RU2805692C1 - Способ производства минеральной ваты - Google Patents
Способ производства минеральной ваты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805692C1 RU2805692C1 RU2023107901A RU2023107901A RU2805692C1 RU 2805692 C1 RU2805692 C1 RU 2805692C1 RU 2023107901 A RU2023107901 A RU 2023107901A RU 2023107901 A RU2023107901 A RU 2023107901A RU 2805692 C1 RU2805692 C1 RU 2805692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mineral wool
- charge
- furnace
- natural sand
- slag
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий, а именно к технологии производства минеральной ваты, изготавливаемой из отходов доменного процесса. Технический результат изобретения заключается в разработке способа изготовления минеральной ваты, позволяющего снизить энергозатраты и «углеродный след» при ее производстве при сохранении качества и свойств получаемой минеральной ваты. Способ производства минеральной ваты включает загрузку в печь сырьевой смеси в виде огненно-жидкого доменного шлака с температурой не ниже 1200°С и природного песка, последующую выдержку шихты в печи, во время которой осуществляют подвод электроэнергии с суммарной мощностью 400–700 кВт/т шихты, последующий выпуск полученного расплава и его центрифугирование. Соотношение компонентов в сырьевой смеси составляет, мас.%: огненно-жидкий доменный шлак – 50-80; природный песок – 20-50, при суммарном содержании SiO2 и Al2O3 в шихте 45-70 % и 5-15 % соответственно. Природный песок подается в печь, предпочтительно с температурой 80-120°С. Содержание SiO2 в природном песке составляет не менее 93,0 мас.%. Расплав перед центрифугированием имеет модуль кислотности 1,3–1,7. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области ресурсосберегающих технологий, а именно к технологии производства минеральной ваты, изготавливаемой из отходов доменного процесса.
Минеральную вату традиционно производят посредством получения расплава минерального сырья: в вагранке, газовой, или электропечи. При этом необходимы значительные энергозатраты на дробление исходного сырья, нагрев и плавление шихты поддержание рабочей температуры порядка 1450 – 1550 °C.
Известен способ производства минеральной ваты, способ изготовления брикетов и брикеты для производства минеральной ваты, сущность которого состоит в следующем: брикеты для производства минеральной ваты включают минеральное сырье, в состав которого входит доменный шлак, причем массовое соотношение доменного шлака и прочих видов минерального сырья составляет 1:100 - 1:1 и связующее - измельченный до удельной поверхности более 200 м2/кг гранулированный цементный шлак, имеющий стекловидную структуру, активированный щелочным компонентом [Патент RU 2090525, МПК C03C1/00, C03B37/00, 1997].
Недостатком способа является сложность и многостадийность технологического процесса приготовления брикетов, требующего тонкий помол и гомогенизацию компонентов, что в совокупности приводит к удорожанию конечного продукта.
Известна минеральная вата, получаемая на основе таких сырьевых компонентов как шлак, послепотребительский бетон, кирпичная крошка, состоящая из послепотребительской кирпичной крошки, послепромышленной кирпичной крошки или их комбинации; стеклобой, послепотребительский формовочный песок и их комбинации. Заявленная минеральная вата имеет модуль кислотности, равный от 1.0 до 1.5 по массе и содержит следующие компоненты, мас. %: SiO2 – 36–44, Al2O3 – 8.0-14, MgO – 4-13, СаО – 32-44. Технический результат представленного изобретения заключается в расширении сырьевой базы [Патент RU 2575189, МПК C03C13/06, C03B37/06, 2016].
Недостатком способа являются: необходимость дробления и эффективного смешения выбранных продуктов, что требует применения энергоемкого помольного оборудования, удорожающего процесс; а также существенная зависимость состава от источника отхода, что обуславливает нестабильность качества при переходе на новые партии сырья.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ получения минеральной ваты и извлекаемого чугуна, получаемых путем плавления смеси материалов, таких как базальт, доменный шлак, кокс, и компонентов, необходимых для плавления, с добавкой, содержащей оксид алюминия, позволяющей регулировать содержание алюминия для получения минеральной ваты, имеющей следующий состав (в вес.%): Al2O3: 18-22; SiO2: 40-50; CaO: 10-15; MgO: < 10; FeO < 2; Na2O < 4; K2O < 2. Достигаемым техническим результатом является получение в одну пирометаллургическую стадию шлака для производства минеральной ваты и легированного чугуна товарного качества [Патент RU 2732565, МПК C03B37/075, C03C1/002, C03C13/06, 2020].
Недостатком прототипа является использование вагранки и применение кокса, как основного топлива и восстанавливающего металл компонента, что приводит к высоким затратам на нагрев и плавление и значительным объемам парниковых газов, выделяемых на единицу производимой минеральной ваты.
