CN1058007A - 生产岩棉的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种生产岩棉的方法及其设备，属于建材保温材 料的生产领域，本发明是将过去对矿渣的“二次熔化” 由采用直接由高炉炼铁排出熔化矿渣所代替，是将高 炉熔渣经配料器直接排入保温窑炉，它使高炉出渣的 阶段性满足了岩棉生产的连续性，熔渣在配料器和保 温窑炉内的加热保温采用高炉产生的废煤气。

Description

本发明是属于保温材料岩棉生产的技术领域，是以高炉炼铁排出的矿渣为主要原料，配以适当的辅料生产优良的保温材料岩棉-矿渣棉的方法及其专用设备。

岩棉是一种人造无机纤维。它具有重量轻，导热系数小，耐热性强和不燃等优良性能。这是常用的保温材料，如蛭石、珍珠岩、硅藻土、泡沫水泥等难以全面与其相比的。将岩棉掺入一种特殊粘结剂可以制成柔性或半硬性的各种制品，如岩棉管壳、岩棉板、岩棉毡等，这些制品可以广泛应用于石油、电力、冶金、化工、建筑及交通运输等行业，还可作为吸音材料。据统计，在建筑上每使用一吨棉保温，每年至少可节省相当一吨原油的能源。因此人们把它称为与石油、电力、煤、天然气并列的“第五常规能源”。

目前生产岩棉的方法参照图1和图3说明如下：

采用高炉炼铁排出的矿渣，即经过凝固的干渣，以及主要为玄武岩、辉录岩或白云石等的辅料。它们通常都是大块形状的，因此首先要将其从远离岩棉生产现场的地方运来，用破碎机20进行破碎，以达到熔化要求的入炉尺寸大小，即40-80mm。由于破碎后的粉料不能入炉熔化，所以必须经过运输带19运到振动筛18进行筛选，除去粉料。当原料准备完成后，根据矿渣成分和岩棉成分要求由配料秤（未表示）进行配料，并按每次入炉量混匀装入配料小车12送到带有操作平台15、循环水槽16和带水冷夹套的熔化炉14。然后根据焦炭和矿料比例，按一层焦炭，一层矿料的顺序，将焦炭和矿料经提升机13装入溶化炉14，经鼓风机11鼓风，进行点火熔化，即二次熔化，矿料熔化成液体状态后由炉嘴排出，通过多级离心机4分成细的流股，经集流风环（未表示）高压空气喷吹后，便成为岩棉，利用沉降室由抽风机3形成的负压将岩棉收集并降落到网式运输带1上运走。上述生产岩棉的方法，特别是在多级离心机4前进行的步骤复杂，必须对凝固的矿渣进行二次熔化，要消耗大量能源，并且增加了相应的设备，如破碎机、振动筛和熔化炉等，增加了贮料场和运输费。

本发明的目的是提供一种采用高炉炼铁现场刚刚从炉嘴排出的高温熔化矿渣直接生产岩棉的方法及其设备。特别是对现有生产岩棉的方法的熔渣进入多级离心机之前步骤的改进，并提供一种实施该步骤的设备。

本发明的目的是采用这样的方法实现的，即将炼铁现场高炉排出的熔化矿渣，通过特殊方式与成棉过程联接起来的方法来完成的，其步骤如下：

a）使从高炉排出的1300℃以上的熔化矿渣通过沟槽和配料器，在配料器中熔化矿渣的流动过程中，按比例均匀加入岩棉所需的辅料，以调节矿渣成分，使其符合岩棉成分的要求，并进行保温。

