CN114685054A - 一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，包括使用熔融模块调质并熔融原料形成纤维熔融体，使用调整模块对纤维熔融体进行澄清、均化和调温，使用拉丝成纤模块将调整模块处理后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，最终得到玄武岩纤维。该方法既能充分利用气化渣的残存热值，极大降低生产过程中的能耗水平，同时消耗了产量日益增多的煤气化渣，解决了煤气化企业的环保难题，又不用开采玄武岩矿石，保护生态环境；用气化渣制备玄武岩纤维，能够克服因玄武岩矿石品质变化大，导致玄武岩纤维品质不稳定的问题，还能够实现玄武岩纤维的大规模生产，突破了玄武岩纤维难以采用池窑法大规模生产的技术难题。

Description

一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法

技术领域

本发明涉及纤维材料的制备方法技术领域，特别是涉及一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法。

背景技术

玄武岩纤维是国际材料领域的新型绿色环保材料，是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高技术纤维支柱，在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维，在某些场合甚至比碳纤维和芳纶纤维的性能还好，因此玄武岩纤维制品广泛应用于消防、航空航天、汽车船舶制造、军工、环保、建筑及工程塑料等领域，在世界高技术纤维行业中市场前景广阔。

传统的玄武岩纤维的制备工艺具体为：选用合适的玄武岩矿石作为原料，先经破碎清洗装置的破碎和清洗后，由喂料装置直接喂入单元熔窑内；玄武岩矿石在单元熔窑内被加热到1500℃左右的高温，玄武岩矿石发生熔融形成纤维熔融体；然后纤维熔融体流入拉丝前炉，先经拉丝前炉的初始温控带“粗”调温度，再在拉丝前炉的成型区温控带“精”调温度，直至将纤维熔融体的温度调至约1350℃左右的拉丝成型温度后，进入拉丝成纤系统。达到拉丝成型温度的纤维熔融体先经拉丝成纤系统中的铂铑合金漏板拉制成纤维，然后在拉制成的纤维中加入浸润剂，最后经集束器和纤维张紧器输送至自动绕丝机，形成玄武岩纤维产品。

由此可见，传统的制备玄武岩纤维的系统，需要开采玄武岩矿石，破坏环境；熔融玄武岩矿石过程中使用天然气等资源作燃料，能耗高。此外，由于不同地区或不同开采批次开采的玄武岩矿石组分不稳定、变化大，从而影响玄武岩纤维的质量，无法保证玄武岩纤维的质量稳定性；并且由于单元熔窑的加热方式为辐射加热和/或传导加热，这种加热方式下加入其它物质进行调质会导致各组分熔融后分布不均匀，因此熔融玄武岩矿石时通常不进行调质，也就无法保证最终的纤维产品具有稳定的质量。

不仅如此，玄武岩矿石作原料形成的纤维熔融体中，铁氧化物含量高，由单元熔窑进行辐射加热时对辐射能量吸收大，导致纤维熔融体的温度分布不均匀，且纤维熔融体的体积越大，温度分布越不均匀。因此只能用单元熔窑来熔融玄武岩矿石，单元熔窑的体积限制了玄武岩纤维的生产规模。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，以煤气化渣作为主要原料，对煤气化渣进行调质后，利用等离子体高温熔融炉对原料进行对流加热并使其熔融，同时结合池窑对纤维熔融体进行积存、澄清和均化，从而将煤气化渣变废为宝，制备成符合标准且质量稳定的玄武岩纤维。

所述熔融模块按原料的走向，在所述等离子体高温熔融炉之前设有依次连接的用来接收原始的煤气化渣废料并将其烘干的干燥系统，和用来输送烘干后煤气化渣的固废输送装置；所述粉体输入喷嘴分别与固废输送装置和调质剂输入装置相连；

所述固废输送装置为气力粉体输送系统，包括粉料固废仓以及输送泵，粉料固废仓用来接收及储存干燥后的煤气化渣，输送泵用来将煤气化渣输送至等离子体高温熔融炉的粉体输入喷嘴，输送泵的进料端与粉料固废仓相连，输送泵的进气端与干燥系统的排气端相连，输送泵的出料端与粉体输入喷嘴相连。