Технический результат изобретения заключается в разработке способа изготовления минеральной ваты, позволяющего снизить энергозатраты и «углеродный след» при ее производстве, при сохранении качества и свойств получаемой минеральной ваты.
Потребительские свойства минеральной ваты, согласно заявленному изобретению, должны удовлетворять следующим параметрам:
- плотность 110 кг/м3,
- теплопроводность 0,03±0,005 Вт/(м*К),
- водопоглощение не более 0,3±0,1 кг/м3.
Технический результат достигается тем, что способ производства минеральной ваты, включает загрузку в печь шихты в виде огненно-жидкого доменного шлака с температурой не ниже 1200 ºС и природного песка при их соотношении, мас.%:
огненно-жидкий доменный шлак – 50-80;
природный песок – 20-50,
и суммарном содержании SiO2 и Al2O3 в шихте 45-70 % и 5-15 % соответственно, последующую выдержку шихты в печи, во время которой осуществляют подвод электроэнергии с суммарной мощностью 400 – 700 кВт/т шихты, последующий выпуск полученного расплава и его центрифугирование.
Содержание SiO2 в природном песке составляет не менее 93,0 % мас.
Расплав перед центрифугированием имеет модуль кислотности 1,3 – 1,7.
В печь природный песок подается с температурой не менее 80 ºС.
Сущность изобретения.
В качестве компонента сырьевой смеси (шихты) для производства минеральной ваты применяют доменный шлак, который вводится в печь, в которой происходит выплавка расплава для производства минеральной ваты, уже изначально в огненно-жидком виде (при температуре не ниже 1200 ℃). При более низких температурах значительная доля шлака переходит в твердое состояние и требуются большие энергетические затраты на расплавление шихты. При этом, чем фактическая температура шлака выше, тем ниже затраты на подогрев шихты и выше экономическая эффективность процесса. В частности, используется шлак непосредственно после слива из доменной печи или из шлаковозного ковша, с исключением, происходящих при традиционных схемах производства шлаковой и минеральной ваты, операций слива шлака на полигон размещения, охлаждения, дробления и повторного плавления.
Исключение промежуточных стадий обеспечивает дополнительное снижение себестоимости и упрощение технологического процесса.
После загрузки шихтовых материалов в печь осуществляют электродуговой нагрев. Подвод электроэнергии осуществляют с суммарной мощностью 400 – 700 кВт/т шихты. При подводе электроэнергии в количестве менее 400 кВт/т шихты, получаемый расплав характеризуется повышенной вязкостью, вследствие чего нарушается процесс получения минеральной ваты. Подвод электроэнергии в количестве более 700 кВт/т шихты приводит к чрезмерному перегреву расплава и, как следствие, повышенному износу оборудования и снижению качества минеральной ваты.
Содержание SiO2 и Al2O3 определяется исходя из требований к качеству минеральной ваты, в частности, к значению ее модуля кислотности ((SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO), где оксиды выражены в % от массы), который должен быть 1,3 – 1,7.
Увеличение концентрации SiO2 и Al2O3 более выбранных значений приводит к росту вязкости расплава и необходимости увеличения температуры центрифугирования, что связано с повышением расхода энергии на подогрев шихты и ускорением износа оборудования.
Снижение концентрации SiO2 и Al2O3 приводит к снижению модуля кислотности и ухудшению влагостойкости и механических свойств минеральной ваты.
Модуль кислотности расплава перед центрифугированием должен соответствовать 1,3 – 1,7. При модуле кислотности менее 1,3 не обеспечивается требуемая водостойкость минеральной ваты. А также, минеральная вата будет обладать повышенной хрупкостью. При модуле кислотности более 1,7 повышаются энергозатраты на производство минеральной ваты и, как следствие, возрастает ее себестоимость.
Использование природного песка с содержанием основного компонента (SiO2) менее 93,0 % мас. приводит к снижению свойств минеральной ваты из-за повышенного содержания в ней примесей.
В печь природный песок подается с температурой не менее 80 ºС. Подогрев осуществляется отходящими печными газами, проходящими через расходный бункер. Это позволяет удалить из него влагу и снизить энергозатраты на получение расплава. При этом, перегрев природного песка выше температуры 120 ºС ведет к повышенному износу оборудования тракта подачи сыпучих материалов.
Достижение заявляемого технического результата подтверждается следующими примерами.
Во всех примерах способ производства минеральной ваты осуществлялся следующим образом.
В доменной печи производилась выплавка чугуна и выпуск шлака. Доменный шлак сливался в ковш и далее, из ковша шлак в огненно-жидком состоянии, при температуре не менее 1200 ℃, сливался в печь для выплавки минеральной ваты, после чего в нее добавлялся песок, в требуемом соотношении. Далее производилась плавка, по окончании которой осуществляли выпуск полученного расплава, и выполнялся процесс производства минеральной ваты.