b）从配料器中流出的熔化矿料进入保温窑炉进行贮存加热保温，使其温度保持在1250℃-1300℃的范围内。

c）不断使从窑炉嘴排出的熔化矿料流股送到多级离心机。

调节矿渣成分所需的辅料采用的是粉料，如金矿的氧化矿废弃尾矿渣，来源广泛，属于利废有助环境污染治理。可采用廉价的石英砂。其加入的量约为矿渣重量的10-20%。

配料器和保温窑炉进行保温时所采用的是炼铁时高炉产生的废煤气。

以下步骤与现有技术相同：

d）熔化矿渣经多级离心机喷吹成为岩棉。

e）岩棉进入沉降室，并

f）降落到网式输送带上运走。

本发明的目的是通过采用这样的设备实现的，即包括有：

a）配料器，装设在高炉出渣沟槽与保温窑炉之间，直接与保温窑炉相连接，砌成封闭管道式，由称量器、料斗、螺旋给料机构、槽体、加热器、固定支架、电机调速器、闸板、阀门等组成。其加料口和煤气喷嘴设在其上方，在此均匀加入矿渣所需的辅料并使其迅速熔化，使温度保持在1250℃-1300℃的范围内。

b）保温窑炉，装设在配料器与多级离心机之间，制成卧式结构，纵剖面呈直角梯形结构，是使高炉出渣的阶段性满足于岩棉生产的连续性的关键的联接设备，起贮存和保温的作用。该设备包括壳体、保温层、耐火层、熔料进出口、测温装置、点火孔、视镜、加热机构、防爆口、清扫口、空气管、煤气管。其加热机构装在窑炉的侧顶部，多个煤气喷嘴沿其纵向布置，喷射口与底部成一定夹角。利用高炉炼铁产生的废煤气加热高炉排出的矿渣，使其温度保持在1250℃-1300℃的范围内。防爆口设置在与保温窑炉烟气放散口相连的短节上。壳体由普通炭素钢板制成。进出料口分别设置在窑炉的前后两部。

设备还包括有：（以下设备与现有技术相同）

c）多级离心机，设置在保温窑炉的后面，用来将熔化的矿渣离心喷吹成岩棉。

d）沉降室，设置在多级离心机的后面，由抽风机形成负压，使岩棉沉降。

e）网式运输带，设置在沉降室的下部，用来接受降落的岩棉并运走。

本发明与现有技术相比其优点如下：

1）省去了原料和燃料的长途运输。按日产15吨岩棉计算，需要矿渣、矿石约30吨，焦炭10吨，这样每天运进的主要原料和燃料达40吨，运输费用很大。而本发明的主要原料和燃料是就地取材，大大节省了运输费用。既有经济效益又有社会效益。

2）节省了原料和燃料。现有的岩棉生产方法所使用的矿渣原料和辅料都要进行破碎，难免产生不能使用的粉料，而损耗掉。一般损失约10-20%。而本发明是直接将熔化的矿渣接过来使用，几乎没有损失。由于现有技术的生产岩棉要对矿料进行“二次熔化”，而本发明免去了“二次熔化”，只需利用高炉炼铁产生的废煤气对熔化的矿料进行加热保温。不仅节省了燃料，节约费用，而且利用废煤气，治理了环境污染。

3）简化了生产工艺，提高了生产效率。免去了现有的原料准备工作中的运输、破碎、筛选、小车运输和提升等工序，以及一定规模的堆料场。缩短了生产周期。

4）有利于控制岩棉的成分。

5）减少了生产设备的投资。由于省去了大量的设备，如熔化炉、运输车辆、破碎机、振动筛、上料车等，可减少建厂投资三分之一，缩短了建厂工期。

6）生产设备简单实用，制造容易，不使用贵重金属材料。耐用可靠，方便检修。

7）设备的工作负荷能依据生产的实际要求作必要的调整。

下面结合附图进一步说明本发明的方法和设备。

图1是现有技术生产岩棉的工艺流程图;

图2是本发明的生产岩棉的工艺流程图;

图3是现有技术生产线的设备配置示意图;

图4是本发明生产线的设备配置示意图;

图5a-b是本发明保温窑炉结构图;

图6a-b是本发明配料器的结构图;

参照图2和图4，中小型炼铁厂一般90分钟出一次铁，排一次渣。生产1吨岩棉，约需矿渣1.5吨。其方法的具体步骤如下：

1）从高炉G出渣口排出1300℃-1500℃的熔化矿渣，其重量约1.5吨。经沟槽进入配料器7。

2）根据出铁进化验矿渣成分，向配料器7中加入调节矿渣成分的辅料，以满足岩棉成分的要求，由于辅料是在矿渣的流动过程中按比例加入的，因此混合均匀，而且迅速熔化。加入的辅料为粉料，如金矿提金后的造成造成公害的氧化矿尾矿渣，或石英砂。其加入量约为矿渣重量的10-20%。矿渣在流经配料器时，经过高炉废煤气的加热保温，使其保持在1250℃-1300℃的范围内，并使熔化矿料进入保温窑炉8，其进出流量可根据需要进行调节。