向所述粉体输入喷嘴通入原料，向富氧气输入喷嘴通入富氧空气，原料与富氧空气在炉体外汇合并混合后通入炉体。

具体包括以下步骤：

(1)、将原始的煤气化渣废料排入干燥系统，利用热源气体加热蒸发煤气化渣废料中的水分，使其形成含水量不高于5wt％的煤气化渣粉体；向煤气化渣粉体中加入调质剂进行调质后，经固废输送装置排入等离子体高温熔融炉；等离子体高温熔融炉内同时通入富氧制备装置提供的富氧气体；煤气化渣粉体中的可燃物燃烧提供热量，将煤气化渣中的不可燃物和调质剂一同熔融成纤维熔融体，随后排至调整模块的池窑内；纤维熔融体在池窑的池体内经积存、澄清和均化后，经流液洞进入料道，进一步进行温度调整，最终在料道末端的调温区内进行温度的精确调整，以使得纤维熔融体达到成纤所需的温度，随后排至拉丝成纤模块成型得到玄武岩纤维；

(2)、干燥系统内干燥过程中产生的气体，一部分排入固废输送装置作为载气，控制载气将煤气化渣粉体输送至等离子体高温熔融炉，另一部分直接排入等离子体高温熔融炉，调节炉内氛围，剩余的气体经尾气处理系统处理后排入大气；

(3)、煤气化渣粉体燃烧时产生的高温气体排入干燥系统用作热源气体，对原始的煤气化渣废料进行干燥。

与现有技术相比，本发明提供了一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，以组成相对稳定的煤气化渣为原材料，替代玄武岩，能够克服因玄武岩矿石品质变化大，导致玄武岩纤维品质不稳定的问题；又不用开采玄武岩矿石，保护生态环境；还解决了煤化工企业的环保难题(消耗了日益增多的工业固体废弃物煤气化渣)；同时还能充分利用气化渣的残存热值(可燃性)，极大降低玄武岩纤维生产过程中的能耗水平。

本发明方法用等离子体高温熔融炉的对流加热方式熔融煤气化渣和调质剂，将煤气化渣和调质剂熔融成各组分含量稳定的纤维熔融体，保证了玄武岩纤维具有稳定的品质；用等离子体高温熔融炉熔融煤气化渣时，气化渣中的可燃物会燃烧，燃烧产生的能量直接用来熔融原料，可降低系统能耗；燃烧产生的高温气体等可循环至干燥系统和固废输送装置中用来进一步降低系统能耗；还通过在系统中增设富氧空气助燃、等离子体辅助补能等设备，使等离子体高温熔融炉实现加热熔融过程中的气氛可控，减少氮氧化物的生成。

本发明方法池窑对纤维熔融体进行积存、澄清和均化，能够实现玄武岩纤维的大规模生产，突破了玄武岩纤维难以采用池窑法大规模生产的技术难题。目前池窑法生产玄武岩纤维的最大年产规模也仅为1万吨级，本发明方法能达到4-5万吨级，甚至更高。

综上所述，本发明方法可用煤气化渣替代玄武岩矿石制备玄武岩纤维，不仅可大规模制备出品质合格、甚至性能优异的玄武岩纤维，还提高了玄武岩纤维的附加值，同时使煤气化渣资源化处理的经济性大大提高。

附图说明

图1所示为本发明方法中使用的系统的结构示意图；

1-等离子体高温熔融炉，1-1：高温气体排放口，1-2：粉体输入喷嘴，1-3：富氧气体输入喷嘴，1-4：炉体；2-干燥系统；3-固废输送装置，3-1：粉料固废仓，3-2：输送泵；4-池窑；5-流液洞；6-料道；7-成纤系统；8-富氧制备装置；9-等离子体枪系统；10-第一循环风机；11-第二循环风机。

具体实施方式

煤气化渣(也称气化渣)是煤与氧气或富氧空气在气化炉中发生不完全燃烧(生成CO与H₂的合成气)的过程中，煤中无机矿物质发生物理化学转变，伴随煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣，其主要成分为氧化硅、氧化铝、氧化钙和残炭，化学性能和组成相对稳定。目前气化渣的处理方式主要为堆存和填埋，尚未大规模工业化资源综合应用，造成了严重的环境污染和土地资源浪费，对煤化工企业的可持续发展造成不利影响，气化渣的处理迫在眉睫。