Пример 1.
Для приготовления расплава использовали огненно-жидкий доменный шлак с температурой 1320 ℃ и химическим составом согласно таблице 1 и карьерный песок с содержанием SiO2 не менее 93,0 % мас.
Таблица 1
Состав огненно-жидкого доменного шлака
Компонент шлака | % мас. |
SiO2 | 36,0-38,0 |
Al2O3 | 12,0-14,0 |
Fe3O4 | 0,3-0,6 |
CaO | 35,0-37,0 |
MgO | 10,0-12,0 |
Прочие примеси | 1,0-4,0 |
Соотношение компонентов огненно-жидкий доменный шлак / песок составляло 50 / 50 мас. частей. Совмещение компонентов осуществляли введением песка в расплав шлака. Далее производили нагрев полученной смеси (шихты) в печи до 1450 ℃ и осуществляли выдержку в течение 60 минут (оптимальное время выдержки должно варьироваться от 30 до 80 мин). Расход электроэнергии составил 640 кВт/т шихты. Модуль кислотности расплава составил 1,65.
Полученный таким способом расплав центрифугировался на стандартном оборудовании для поучения минеральной ваты и формировался в плиты с применением полимерного связующего.
Результатом настоящего примера являлась минераловатная плита со средней плотностью материала, составляющей 110 кг/м3, теплопроводностью – 0,03±0,005 Вт/(м*К) и водопоглощением не более 0,28 кг/м3.
При соотношении огненно-жидкий доменный шлак / песок составляющем 50/50 мас. частей, экономия энергии, расходуемой на нагрев шихты, относительно нагрева аналогичного количества базальтового сырья взятого при комнатной температуре, составляет порядка 30 %.
Пример 2.
Для приготовления расплава использовали огненно-жидкий доменный шлак (состав и температура соответствуют Примеру 1) и карьерный песок с содержанием SiO2 не менее 93 % мас., при соотношении компонентов доменный шлак / песок 65/35 мас. частей.
Совмещение компонентов осуществляли введением песка в расплав шлака. Далее производили нагрев полученной смеси (шихты) в печи до 1480 ℃ и осуществляли выдержку в течение 55 минут. Расход электроэнергии составил 615 кВт/т шихты. Модуль кислотности расплава составил 1,45.
Полученный таким способом расплав центрифугировался на стандартном оборудовании для поучения минеральной ваты и формировался в плиты с применением полимерного связующего.
Результатом настоящего примера являлась минераловатная плита со средней плотностью материала, составляющей 110 кг/м3, теплопроводностью – 0,03±0,005 Вт/(м*К) и водопоглощением не более 0,25±0,05 кг/м3.
При соотношении огненно-жидкий доменный шлак / песок составляющем 65 / 35 мас. частей, экономия энергии, расходуемой на нагрев шихты, относительно нагрева аналогичного количества базальтового сырья, взятого при комнатной температуре, составляет порядка 40%.
Пример 3.
Для приготовления расплава использовали огненно-жидкий доменный шлак (состав соответствует Примеру 1, температура 1380 ℃) и карьерный песок при температуре 85 ℃ с содержанием SiO2 не менее 93 % мас., при соотношении компонентов доменный шлак / песок 80 / 20 мас. частей.
Совмещение компонентов осуществляли введением песка в расплав шлака. Далее производили нагрев полученной смеси (шихты) в печи до 1490 ℃ и осуществляли выдержку в течение 40 минут. Расход электроэнергии составил 505 кВт/т шихты. Модуль кислотности расплава составил 1,35.
Полученный таким способом расплав центрифугировался на стандартном оборудовании для поучения минеральной ваты и формировался в плиты с применением полимерного связующего.
Результатом настоящего примера являлась минераловатная плита со средней плотностью материала, составляющей 110 кг/м3, теплопроводностью – 0,03±0,005 Вт/(м*К) и водопоглощением не более 0,3±0,1 кг/м3.
При соотношении огненно-жидкий доменный шлак / песок составляющем 80/20 мас. частей, экономия энергии, расходуемой на нагрев шихты, относительно нагрева аналогичного количества базальтового сырья, взятого при комнатной температуре, составляет порядка 50 %.
Таким образом, проведенные эксперименты показали, что применение заявленной шихты позволяет значительно снизить энергозатраты на производство минеральной ваты и как следствие, снизить «углеродный след» на ее производство, при этом качество получаемой минеральной ваты удовлетворяет требуемым потребительским свойствам.
