CN112388798A - 一种液态锰渣加料系统及其制备人造花岗岩的方法 - Google Patents
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Abstract
一种液态锰渣加料系统及其制备人造花岗岩的方法，属于人造石材领域，利用液态锰渣加料系统和粉料加料系统供料，所述人造花岗岩石材的原料包括液态锰渣、石英砂、萤石，其重量百分比为：液态锰渣、石英砂、萤石，添加的粉料重量为液态精炼锰渣重量的100‑150％；粉料组成配方为:石英砂98‑99％，萤石1‑2％，经配料、熔化、搅拌、浇铸成型，然后进行晶化、退火，本发明可免去对精炼锰渣的冷却，避免冷却过程中带来的热气排放，直接利用精炼锰渣的温度与其他粉料混合熔化，降低长期堆放液态锰渣带来的环境污染，保护周边环境，人造花岗岩可扩大建材品种，提高花岗岩的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种加料系统及其制备人造花岗岩石材的方法，特别涉及一种液态锰渣加料系统及其制备人造花岗岩石材的方法，属于人造石材制造领域。
背景技术
中低碳锰铁是冶金、航天、化工等部门的关键基础材料。我国是中低碳锰铁生产、消费和出口大国，占世界中低碳锰铁产量的60％以上,我国中低碳锰铁产业在快速发展的同时，也面临着巨大的资源和环境压力，尤其是精炼锰渣的处置已成为企业界、学术界和社会所关注的问题之一。
首先，精炼锰渣排放出来后，需要利用大量的冷却媒降温，这样一来就会消耗大量的冷却媒，为了降低温度，目前只能利用自来水进行冷却降温，在精炼锰渣的冷却过程中，会有大量的热蒸汽排放，这对目前全球环境温度变暖，冰川融化的大环境而言，无疑是雪上加霜，况且，减少温室气体排放，保护生存环境是全人类面对的重大课题，对企业而言，保护周边环境也是不容辞的社会责任。
经过冷却后的精炼锰渣，在不能及时使用的情况下，只能暂时堆放，堆放时间越长，会带来更大的环境负荷，并且，精炼锰渣处理处置技术问题具有一定的复杂性，尤其是精炼锰渣资源化问题，所以，迄今为止，还没有一种工艺能真正解决精炼锰渣的高价值资源化问题，目前，只是将锰渣用于水泥生产中，鉴于目前，水泥生产中，由于在环境保护方面保护力度不够，许多水泥厂在生产中，环保设施不到位，对环境带来了一定的负荷，虽然应用前景看好，但是其水泥产量在萎缩，锰渣的使用量也在减少。锰渣的应用领域的研究与应用仍有很大的空间，有待投入更多的人力、物力去探索。由于精炼锰渣呈酸性，含水率高，颗粒细小，含有大量的铵离子和重金属离子，长期露天堆放，受雨水冲洗，极易污染环境。因而，精炼锰渣的无害化处理和资源化利用，是锰合金产业实施循环经济、节能减排、清洁生产战略的必然趋势和客观要求。
天然的花岗岩石材其内部含有铀、钍等放射性元素，长期生活在这种石材的环境中，无疑会对人体带来一定的危害。
精炼锰渣的合理利用关系到周边环境保护，关系到锰合金冶金企业的可持续发展问题，如何才能够将精炼锰渣有效的利用，冶金领域系待解决的问题，也是该领域技术人员孜孜不倦地研发项目。
发明内容
针对目前高温精炼锰渣处理会带来温室气体排放的问题，长期堆放带来的环境污染问题，本发明提供一种液态锰渣加料系统及其制备人造花岗岩石材的方法，其目的是免去对精炼锰渣的冷却，避免冷却过程中带来的热气排放，直接利用精炼锰渣的温度，与其他粉料混合熔化，降低长期堆放精炼锰渣带来的环境污染，保护周边环境，同时，人造花岗岩石材，可扩大建材市场的石材品种，消除天然花岗岩中存在的有害元素，提高花岗岩的使用寿命，保护人民的身体健康。