虽然目前也有将煤气化渣资源化利用的报道，但资源化利用主要集中在碳材料开发利用、陶瓷材料制备、铝/硅基产品制备等方面，尽管经济效益相对显著，但均处于实验室研究或扩试试验阶段，且存在成本高、流程复杂、杂质难调控、下游市场小等问题。

本发明为了克服玄武岩矿石在制备玄武岩纤维时存在的生产规模小、品质不稳定、能耗大等上述问题，以煤气化渣作为玄武岩纤维的原料，替代玄武岩矿石，并在此基础上提供了一种一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，该方法使用了一套系统，该系统为利用煤气化渣制备玄武岩纤维的系统，如图1所示，按工序的先后顺序，包括依次连接的熔融模块、调整模块和拉丝成纤模块。其中，

熔融模块以煤气化渣为主要原料，对其进行调质后，加热熔融固态的原料，使其形成组成稳定的纤维熔融体。按原料的走向，熔融模块包括依次连接的干燥系统2、固废输送装置3和等离子体高温熔融炉1。

等离子体高温熔融炉1作为整个熔融模块中的主要设备，用于加热熔融(采用对流加热的方式)调质后的原料，包括炉体1-4，炉体1-4由耐火材料内衬和夹层水冷碳钢外壳组成，内衬可耐温1500-1700℃。炉体1-4顶部安装有等离子体枪系统9，等离子体枪系统9由多支直流转移弧或非转移弧等离子体枪组成。每支等离子枪产生的高温气体喷入炉内，用于提供能量。由于等离子体高温熔融炉1中通入的原料主要为煤气化渣，含有可燃物，如果气化渣中可燃物含量高，或等离子体高温熔融炉1内温度过高时(即气化渣中的可燃物燃烧能产生足够能量，熔融原料时)，等离子体枪系统9可间歇使用或不使用。炉体1-4中部设有粉体输入喷嘴1-2和富氧气输入喷嘴1-3，分别用来通入煤气化渣粉体和富氧空气；粉体输入喷嘴1-2和富氧气输入喷嘴1-3可以分别设在炉体中部的不同位置，也可以在炉体外汇合成一总进料喷嘴后，再与炉体连通。富氧气输入喷嘴1-3与富氧制备装置8相连，用来将富氧空气输入至炉体1-4内，为炉体1-4内可燃物的燃烧助燃。富氧制备装置8为工业PSA(PressureSwing Adsorption,变压吸附)富氧生产装置，能够提供氧气含量为95％的富氧空气。炉体1-4上部设有高温气体排放口1-1，将燃烧产生的高温气体排出。炉体1-4下部设有熔融体排出口，其与调整模块连接，用来把纤维熔融体导入调整模块内。

熔融模块还可以包括调质剂输入装置，调质剂输入装置内盛装有调质剂，调质剂输入装置的调质剂出口与粉体输入喷嘴连接。调质剂输入装置可在粉料固废仓3-1(后述)或输送泵3-2(后述)后的管路上设置。当煤气化渣中的化学元素组成不符合玄武岩纤维的元素组成时，向煤气化渣粉体中加入调质剂，并混合均匀后通过粉体输入喷嘴1-2加入炉体1-4内，即调质剂与煤气化渣粉体共同作为原料经粉体输入喷嘴1-2送入炉体1-4内。炉体内煤气化渣粉体中的可燃物燃烧，燃烧产生的火焰直接与调质剂以及煤气化渣粉体中的不可燃物接触，对调质剂和煤气化渣粉体中的不可燃物进行加热(这种加热方式为对流加热)使其熔融形成纤维熔融体，纤维熔融体中的元素组分符合制备玄武岩纤维的要求。