Claims (7)
1. Способ производства минеральной ваты, включающий загрузку в печь шихты в виде огненно-жидкого доменного шлака с температурой не ниже 1200°С и природного песка при их соотношении, мас.%:
огненно-жидкий доменный шлак – 50-80;
природный песок – 20-50,
и суммарном содержании SiO2 и Al2O3 в шихте 45-70 % и 5-15 % соответственно, последующую выдержку шихты в печи, во время которой осуществляют подвод электроэнергии с суммарной мощностью 400–700 кВт/т шихты, последующий выпуск полученного расплава и его центрифугирование.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание SiO2 в природном песке составляет не менее 93,0 % мас.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расплав перед центрифугированием имеет модуль кислотности 1,3–1,7.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в печь природный песок подается с температурой не менее 80°С.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805692C1 true RU2805692C1 (ru) | 2023-10-23 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1452734A (en) * | 1974-02-12 | 1976-10-13 | Graenges Oxeloesunds Jaernverk | Mineral wool |
CN1400181A (zh) * | 2002-09-02 | 2003-03-05 | 严煜 | 采用高炉热装熔炼生产矿棉纤维的方法 |
RU2270810C2 (ru) * | 2004-04-30 | 2006-02-27 | Восточно-Сибирский государственный технологический университет | Способ получения минеральной ваты и установка для его осуществления |
CN103145342A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-12 | 宝钢矿棉科技(宁波)有限公司 | 一种钢铁热态熔渣矿棉及其制备方法 |
CN104909555A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-16 | 南京敬邺达新型建筑材料有限公司 | 热熔矿渣再生岩棉及其生产方法 |
RU2732565C2 (ru) * | 2015-11-09 | 2020-09-21 | Эко'Ринг | Способ получения минеральной ваты и извлекаемого чугуна |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1452734A (en) * | 1974-02-12 | 1976-10-13 | Graenges Oxeloesunds Jaernverk | Mineral wool |
CN1400181A (zh) * | 2002-09-02 | 2003-03-05 | 严煜 | 采用高炉热装熔炼生产矿棉纤维的方法 |
RU2270810C2 (ru) * | 2004-04-30 | 2006-02-27 | Восточно-Сибирский государственный технологический университет | Способ получения минеральной ваты и установка для его осуществления |
CN103145342A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-12 | 宝钢矿棉科技(宁波)有限公司 | 一种钢铁热态熔渣矿棉及其制备方法 |
CN104909555A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-16 | 南京敬邺达新型建筑材料有限公司 | 热熔矿渣再生岩棉及其生产方法 |
RU2732565C2 (ru) * | 2015-11-09 | 2020-09-21 | Эко'Ринг | Способ получения минеральной ваты и извлекаемого чугуна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101105437B1 (ko) | 폐 마그카본 내화물의 재생방법 | |
CN104556702B (zh) | 一种利用冶金渣制备高碱度微晶玻璃的方法 | |
CN105731808A (zh) | 一种制备微晶玻璃的方法 | |
CN110683851A (zh) | 环保型酸性炉衬干式振动料 | |
CN112358302A (zh) | 一种自修复无水炮泥 | |
EA022463B1 (ru) | Способ получения листового неорганического неметаллического материала с использованием расплавленного шлака | |
CN113502425B (zh) | 一种用硅渣和锌回转窑渣制备硅铁合金和微晶玻璃的方法 | |
CN105152536A (zh) | 一种利用铬铁合金渣合成微晶玻璃材料的方法 | |
EA028286B1 (ru) | Способ переработки сталеплавильных шлаков для производства гидравлического минерального вяжущего средства | |
RU2805692C1 (ru) | Способ производства минеральной ваты | |
CN102241520A (zh) | 一种α氧化铝制品的熔铸方法 | |
CN102559996A (zh) | 炼钢用新型硅铝钡钙多元脱氧合金及其制备工艺 | |
NO772349L (no) | Fremgangsm}te ved fremstilling av mineralullplater | |
CN116770006A (zh) | 中频炉内吹氮气制备含氮高锰钢的工艺 | |
RU2357933C2 (ru) | Шихта для получения пеностекла | |
CN114573324B (zh) | 一种rh真空炉内衬耐火材料及其制备方法 | |
KR101949165B1 (ko) | 스틸 슬래그 처리 방법 및 수경성 광물 바인더 | |
US2184318A (en) | Process for simultaneous production of alumina cement and pig iron in blast furnaces | |
CN105669033B (zh) | 利用黄磷矿渣制备乳浊玻璃装饰板的方法 | |
CN114276124A (zh) | Rh精炼炉用含钙方镁石-镁铝尖晶石耐火材料制备方法 | |
KR100875449B1 (ko) | 수재슬래그를 이용한 제강정련용 저온형 용제 조성물 | |
CN108440001A (zh) | 一种添加氮化钛的转炉炉身砖及其生产方法 | |
CN1199912C (zh) | 天然硅灰石的熔融及其用法 | |
CN115298144A (zh) | 人造玻璃质纤维的制造方法 | |
RU2478590C1 (ru) | Шлаковый плавень |