本发明的技术方案是：一种液态锰渣加料系统，所述液态锰渣加料系统包括流动液态锰渣的高温通道，高温通道前设置有缓冲炉和称量包，通道后端延伸至岩棉炉中，液态锰渣在岩棉炉上的入口上方设置有粉料加料口，粉料加料口在岩棉炉内侧上方设置有耐火加料罩，粉料加料口中设置有螺旋加料机，螺旋加料机的在岩棉炉中延伸长度大于螺旋加料机在炉内的延伸长度；
进一步，所述称量包为自动称量倾倒装置，当液态锰渣重量到达设定重量会自动倾倒至高温通道；
进一步，所述称量包下方设置电子称，铲状工业用电子秤设置在旋转立柱上，称量包上方一端两侧设置有相对的上转轴，上转轴周边设置有架空吊杆，称量包上方另外一端两侧设置有下压轴，下压轴周边设置有架空的升降吊杆，吊杆上方连接有下压气缸或下压油缸；
进一步，所述旋转立柱下方设置有旋转电机，旋转电机输出轴上设置有旋转涡轮，旋转涡轮与旋转立柱上旋转齿轮啮合。
一种制备人造花岗岩石材的方法，利用液态锰渣加料系统和粉料加料系统供料，所述人造花岗岩石材的原料包括液态锰渣、石英砂、萤石，添加的粉料重量为液态精炼锰渣重量的100-150％；粉料组成配方为:石英砂98-99％，萤石1-2％，制备人造花岗岩石材的方法如下：
a、按比例将精炼炉排出的液态锰渣排入岩棉炉中，按比例添加相应的石英砂和萤石的混合粉料，进行熔炼；
b、往岩棉炉吹气搅拌，以促进炉渣熔融、均化；
c、将经过熔炼、吹气后的渣液浇铸到成型模具中浇铸成型；
进一步，所述液态锰渣其化学成分的重量百分比为：SiO2 35-55％，Al2O3 2-15％，Fe2O3 0.5-1.5％，CaO 25-45％，MgO 2-5％，MnO 2-10％；
d、将成型样品和模具一起送入辊道窑，经晶化、退火、冷却，然后拆模、切割、抛光，得到人造花岗岩石材；
进一步，所述岩棉炉炉内温度控制在1350-1750℃，液态锰渣在岩棉炉内停留时间为2-7小时；
进一步，所述b步骤中，吹气供气强度控制为3标米/吨/分，吹气体时间控制为0.3-2小时；进一步，所述步骤c中在进行浇铸成型时，预热模具温度，使熔渣表面温度控制在600-750℃；
进一步，所述步骤d中，成型样品进入辊道窑后，以200-500℃/h的速率升温到950-1050℃进行晶化，晶化时间0.3-2.5h；然后进行退火，按照100-250℃/h的冷却速度，冷却至60-90℃之后空冷，将成型样品切割成人造花岗岩石材。
本发明具有的有益效果是：通过在精炼炉与岩棉炉之间设置高温通道，能够将高温液态锰渣直接送入岩棉炉中与石英砂、萤石同时加热熔化，大幅度地降低了加热所需能源，可节约能源，同时，可免去高温液态锰渣的降温，节约了降温媒介，减少了温室气体排放；通过在热料通道中设置称量包，可确保液态锰渣与石英砂、萤石粉料的之间的合理配比；通过在岩棉炉液态锰渣入口上方设置粉料加料口，有利于粉料利用液态锰渣的流动惯性进入炉子中心，加快熔化，可防止在炉内加料口池壁附近产生料山，降低熔化速度；通过将电子秤支撑铲设置在旋转立柱上，并在旋转立柱下方设置旋转电机，旋转电机输出轴上设置旋转涡轮，旋转涡轮与旋转立柱上旋转齿轮相互啮合，可通过旋转电机带动旋转涡轮，进一步驱动固定在旋转立柱上的旋转齿轮，进而在升降气缸的带动下微微提升称量包后，可将电子秤转向称量包的外层，便于称量包沿着上转轴转动，将称量包中的液态锰渣倾倒至高温通道内，相反，在液态锰渣倾倒结束后，可利用升降气缸将称量包提升，使电子秤返回原位后，再降下称量包，进行下一次的加料和称量；通过在上转轴周边设置架空吊杆，在下压轴周边设置架空的升降吊杆，可防止称重时吊挂带来的力量加大重量，保证得到液态锰渣的净重；通过往岩棉炉吹气搅拌，可实现溶液的均质化，能够减少或消除成型时模具中的空洞或气泡，提高产品的密实度；通过利用液态锰渣还可减少固态锰渣的堆放时间，