干燥系统2沿原料的走向，位于等离子体高温熔融炉1之前，用于接收原始的煤气化渣废料(往往含水量较高，因此，也称为湿基气化渣)，并将其干燥成煤气化渣粉体。干燥系统2为气流干燥或滚筒干燥设备，包括进气端、排气端和出料端。干燥系统2的进气端通过高温气体管道与等离子体高温熔融炉1的高温气体排放口1-1连接，将等离子体高温熔融炉1产生的高温气体引入干燥系统2作为干燥热源，如果高温气体温度过高(1700℃左右)，可在高温气体管道上安装换热器，调节进入干燥系统2的气流温度(将高温气体的温度降至800℃左右再进入干燥系统2)。干燥系统2的排气端将烟气和水蒸气排出干燥系统2。排气端分为并联的三路管道，第一路管道排出的气体通过第一循环风机10从等离子体高温熔融炉1的顶部导入，用来调节等离子体高温熔融炉1的氛围；第二路管道排出的气体通过第二循环风机11进入固废输送装置3(后述)的输送泵3-2，用作输送物料的载气；第一路管道和第二路管道排出的气体循环至系统中再利用，第三路管道排出的气体经尾气处理系统(图中未示出)处理后排入大气。干燥系统2的出料端与固废输送装置3相连，将干燥后的煤气化渣粉体送入固废输送装置3的粉料固废仓3-1。

固废输送装置3沿煤气化渣粉体的走向位于干燥系统2之后，等离子体高温熔融炉1的粉体输入喷嘴1-2之前，用于将干燥系统2干燥得到的煤气化渣粉体输送至等离子体高温熔融炉1的炉体1-4内。固废输送装置3为气力粉体输送系统，包括接收及储存干燥后粉体的粉料固废仓3-1，以及将粉体输送至粉体输入喷嘴1-2的输送泵3-2。粉料固废仓3-1与干燥系统2的出料端相连，输送泵3-2的进料端与粉料固废仓3-1的出料口相连，进气端与干燥系统2的排气端相连，出料端与粉体输入喷嘴1-2相连，输送泵3-2以干燥系统2排气端第二路排出的气体为载气将储存于粉料固废仓3-1中的干燥煤气化渣粉体输送至等离子体高温熔融炉1的粉体输入喷嘴1-2而进入炉体1-4内。

调整模块按纤维熔融体的走向包括依次连接的池窑4、流液洞5和料道6。

池窑4用于积存纤维熔融体，并对纤维熔融体进行澄清和均化，使纤维熔融体中的气泡得以释放，各组分混合均匀及各处温度分布均匀(即均质和均温)。池窑4由耐火材料砌筑而成，外部包裹有保温材料，耐温1700℃；包括池体和窑体，池体向上敞口，适于积存一定量的纤维熔融体以适应大规模的生产，池体与等离子体高温熔融炉1的熔融体排出口连通，池体接收纤维熔融体，对其进行积存、澄清和均化。窑体上安装有燃烧器，用来保持池体内纤维熔融体的温度。

池窑4一侧的底部设有流液洞5，均质和均温后的纤维熔融体经流液洞5排出池窑4。流液洞5采用优质耐火材料砌筑而成，对高温纤维熔融体的抗侵蚀能力强。流液洞5与料道6相通，将高温的纤维熔融体排入料道6。

料道6由耐火材料砌筑而成，外部包裹有保温材料。料道6末端为调温区，内壁间隔布置燃烧烧嘴,燃烧烧嘴朝向纤维熔融体方向，可喷出火焰，以对纤维熔融体精确调温；料道6内的其它位置也可布置燃烧烧嘴，以保证料道6内纤维熔融体的温度。调温区的料道6两侧壁上对称分布若干个拉丝口，拉丝口与拉丝成纤模块连接，用来将温度适合成型的纤维熔融体排出至后续的拉丝成纤模块中。

拉丝成纤模块即为传统玄武岩纤维制备中的拉丝成纤系统7，按纤维熔融体的走向包括依次连接的铂铑合金漏板、浸润剂施加装置、集束器、纤维张紧器、自动绕丝机等，料道6通过其拉丝口将温度适合成型的纤维熔融体导入铂铑合金漏板，在拉丝成纤系统7中制成玄武岩纤维。

