CN110128021A - 一种利用高硅硅锰热熔渣制玄武岩型岩棉纤维的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法。本发明的利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法。在高硅硅锰热熔渣的基础上进行工艺改进，不需要或较少使用玄武岩、白云石等调节剂，就能够将废渣制备成玄武岩”型岩棉，从而提升了产品的附加值。同时采用热熔渣的方式制岩棉纤维，可有效利用热熔渣的显热，避免了对废渣或矿石的二次加热，降低了矿棉的能耗。

Description

一种利用高硅硅锰热熔渣制玄武岩型岩棉纤维的生产方法

技术领域

本发明涉及岩棉生产技术领域，尤其涉及一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法。

背景技术

矿渣棉是以冶金废渣为主要原料，经高温熔化、纤维化处理、毡板成型及制品后加工而成，具有一定的绝热性能、防火性能、吸声隔音性能。矿渣棉的酸度系数MK一般只能保持在1.2左右，很难超过1.3。

“玄武岩”型岩棉是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过离心机快速拉制而成。岩棉的酸度系数MK一般大于1.6。

矿渣棉和“玄武岩”型岩棉在生产工艺、纤维形态、耐碱性、导热系数、不燃性等方面存在不少共同点，但是它们的化学成分及酸度系数的差别，导致它们在性能上也有一定的差别。“玄武岩”型岩棉的性能要优于矿渣棉的性能。

现有技术只能通过冶金废渣生产出矿渣棉，但是不能够生产出岩棉。若要进一步提高矿渣棉的酸度系数，就必须提高熔体中二氧化硅和三氧化二铝的含量，使氧化钙和氧化镁含量相应地有所降低。在铁含量较低的情况下，势必使熔体的粘度增大，以致难以保证矿渣棉纤维的品质。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法。

一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法包括以下步骤：

步骤S001，在冶炼高硅硅锰合金过程中通过酸度系数、碱度系数和氢离子指数初步判断热熔渣的化学成分，并通过光谱分析仪最终确定热熔渣的化学成分；

步骤S002，调节热熔渣中的各化学成分的比例，使渣液中的三氧化二铝、二氧化硅的质量之和与氧化镁、氧化钙的质量之和的比值大于1.6；

步骤S003，钢包接收来自矿热炉的熔融状态下的热熔渣，由平车送至矿棉加热车间并倒入保温炉进行加热，热熔渣被加热到1500℃以上时，从保温炉的流料口流出，经活动溜槽导入离心机；

步骤S004，在高速离心力和高压风机提供的高速气流作用下，将热熔渣牵伸成“玄武岩”型岩棉纤维。

优选的，在步骤S002中，当化学成分达不到要求时，加入三氧化二铝、锰矿石、硅石、萤石中的一种或多种进行化学成分精调。

优选的，在步骤S004中，离心机为四辊离心机，四个辊轮采用垂直串联方式布置，每个辊轮由单独变频电机驱动，转速在2800-8000r/min内可调；热熔渣流入左旋转的第一辊轮，在离心力作用下分别经右旋转的第二辊轮，左旋转的第三和第四辊轮，辊轮转速逐级加速，最后热熔渣在离心力作用下飞出形成“玄武岩”型岩棉纤维。

进一步的，通过“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板，具体步骤为：

步骤S101，通过离心机的离心辊周围的喷嘴向“玄武岩”型岩棉纤维喷以雾状的水溶性酚醛树脂粘结剂或防尘油，并将“玄武岩”型岩棉纤维吹入集棉机内，在集棉机内的抽风室形成的负压作用下，将“玄武岩”型岩棉纤维吸附在集棉网带表面，形成初棉毡；

步骤S102，将初棉毡通过两台皮带输送机送至摆锤带，通过摆锤带的往复摆动，将初棉毡在成型输送机上铺成多层折叠的二次棉毡层；

步骤S103，将二次棉毡层加压后进入固化炉；二次棉毡层在固化炉内受到上下链板加压和热风穿透固化，形成预定厚度、密度、容重的矿棉墙体板，固化热风温度为220～280℃。

优选的，在步骤S101中，通过改变集棉机的集棉鼓的转速调节初棉毡的单位面积的重量。

优选的，在步骤S101中，所述抽风室内的抽吸风机采用变频调节，以使“玄武岩”型岩棉纤维更加均匀地在集棉网带表面形成初棉毡。

进一步的，“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板还包括后处理工序，后处理工序包括板体冷却、板体切割、自动包装。