省去堆放占地，减少因堆放造成的环境污染；通过将成型后的产品送入辊道窑中再度利用高温晶化，然后进行退火，可改变产品的结构，提高产品的硬度，消除产品中的应力，防止产品发生龟裂、破损等现象，通过利用本发明，可免去对精炼锰渣的冷却，避免冷却过程中带来的热气排放，直接利用液态锰渣的温度，与其他粉料混合熔化，降低长期堆放固态锰渣带来的环境污染，保护周边环境，同时，人造花岗岩石材，可扩大建材市场的石材品种，消除天然花岗岩中存在的有害元素，提高花岗岩的使用寿命，保护人民的身体健康。
附图说明
图1本发明中液态锰渣加料系统示意图。
标号说明：10-精炼炉、10a-精炼炉出口、11-缓冲炉、11a-缓冲炉出口、12-料碗、13-料棒、14a-升降齿轮、14b-升降涡轮、15-升降电机、16-架空吊杆、17a-上转轴、17b-下压轴、18-下压气缸、19-旋转电机、19a-旋转齿轮、19b-旋转涡轮、20-称量包、20a-倾倒口、21-高温通道、22-岩棉炉、22a-岩棉炉出口、23-粉料混合料仓、24—螺旋加料机、25-耐火加料罩。
具体实施方式
以下参照附图就本发明的技术方案进一步进行说明。
本发明的技术方案是：一种液态锰渣加料系统，所述液态锰渣加料系统包括精炼炉出口10a以及流动高温液态锰渣的高温通道21，高温通道21前设置有缓冲炉11和称量包20，11a为缓冲炉出口，缓冲炉出口11a设置有料碗12其上设置有可升降的料棒13，料棒13上连接有升降装置，以此控制流量，高温通道21和螺旋加料机的出料口延伸至岩棉炉22或熔化炉中，22a为岩棉炉出口，岩棉炉22液态锰渣入口上设置有粉料加料口，粉料加料口设置在粉料混合料仓23的下方，粉料加料口下方为螺旋加料机24，岩棉炉内侧的粉料加料口上方设置有耐火加料罩25，螺旋加料机24的在岩棉炉22中延伸长度大于螺旋加料机24在炉内的延伸长度。
在本实施例中，所述升降装置包括升降电机15，升降电机15的输出轴上连接有升降齿轮14a、升降齿轮14a与升降涡轮14b啮合，电机的正反转，通过程序进行升降幅度的控制。
所述称量包20为自动称量倾倒装置，20a为称量包20的倾倒口，当液态锰渣重量到达设定重量在控制器的控制下，回自动倒至高温通道21。
所述称量包20下方设置电子称，工业用的电子秤设置在旋转立柱上，称量包20上方一端两侧设置有相对的上转轴17a，上转轴17a周边设置有架空吊杆16，称量包20上方另外一端两侧设置有下压轴17b，下压轴17b设置有架空的升降吊杆的升降环，吊杆上方连接有下压气缸18或下压油缸。
所述旋转立柱下方设置有旋转电机19，旋转立柱上固定有电子秤，旋转电机19输出轴上设置有旋转涡轮19b，旋转涡轮19b与旋转立柱上旋转齿轮19a啮合，通过旋转电机19的转动，可带动电子称的转动，离开称量包20下方，有利于称量包20的升降，所述称量包20内侧为耐火材料，外侧为耐火金属材料。
一种制备人造花岗岩石材的方法，利用液态锰渣加料系统和粉料加料系统供料，所述人造花岗岩石材的原料包括液态锰渣、石英砂、萤石，添加的粉料重量为液态精炼锰渣重量的100-150％；粉料组成配方为:石英砂98-99％，萤石1-2％，制备人造花岗岩石材的方法如下：
a、按比例将精炼炉10排出的液态锰渣排入岩棉炉22中，利用现有的粉料称重、混料设备将粉料送往粉料混合料仓23，利用螺旋加料机23添加在岩棉炉内的高温通道21上，并进行熔炼，所述液态锰渣其化学成分的重量百分比为：SiO2 35-55％，Al2O3 2-15％，Fe2O30.5-1.5％，CaO 25-45％，MgO 2-5％，MnO 2-10％，岩棉炉22炉内的加热温度控制在1350-1750℃，液态锰渣在岩棉炉22内停留时间为2-7小时，在本实施例中使用了电加热的方式；