使用上述系统将煤气化渣制备成玄武岩纤维的具体方法为：

将湿基煤气化渣投入干燥系统2中，煤气化渣被干燥成含水5wt％以内的煤气化渣粉体，干燥后的煤气化渣粉体输送至固废输送装置3的粉料固废仓3-1中储存，然后在输送泵3-2的载气带动下，煤气化渣粉体作为主要的原料组成经粉体输入喷嘴1-2输送入等离子体高温熔融炉1内，同时富氧制备装置8制备的富氧气体经富氧气输入喷嘴1-3进入等离子体高温熔融炉1内；如果煤气化渣粉体的元素组成不符合玄武岩纤维的元素组成要求，将调质剂与煤气化渣粉体混合后经粉体输入喷嘴1-2输送入等离子体高温熔融炉1内。在等离子枪系统9提供的高温以及富氧制备装置8提供的富氧空气的作用下，煤气化渣粉体中的可燃物完全燃烧，释放能量，同时将煤气化渣粉体中的不可燃物和其他原料(即调质剂)熔化而形成纤维熔融体。纤维熔融体经熔融体排出口流入池窑4，在池窑4内积存、澄清、均化，然后从流液洞5缓慢流出，进入料道6。高温的纤维熔融体在料道6的调温区内的燃烧烧嘴的作用下，温度得到精确调整，达到成纤所需的温度，然后流入拉丝成纤系统7，通过拉丝成纤系统7中的铂铑合金漏板被拉制成纤维，纤维在浸润剂施加装置中施加浸润剂后经集束器及纤维张紧器至自动绕丝机，形成玄武岩纤维产品。

在该方法中，等离子体高温熔融炉1产生的高温烟气，经高温气体排放口1-1进入干燥系统2，作为干燥所需的热源。干燥系统2排出的气体中含有高温烟气和水蒸气，一路气体通过第一循环风机10进入等离子体高温熔融炉1用以调节炉内气氛，第二路气体通过第二循环风机11进入固废输送装置3的输送泵3-2作为输送气化渣的载气，第三路气体经尾气处理系统处理后排入大气。

本发明提供的方法对煤气化渣进行调质后，利用等离子体高温熔融炉对煤气化渣进行熔融，使得煤气化渣中的氧化硅、氧化铝和氧化钙用作玄武岩纤维的原料组成，使煤气化渣变废为宝，被资源化利用；而煤气化渣中的残炭在等离子体高温熔融炉内燃烧，为熔融提供热值，从而降低熔融过程中的能耗。由于煤气化渣中的化学组成相对稳定，经调质后各组份含量保持稳定，能够保证制备出的玄武岩纤维也具有稳定的品质；此外，等离子体高温熔融炉的加热方式为对流加热(煤气化渣中的可燃物质燃烧产生的火焰或等离子枪喷出火焰直接与原料接触，对流加热原料)，在这种加热方式下进行熔融，各组分可均匀分布，从而保证最终产品的质量稳定。该方法中采用大尺寸的池窑作为纤维熔融体积存、澄清、均化的场所，由于煤气化渣的熔融和调质已在前序的等离子体高温熔融炉完成，进入池窑内的纤维熔融体化学组成相对稳定，通过池窑使纤维熔融体均质、均温，可使得其中的纤维熔融体温度分布均匀、各组分混合均匀，从而能够实现大规模生产，生产规模可扩大至4-5万吨级。不仅如此，本发明方法能大量消耗煤气化渣，并将其制备成附加值高的玄武岩纤维，提高了煤化工企业的经济效益，同时解决了煤化工企业的环保难题，是目前气化渣利用的有效途径和迫切需求，还具有良好的环保效益和经济效益。

以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明进行限制。

实施例一：

本实施例利用煤气化渣制备玄武岩纤维方法中使用到的系统由依次连接的熔融模块、调整模块和拉丝成纤模块组成。

原料：湿基气化渣和其他原料(即调质剂)。对气化渣组分进行化学分析，按下表1中的玄武岩纤维元素组成调配调质剂添加的种类、以及煤气化渣粉体和调质剂的比例，计算湿基气化渣和调质剂的用量。