有益效果：硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金的生产原料有锰矿、富锰渣、焦炭、硅石、石灰等。经过对多种冶金废渣的检测发现，高硅硅锰热熔渣的化学成分接近于玄武岩纤维成分。因此在高硅硅锰热熔渣的基础上进行工艺改进，不需要或较少使用玄武岩、白云石等调节剂，就能够将废渣制备成玄武岩”型岩棉，从而提升了产品的附加值。同时采用热熔渣的方式制岩棉纤维，可有效利用热熔渣的显热，避免了对废渣或矿石的二次加热，降低了矿棉的能耗。此外，对热熔渣的利用，也延伸了工业产业链，降低了环境污染，提高了企业利润。

具体实施方式

下面将结合实施例阐述本方案。

一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法包括以下步骤：

步骤S001，在冶炼高硅硅锰合金过程中通过酸度系数、碱度系数和氢离子指数初步判断热熔渣的化学成分，并通过光谱分析仪最终确定热熔渣的化学成分；

步骤S002，调节热熔渣中的各化学成分的比例，使渣液中的三氧化二铝、二氧化硅的质量之和与氧化镁、氧化钙的质量之和的比值大于1.6；

步骤S003，钢包接收来自矿热炉的熔融状态下的热熔渣，由平车送至矿棉加热车间并倒入保温炉进行加热，热熔渣被加热到1500℃以上时，从保温炉的流料口流出，经活动溜槽导入离心机。保温炉定期排出的少量铁水可回收出售。

步骤S004，在高速离心力和高压风机提供的高速气流作用下，将热熔渣牵伸成“玄武岩”型岩棉纤维。在一较佳实施方式中，离心机辊轮采用强制水冷却，轴承采用油气润滑。

经过测定岩棉纤维的酸度系数为1.6～1.8，纤维直径为2～6μm，达到了岩棉纤维的标准。单位能耗为144kg标煤/t，比常规的矿渣棉或岩棉生产节约单位能耗为200kg标煤/t以上。同时还减小了废气的排放，有利于环保。

优选的，在步骤S002中，当化学成分达不到要求时，加入三氧化二铝、锰矿石、硅石、萤石中的一种或多种进行化学成分精调，以符合玄武岩”型岩棉的热熔渣的生产条件。

优选的，在步骤S004中，离心机为四辊离心机，四个辊轮采用垂直串联方式布置，每个辊轮由单独变频电机驱动，转速在2800-8000r/min内可调；热熔渣流入左旋转的第一辊轮，在离心力作用下分别经右旋转的第二辊轮，左旋转的第三和第四辊轮，辊轮转速逐级加速，最后热熔渣在离心力作用下飞出形成“玄武岩”型岩棉纤维。

进一步的，通过“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板，具体步骤为：

步骤S101，通过离心机的离心辊周围的喷嘴向“玄武岩”型岩棉纤维喷以雾状的水溶性酚醛树脂粘结剂或防尘油，并将“玄武岩”型岩棉纤维吹入集棉机内，在集棉机内的抽风室形成的负压作用下，将“玄武岩”型岩棉纤维吸附在集棉网带表面，形成初棉毡。从集棉机中抽出的风经过干板除尘器过滤后排空。为了提高集棉效率，集棉机同时设置清扫、水洗、吹干、升棉等装置。

步骤S102，将初棉毡通过两台皮带输送机送至摆锤带，通过摆锤带的往复摆动，将初棉毡在成型输送机上铺成多层折叠的二次棉毡层。通过摆锤铺毡使得制品的二次棉毡层更加均匀，保证了制品在横向和纵向上密度的均匀性。二次棉毡层经称量输送机，根据产品的要求将二次棉毡层进行纵向压缩并预压、输送，改变了棉层中纤维的排列，形成水波纹结构的矿棉产品。经打褶的板毡表面会有一定的波褶，其抗压强度有很打的提高，拓展了产品的应用面。

步骤S103，将二次棉毡层加压后进入固化炉；二次棉毡层在固化炉内受到上下链板加压和热风穿透固化，形成预定厚度、密度、容重的矿棉墙体板，固化热风温度为220～280℃。

穿透毡层的热风以燃气为燃料，热风循环使用。固化炉采用重型结构设计，以满足生产高容重制品对设备的要求。上链板系统有一套均匀升降装置，以调节上下链板的间距，生产不同厚度的制品。

优选的，在步骤S101中，通过改变集棉机的集棉鼓的转速调节初棉毡的单位面积的重量。

优选的，在步骤S101中，所述抽风室内的抽吸风机采用变频调节，以使“玄武岩”型岩棉纤维更加均匀地在集棉网带表面形成初棉毡。

进一步的，“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板还包括后处理工序，后处理工序包括板体冷却、板体切割、自动包装。