b、往岩棉炉22吹气搅拌，吹气供气强度控制为3标米/吨/分，吹气体时间控制为0.3-2小时。以促进炉渣熔融、均化；
c、将经过熔炼、吹气后的渣液浇铸到成型模具中浇铸成型。浇铸成型时，预热模具温度，使熔渣表面温度控制在600-750℃；
d、将成型样品和模具一起送入辊道窑，成型样品进入辊道窑后，以200-500℃/h的速率升温到950-1050℃进行晶化，晶化时间0.3-2.5h；然后进行退火，按照100-250℃/h的冷却速度，冷却至60-90℃之后空冷，经晶化、退火、冷却，然后拆模、切割、抛光，得到人造花岗岩石材切割抛光的具体方法，与天然花岗岩的方法一致。
在配料中使用的石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。
石英砂是重要的工业矿物原料，非化学危险品，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料，滤料等工业。
配料中使用的萤石(Fluorite)又称氟石。自然界中较常见的一种矿物，可以与其他多种矿物共生，世界多地均产，有5个有效变种。等轴晶系，主要成分是氟化钙(CaF2)。结晶为八面体和立方体。晶体呈玻璃光泽，颜色鲜艳多变，质脆，莫氏硬度为4，熔点1360℃，具有完全解理的性质。部分样本在受摩擦、加热、紫外线照射等情况下可以发光。
以下是本发明在研制过程中的实施例。
根据上述说明粉料重量占液态锰渣重量的100-150％，可知粉料占总重量的50-75％，液态锰渣占25-50％。
由于石英砂在粉料中重量占98-98％，在50％时占：49-49.5％；在75％下占73.5-74.5％，取上述最大值和最小值，最终得出：石英砂占49-74.5％。
萤石在粉料中重量占1-2％，在50％时占：0.5-1％；在75％时占0.75-1.4％取上述最大值到最小值的动得萤石的范围是0.5-1.4％。
最后的到花岗岩原料中液态锰料占25-50％，石英砂占49-74.5％，萤石占0.5-1.4％。
表一：是制备花岗岩时的实施例
经检验，按照上述配比产生的人造花岗岩，完全满足天然花岗岩的指标，可与天然花岗岩媲美。
本发明通过在精炼炉与岩棉炉之间设置高温通道，能够将高温液态锰渣直接送入岩棉炉中与石英砂、萤石同时加热熔化，大幅度地降低了加热所需能源，可节约能源，同时，可免去高温液态锰渣的降温，节约了降温媒介，减少了温室气体排放；通过在热料通道中设置称量包20，可确保液态锰渣与石英砂、萤石粉料的之间的合理配比；通过在岩棉炉液态锰渣入口上方设置粉料加料口，有利于粉料利用液态锰渣的流动惯性进入炉子中心，加快熔化，可防止在炉内靠近前池壁附近产生料山，降低熔化速度；通过将电子秤支撑铲设置在旋转立柱上，并在旋转立柱下方设置旋转电机19，旋转电机19输出轴上设置旋转涡轮19b，旋转涡轮19b与旋转立柱上旋转齿轮19a相互啮合，可通过旋转电机19带动旋转涡轮19b，进一步驱动固定在旋转立柱上的旋转齿轮19a，进而在升降气缸的带动下微微提升称量包20后，可将电子秤26转向称量包20的外层，便于称量包20沿着上转轴17a转动，将称量包20中的液态锰渣倾倒至高温通道内，相反，在液态锰渣倾倒结束后，可利用升降气缸将称量包20提升，使电子秤26返回原位后，再降下称量包20，进行下一次的加料和称量；通过在上转轴17a周边设置架空吊杆16，在下压轴17b周边设置架空的升降吊杆，可防止称重时吊挂带来力量加大重量，可保证得到液态锰渣的净重；通过往岩棉炉吹气搅拌，可实现溶液的均质化，能够减少或消除成型时模具中的空洞或气泡，提高产品的密实度；通过