整套系统建设完成后，先利用安装在池窑4上的燃烧器烘炉，并将烘炉产生的高温气体通过等离子体高温熔融炉1的高温气体排放口1-1排入干燥系统2，同时，启动干燥系统2工作，将湿基气化渣送入干燥系统2进行烘干，得到煤气化渣粉体。烘干后的煤气化渣粉体(含水率小于5％)送入固废输送装置3的粉料固废仓3-1中储存，当池窑4温度上升到1400-1500℃后，启动等离子体高温熔融炉1的等离子体枪系统9，同时第二循环风机11将干燥系统2的一路尾气送入输送泵3-2内作为载气，粉料固废仓3-1内的煤气化渣粉体及调质剂输入装置中的调质剂在输送泵3-2的载气带动下输送至粉体输入喷嘴1-2，同时将富氧制备装置8制备的富氧空气送入富氧气体输入喷嘴1-3，将干燥系统2的另一路尾气通过第一循环风机10送入等离子体高温熔融炉1，至此，整个系统进入气化渣熔化运行状态，炉内温度保持1500℃左右，煤气化渣粉体和其他原料(即调质剂)在等离子体高温熔融炉1内被熔化，同时经等离子体高温熔融炉1加热形成纤维熔融体。纤维熔融体通过熔融体排出口排出并流入池窑4，在池窑4内积存、澄清、均化；当池窑4内的纤维熔融体积存到一定量时，经流液洞5溢流至料道6内；启动料道6内燃烧烧嘴，精确调节纤维熔融体在料道6的调温区内的温度，使其温度达到成纤所需温度(1350℃左右)；随后流入成纤系统7的铂铑合金漏板，被拉制成纤维，纤维在施加浸润剂后经集束器及纤维张紧器至自动绕丝机，形成纤维产品，至此，整个系统进入正常生产状态，完成从煤气化渣到纤维产品的制备。

表1玄武岩纤维的主要组份

组份	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	FeO	MgO	Na<sub>2</sub>O	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	TiO<sub>2</sub>	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
											质量百分含量/％	51.4	14.83	10.26	8.47	5.92	2.42	1.73	1.20	0.84	0.32

经《中华人民共和国国家标准.GB/T 25045-2010玄武岩纤维无捻粗纱[S]北京：中国标准出版社，2010.》中的规定，对实施例得到的纤维产品进行指标测定，其外观呈深褐色，富有金属光泽，氧化铁(Fe₂O₃+FeO)的质量分数10.2％，纤维直径、线密度、含水率、断裂强度、硬挺度、短切率、分散率、悬垂度、耐碱性、耐温性等指标均符合此标准的规定，说明本实施例的方法得到的纤维产品为玄武岩纤维产品。

用本发明方法制备得到的玄武岩纤维品质稳定，不仅可以实现气化渣的资源化利用；还不用开采玄武岩矿石，保护环境，具有良好的环保效益和经济效益。

本发明方法以煤气化渣为原材料，将等离子体高温熔融炉与池窑结合用于调质、熔融、均质，克服了传统玄武岩纤维制备工艺的两大技术难题：

一是原材料稳定性对玄武岩纤维质量的影响，制备玄武岩纤维的传统原材料主要为天然玄武岩矿石，由于天然玄武岩矿石成因的环境影响因素多，自然界存在的玄武岩矿石不可能均质且组分稳定，玄武岩矿石组分的波动变化，使得玄武岩纤维质量无法稳定。本发明方法中使用煤气化渣为主要原料，并对其进行精确调质得到原料，通过在等离子体高温熔融炉内对原料进行对流加热使其熔融，如此，能够保证得到的纤维熔融体组分的稳定性，从而保证玄武岩纤维产品质量的稳定性。

