的冶炼废渣、废渣块通过皮带输送到冲天炉，经过旋转布料器均匀布料进入炉内，经过大于1500℃的高温将原料熔化，熔融体通过虹吸口排出，经过直联高速离心机高速成纤，转速为8500r/min，成纤率在60-70％，未成纤的则以渣球或废棉纤维的形式落入渣坑，做为岩棉废渣块的原料，循环利用。成纤的棉纤维喷入一定量的酚醛树脂，聚硅氧烷乳液，KH550(硅烷偶联剂)，每吨岩棉含酚醛树脂，聚硅氧烷乳液，KH550的量为3％，0.36‰，0.7‰，经鼓式集棉机集棉成毡，经直线平摆式岩棉摆锤布棉机布棉，瞬时流量达到15kg/m，打褶加压，打褶比调整为2，再经固化炉固化成型，纵切和横切之后得到所需产品1200×600×100。产品生产过程中，岩棉废渣块蒸汽养护、冲天炉预热空气、集棉机网板加热以及固化炉成型用热全部来源于冲天炉余热，节能降耗。
性能测试：
实施例2制备的石棉板材的性能参数如图3所示，该检测报告由国家玻璃纤维质量监督检验中心检验出具，所述产品的燃烧等级为A1级，密度、憎水率、放射性核素限量、甲醛释放量等均符合国家要求。
产能核算：
本发明的蒸压废渣块需要一台4t的余热锅炉，蒸氧窑设计压力0.3MPa，此压力下蒸汽温度133.5℃，焓为2725.5KJ/Kg，水的进水温度为40℃，焓值为168KJ/Kg。将4t40℃的水加热到设计所需参数每小时需要的热量为Q＝2725.5×4000-168×4000＝10228000KJ，1KJ＝0.2389大卡，一吨标准煤等于7000大卡，平均每年开机7200h，每年可节约标准煤＝10228000×0.2389÷7000×7200÷1000＝2513吨。
冲天炉余热还应用于固化炉、冲天炉助燃热风等，替代传统燃烧天然气供热，每年节约标煤7000多吨。
以年产岩棉10万吨的公司计算，每年至少产生废渣3万吨，将废渣制成岩棉生产所需砖块，不仅节约玄武岩、白云石的消耗，而且降低生产成本，实现循环经济发展模式，达到节能降耗的目的。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种综合利用固废生产岩棉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将岩棉废渣、煤矸石骨料、水泥按质量比为50-70：20-35：10-20的比例混合均匀，制成蒸压废渣块；
b)将蒸压废渣块、冶炼废渣按质量比为60-80:20-40的比例混合均匀,得到混合料；
c)将混合料高温熔融后高速离心成纤，制得纤维；
d)在纤维上喷洒粘结剂、憎水剂以及偶联剂，再经积棉、固化、分切，即得岩棉板材；
所述的粘结剂、憎水剂以及偶联剂的加入量分别为岩棉板材重量的3-5％，0.3-0.6‰，0.6-1‰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蒸压废渣块的强度大于20MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤a)的具体步骤为：将岩棉废渣、煤矸石骨料粉碎与水泥混合，搅拌、加水、模具布料、震动加压，形成砖坯，将砖坯转入蒸氧窑于80-85℃的温度蒸汽养护6-12h，出窑，即得蒸压废渣块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述震动加压的步骤为：将混合料均匀平铺于相应形状的磨具中，采用垂直定向底台震动及顶部加压震动的复合振型，以110KN的压力加压2-5s，加压完成，链条自动将装满预压块的木托板传送到指定位置，如此循环往复。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的蒸氧窑的蒸汽热源全部来源于生产线余热。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中，所述高速离心处理的转速为7000-9000r/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)的具体步骤为：将混合料投入冲天炉，经旋转布料器均匀布料，以大于1500℃的高温将原料熔化，经直联四辊离心机高速离心成纤后，喷洒粘结剂、憎水剂以及偶联剂，再依次经集棉机、直线平摆式摆锤布棉机、打褶加压机、固化炉、切割系统后，制得岩棉板材。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤d)中，所述固化处理分四段加热固化，第一段温度为160-190℃，第二段温度为200-220℃，第三段温度为210-230℃，第四段温度为180-200℃。
9.权利要求1-8任一方法生产的岩棉。
10.一种综合利用固废生产岩棉的生产系统，包括蒸氧窑、计量输送系统、冲天炉、成纤机、鼓式集棉机、摆锤布棉机、打摺机、固化炉、切割设备和包装设备，其特征在于，所述蒸氧窑、鼓式集棉机和固化炉上分别设置有热交换器，在冲天炉高温炉气出口和热交换器上的热气体进口之间设置有热气体管道系统。
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