3）熔化矿料进入保温窑炉8后，用高炉炼铁产生的废煤气进行加热保温，使其温度保持在成棉时所需的温度1250℃以上，根据成棉过程的要求，不断使窑炉内的保温贮存的熔化矿料流入多级离心机4。

4）熔化矿料流经多级离心机4时离心喷吹成棉，岩棉经过沉降室2沉降，降落到网式输送带1上运走。

本发明的特点之一是熔化矿料的加热保温是利用了高炉废煤气来完成的。为了进一步证明其废煤气量能够满足加热保温的需要，作如下计算。

高炉矿渣一般大于1200℃时具有较好的流动性。本发明的方法是将高炉的熔化矿渣直接加以利用，该矿渣流入配料器的温度一般不低于1200℃，为留有余地，在本计算中定为1150℃。每90分钟出1吨岩棉，需要1.5吨矿渣，考虑岩棉生产的裕量，设定为2吨。调节成分的辅料需要加入约为矿渣重量的10-20%，即每次平均加入量300kg。

设定的高炉煤气的组成：H₂：44%，CO：25.6%，CO₂：8.2%，N₂：61.8%。其热值q_DW＝30.2CO+25.8H₂＝886.64Kcal/NM³，一般高炉煤气的低位热值为850-900Kcal/NM³。

成棉最佳温度：1250℃-1300℃，这里取平均温度1275℃。根据手册查得该温度下的常压比热为：C_P平＝0.291Kcal/kg。

则升温矿渣需要的热量：

△Q_升＝C_P平W△t＝0.291×2000×125＝72750Kcal。

设定保温窑炉损失：①烟气排放显热及潜热的损失为15%，②炉体向外的辐射热损失为15%，③喷嘴燃烧等的影响因素为的损失为20%。

升温矿渣总需热：

Q_升＝2△Q_升＝145500Kcal。

需用高炉煤气：

M_升＝ 145500/886.64 ＝164NM³

又调节矿渣成分加入辅料300kg。

其熔化热为400Kcal/kg。

需要热量：

Q_熔＝300×400＝120000Kcal。

需用高炉煤气：

M_熔＝ 120000/886.64 ＝135NM³

所以总的升温矿渣和熔化辅料需用煤气：

M_总＝M_升+M_熔＝300NM³。

若高炉每小时出铁约1.5吨，所用焦炭约1.2吨，附产高炉煤气约1200NM³。用来做为岩棉生产的加热保温是足之有余的。

参照图2、4-6对实施本发明方法的设备作进一步的说明。

本发明的设备包括多级离心机4、沉降室2、网式运输带1、负压抽风机3，其特征是还包括配料器7和保温窑炉8。在此对与现有技术相同部分不再加以详细说明，只对本发明的设备改进之处详细说明：

配料器7设置在高炉出渣沟槽与保温窑炉8之间，直接与窑炉8相连接，砌成封闭管道式，如图6a-b所示，由下列部分构成：

固定支架7-1，设在底部，用来支承配料器7的整体部件;电机调速器7-2，装在螺旋给料机构的下部，用来调节给料速度;管道体7-3，是配料器7的主体;料斗7-4为漏斗形，接受由给料机构来的辅料;加热器7-5沿管道体3的上部纵向设置，用来加热矿渣保温;闸板7-6和手动阀门7-7设在管道体7-3的两端，可分别调节熔化矿渣的流量;螺旋给料机构7-8设在管道体7-3的熔化矿渣入口端，用来供给辅料;称量器7-9设在固定支架7-1的靠近螺旋给料机构7-8的一侧的外面。