二是由于玄武岩矿石形成的熔融体中铁氧化物对辐射能量吸收大，传统制备方法采用池窑制备玄武岩纤维时，很难实现池窑内熔融体的温度分布均匀，且池窑越大，熔融体温度越难以分布均匀，因此，限制了玄武岩纤维的生产规模，使得目前国内最大的池窑法生产玄武岩纤维的年产规模仅为1万吨级。本发明采用等离子体高温熔融炉进行调质+熔融，同时配合池窑均质+均温，利用煤气化渣作为纤维熔融体的主要原料，可将玄武岩纤维的生产规模扩大至至少年产4-5万吨级，甚至更大规模，不仅如此，得到的玄武岩纤维产品性能优异，质量稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，包括熔融原料形成纤维熔融体，对纤维熔融体调整温度，以及将调温后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，其特征在于，原料包括煤气化渣(含水量不高于5wt％)和调质剂，两者混合后利用等离子体高温熔融炉加热煤气化渣中的可燃物使其燃烧产生火焰，火焰直接与原料中的不可燃物接触并对其进行对流加热使其熔融为纤维熔融体。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，将原料通入等离子体高温熔融炉的同时，还向等离子体高温熔融炉通入富氧空气对燃烧进行助燃。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，对纤维熔融体调整温度包括对所述等离子体高温熔融炉流出的纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温的过程。

4.根据权利要求1-3任一所述方法，其特征在于，使用熔融模块调质并熔融原料形成纤维熔融体，使用调整模块对纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温，使用拉丝成纤模块将调整模块处理后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，最终得到玄武岩纤维；

所述熔融模块包括所述等离子体高温熔融炉；

所述调整模块按纤维熔融体的走向包括依次连接的池窑、流液洞和料道，对纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温。

5.根据权利要求1-4任一所述方法，其特征在于，具体为：向煤气化渣中加入调质剂进行调质后，向熔融模块的等离子体高温熔融炉内加入调质后的煤气化渣，用等离子体枪系统点燃煤气化渣中的可燃物产生火焰，使火焰对调制后的煤气化渣中的不可燃物进行对流加热使其熔融，形成纤维熔融体；将该纤维熔融体排至池窑的池体内进行积存、澄清和均化后，通过流液洞将其排至料道内进行精确调温；料道中纤维熔融体的温度调至满足拉丝成型要求后，用拉丝成纤模块对该纤维熔融体进行拉丝成型，得到玄武岩纤维。

6.根据权利要求4或5所述方法，其特征在于，所述池窑对来自等离子体高温熔融炉的纤维熔融体进行积存、澄清、均化，包括池体和窑体，池体与等离子体高温熔融炉的纤维熔融体排出口连通，池体通过流液洞与料道连接；料道用于调温。

7.根据权利要求4-6任一所述方法，其特征在于，所述等离子体高温熔融炉包括炉体，炉体顶部设有由多支直流转移弧或非转移弧等离子体枪组成的等离子体枪系统，炉体中部设有粉体输入喷嘴和用来通入富氧空气的富氧气输入喷嘴，粉体输入喷嘴用来通入煤气化渣和调质剂的混合物；炉体上部设有将燃烧产生的高温气体排出的高温气体排放口，炉体下部设有与调整模块连接的熔融体排出口，富氧气输入喷嘴与富氧制备装置相连。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述熔融模块还包括一调质剂输入装置，调质剂输入装置内盛装有调质剂，根据煤气化渣的化学元素组成向煤气化渣中添加调质剂进行调质，调质剂输入装置的调质剂出口与设于等离子体高温熔融炉炉体上的粉体输入喷嘴连接，使等离子体高温熔融炉内形成元素组成合格的纤维熔融体。

9.根据权利要求1-8任一所述方法，其特征在于，所述含水量不高于5wt％的煤气化渣是由干燥系统将接收到的原始的煤气化渣废料烘干形成的；烘干所用的热源气体来自于等离子体高温熔融炉燃烧产生的高温气体；干燥过程中产生的气体，分为三路，一路通过第一循环风机直接排入等离子体高温熔融炉内，用来调节氛围；第二路通过第二循环风机排入固废输送装置的输送泵，用作载带煤气化渣和调质剂的混合物的载气，载带煤气化渣和调质剂的混合物至粉体输入喷嘴；第三路经尾气处理系统后排入大气。

10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述料道末端为对纤维熔融体精确调温的调温区，内壁间隔布置燃烧烧嘴，燃烧烧嘴朝向纤维熔融体方向，对纤维熔融体进行精确调温，使其达到成纤的温度；调温区的料道两侧壁上对称分布若干个拉丝口，拉丝口与拉丝成纤模块连接，用来将达到成纤温度的纤维熔融体排至拉丝成纤模块中。

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