利用液态锰渣还可减少固态锰渣的堆放时间，省去堆放占地，减少因堆放造成的环境污染；通过将成型后的产品送入辊道窑中再度利用高温晶化，然后进行退火，可改变产品的结构，提高产品的硬度，消除产品中的应力，防止产品发生龟裂、破损等现象，通过利用本发明，可免去对精炼锰渣的冷却，避免冷却过程中带来的热气排放，直接利用液态锰渣的温度，与其他粉料混合熔化，降低长期堆放固态锰渣带来的环境污染，保护周边环境，同时，人造花岗岩石材，可扩大建材市场的石材品种，消除天然花岗岩中存在的有害元素，提高花岗岩的使用寿命，保护人民的身体健康。
Claims (10)
1.一种液态锰渣加料系统，其特征在于：所述液态锰渣加料系统包括流动液态锰渣的高温通道，高温通道前设置有缓冲炉和称量包，通道后端延伸至岩棉炉中，液态锰渣在岩棉炉上的入口上方设置有粉料加料口，粉料加料口在岩棉炉内侧上方设置有耐火加料罩，粉料加料口中设置有螺旋加料机，螺旋加料机的在岩棉炉中延伸长度大于螺旋加料机在炉内的延伸长度。
2.根据权利要求1述的一种液态锰渣加料系统，其特征在于：所述称量包为自动称量倾倒装置，当液态锰渣重量到达设定重量会自动倾倒至高温通道。
3.根据权利要求1一种液态锰渣加料系统，其特征在于：所述称量包下方设置电子称，铲状工业用电子秤设置在旋转立柱上，称量包上方一端两侧设置有相对的上转轴，上转轴周边设置有架空吊杆，称量包上方另外一端两侧设置有下压轴，下压轴周边设置有架空的升降吊杆，吊杆上方连接有下压气缸或下压油缸。
4.根据权利要求1述的一种液态锰渣加料系统，其特征在于：所述旋转立柱下方设置有旋转电机，旋转电机输出轴上设置有旋转涡轮，旋转涡轮与旋转立柱上旋转齿轮啮合。
5.一种制备人造花岗岩石材的方法，利用液态锰渣加料系统和粉料加料系统供料，其特征在于：所述人造花岗岩石材的原料包括液态锰渣、石英砂、萤石，添加的粉料重量为液态精炼锰渣重量的100-150％；粉料组成配方为:石英砂98-99％，萤石1-2％，制备人造花岗岩石材的方法如下：
a、按比例将精炼炉排出的液态锰渣排入岩棉炉中，按比例添加相应的石英砂和萤石的混合粉料，进行熔炼；
b、往岩棉炉吹气搅拌，以促进炉渣熔融、均化；
c、将经过熔炼、吹气后的渣液浇铸到成型模具中浇铸成型；
d、将成型样品和模具一起送入辊道窑，经晶化、退火、冷却，然后拆模、切割、抛光，得到人造花岗岩石材。
6.根据权利要求5所述的一种利用液态锰渣制备人造花岗岩石材的方法，其特征在于：所述液态锰渣其化学成分的重量百分比为：SiO2 35-55％，Al2O3 2-15％，Fe2O3 0.5-1.5％，CaO 25-45％，MgO 2-5％，MnO 2-10％。
7.根据权利要求5所述的一种制备人造花岗岩石材的方法，其特征在于：所述岩棉炉炉内温度控制在1350-1750℃，高温熔渣在岩棉炉内停留时间为2-7小时。
8.根据权利要求5所述的一种制备人造花岗岩石材的方法，其特征在于：所述b步骤中，吹气供气强度控制为3标米/吨/分，吹气体时间控制为0.3-2小时。
9.根据权利要求5所述的一种制备人造花岗岩石材的方法，其特征在于：所述步骤c中在进行浇铸成型时，预热模具温度，使熔渣表面温度控制在600-750℃。
10.根据权利要求5所述的一种制备人造花岗岩石材的方法，其特征在于：所述步骤d中，成型样品进入辊道窑后，以200-500℃/h的速率升温到950-1050℃进行晶化，晶化时间0.3-2.5h；然后进行退火，按照100-250℃/h的冷却速度，冷却至60-90℃之后空冷，将成型样品切割成人造花岗岩石材。
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