保温窑炉8为卧式结构，设置在配料器7与多级离心机4之间，由下列部分构成，如图5a-b所示：壳体8-1用普通炭素钢板制成，炉子内部容积2.453M³，纵剖面呈直角梯形结构;壳体8-1内部设有保温层8-2;耐火层8-3砌体是经过特殊处理的，可抗高温及温度变化，可承受酸性或碱性熔料对耐火层的腐蚀，其砌体上表面耐冲刷;熔料进口8-4设在保温窑炉8的前端，即有斜度的一端;测温装置8-5设置在窑炉顶部，通过它可直接测得炉内腔室的温度;快开门点火孔8-6和视镜8-7则分别设置在窑炉的顶部和尾部，可实现开车时点火，通过视镜可直接观察炉内情况和料位;加热机构8-8由多个煤气空气喷嘴、阀门及管道组成，多个喷嘴沿纵向布置在窑炉的侧顶部，喷嘴与炉底呈一定夹角以扩大熔料的受热面积，喷嘴（图中未表示）采用低压有焰燃烧煤气喷嘴，满足低压短焰的要求，省去了煤气空气的加压设备，简化了工艺流程。来自高炉的冷煤气和热空气分别通过各自的管路5、6、8-11、8-12经过阀门调节流量后，以一定比例进入喷嘴进行混合后燃烧，实现对熔料加热;并可通过改变煤气、空气阀门开度，调节窑炉的工作热负荷，实现加热的分段控制;出料口8-9设在窑炉8尾部的下部，并设有流量调节机构（图中未表示）;快开门清扫口8-10，便于及时清理窑炉积渣，防止积渣堵塞熔料出口;防爆口8-13设置在与窑炉烟气放散口相连接的短节上，其上设有防爆罩，开口向着侧上方，即可保证安全，又可免去在窑炉其他部位开设过多的开口。因此减少了热能损失提高了热能利用率。

Claims (9)

1、一种生产岩棉的方法，包括下列步骤：

a)熔化矿渣经多级离心机离心喷吹成岩棉；

b)离心后的岩棉进入沉降室；

c)岩棉在沉降室内降落到网式输送带上运走，其特征是熔渣在进入多级离心机之前还包括下列步骤：

d)使从高炉排出的1300℃以上的熔化矿渣，通过沟槽进入配料器，在配料器中，在熔化矿渣的流动过程中，按比例均匀加入岩棉所需的辅料，以调节熔化矿渣的成分，使其符合岩棉的要求，加热使其温度保持在1250℃-1300℃的范围内；

e)溶化矿料从配料器中流出进入保温窑炉贮存加热保温，使其温度保持在1250℃-1300℃的范围内；

f)不断使从窑炉嘴排出的熔化矿料流股送到多级离心机。

2、如权利要求1所述的方法，其特征是所采用的辅料为粉料，如金矿氧化矿废弃尾矿渣。

3、如权利要求1所述的方法，其特征是辅料为石英砂。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征是辅料的加量约为矿渣重量的10-20%。

5、如权利要求1所述的方法，其特征是使用的煤气为高炉产生的废煤气。

6、一种生产岩棉的设备，包括有：

a）多级离心机，沉降室和网式输送带，其特征是在多级离心机前面还包括有：

b）配料器，装设在高炉出渣槽与保温窑炉之间，砌成封闭管道式，由称量器、料斗、螺旋给料机构、槽体、加热器、固定支架、电机调速器、闸板、阀门等组成，以便加入岩棉所需要的辅料并对矿渣加热保温。

c）保温窑炉，装设在配料器与多级离心机之间，制成卧式结构，纵剖面呈直角梯形结构，由壳体、保温层、耐火层、熔料进出口、加热机构、防爆口、测温装置、点火孔、视镜、清扫口、空气管、煤气管等组成，是使高炉出渣的阶段性满足于岩棉生产的连续性的关键设备。

7、如权利要求6所述的设备，其特征是配料器直接与保温窑炉入口衔接。

8、如权利要求6所述的设备，其特征是保温窑炉的加热机构有多个煤气喷嘴，设置在沿其纵向的侧顶部。

9、如权利要求6所述的设备，其特征是保温窑炉的防爆口设置在与保温窑炉烟气放散口相连的短节上。

Images