板体切割所在的切割段设有纵切锯，间距可根据产品规格进行调节。长度方向的控制是通过横切锯和自动测长控制器来完成。为了适应不同容重的制品切割，切割段设有横切输送机和横切铡刀，前者适合于高容重制品，后者适合于低容重制品。

以下为不同地域的高硅硅锰原料矿石化学成分

以下为高硅硅锰热熔渣、玄武岩以及玄武岩性岩棉的成分百分比

通过上述表格数据说明，高硅硅锰热熔渣适合制备玄武岩型岩棉纤维。

本发明的其中一个技术问题是在众多冶金废渣中选择出一种冶金废渣能够制备玄武岩型岩棉。普通的冶金废渣只能够制备酸度系数较低的矿渣棉，如果制备岩棉则面临很多难点，包括背景技术提到的难点。本发明通过对多种冶金废渣的成分测定，发现高硅硅锰的冶金废渣与玄武岩型岩棉的成分最为接近，因此确定了以高硅硅锰的冶金废渣为基础，制备岩棉。同时高硅硅锰的冶金废渣的前身是热熔渣。热熔渣具有很高的显热，在制备岩棉纤维的过程中，需要将废渣加热到熔融状态。因此本发明直接利用高硅硅锰的热熔渣制备岩棉，降低了生产能耗。

本发明还存在的一个技术问题是，在高硅硅锰合金冶炼过程中，根据不同合金矿石原料性价比和配比，在矿热炉冶炼合金过程中，既要保证高硅硅锰合金产品的化学成分，又要保证热熔渣液化学成分和酸度系数符合玄武岩型纤维品质。最终经过多次试验，确定了三氧化二铝、二氧化硅的质量之和与氧化镁、氧化钙的质量之和的比值要大于1.7。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S001，在冶炼高硅硅锰合金过程中通过酸度系数、碱度系数和氢离子指数初步判断热熔渣的化学成分，并通过光谱分析仪最终确定热熔渣的化学成分；

步骤S002，调节热熔渣中的各化学成分的比例，使渣液中的三氧化二铝、二氧化硅的质量之和与氧化镁、氧化钙的质量之和的比值大于1.6；

步骤S003，钢包接收来自矿热炉的熔融状态下的热熔渣，由平车送至矿棉加热车间并倒入保温炉进行加热，热熔渣被加热到1500℃以上时，从保温炉的流料口流出，经活动溜槽导入离心机；

步骤S004，在高速离心力和高压风机提供的高速气流作用下，将热熔渣牵伸成“玄武岩”型岩棉纤维。

2.如权利要求1所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：在步骤S002中，当化学成分达不到要求时，加入三氧化二铝、锰矿石、硅石、萤石中的一种或多种进行化学成分精调。

3.如权利要求1所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：在步骤S004中，离心机为四辊离心机，四个辊轮采用垂直串联方式布置，每个辊轮由单独变频电机驱动，转速在2800-8000r/min内可调；热熔渣流入左旋转的第一辊轮，在离心力作用下分别经右旋转的第二辊轮，左旋转的第三和第四辊轮，辊轮转速逐级加速，最后热熔渣在离心力作用下飞出形成“玄武岩”型岩棉纤维。

4.如权利要求1所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：通过“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板，具体步骤为：

步骤S101，通过离心机的离心辊周围的喷嘴向“玄武岩”型岩棉纤维喷以雾状的水溶性酚醛树脂粘结剂或防尘油，并将“玄武岩”型岩棉纤维吹入集棉机内，在集棉机内的抽风室形成的负压作用下，将“玄武岩”型岩棉纤维吸附在集棉网带表面，形成初棉毡；

步骤S102，将初棉毡通过两台皮带输送机送至摆锤带，通过摆锤带的往复摆动，将初棉毡在成型输送机上铺成多层折叠的二次棉毡层；

步骤S103，将二次棉毡层加压后进入固化炉；二次棉毡层在固化炉内受到上下链板加压和热风穿透固化，形成预定厚度、密度、容重的矿棉墙体板，固化热风温度为220～280℃。

5.如权利要求4所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：在步骤S101中，通过改变集棉机的集棉鼓的转速调节初棉毡的单位面积的重量。

6.如权利要求4所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：在步骤S101中，所述抽风室内的抽吸风机采用变频调节，以使“玄武岩”型岩棉纤维更加均匀地在集棉网带表面形成初棉毡。

7.如权利要求4所述的一种利用高硅硅锰热熔渣制“玄武岩”型岩棉纤维的生产方法，其特征在于：“玄武岩”型岩棉纤维制备矿棉墙体板还包括后处理工序，后处理工序包括板体冷却、板体切割、自动包装。