專利名稱:旋風(fēng)爐液態(tài)渣直接制礦棉的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于用旋風(fēng)爐制造礦棉的方法。所敘述的方法是用旋風(fēng)爐代替沖天爐生產(chǎn)礦棉。合理調(diào)節(jié)旋風(fēng)爐工況參數(shù)，合理調(diào)節(jié)燃料配比，使熔渣的組成符合礦棉成棉條件。本發(fā)明對(duì)燃煤動(dòng)力旋風(fēng)爐液態(tài)渣直接生產(chǎn)礦棉最為有利，可以利用旋風(fēng)爐熔融廢渣生產(chǎn)礦棉，節(jié)省了能源。
在礦棉生產(chǎn)中，熔化原料的設(shè)備普遍采用沖天爐，也有用池窯或電弧爐來熔化的〔1〕〔2〕。沖天爐用來熔化強(qiáng)度較高的塊料，池窯用來熔化強(qiáng)度較低的粒度較小的塊料。沖天爐是立式爐，頂部為加料段，經(jīng)篩分的原料和燃料相間式投入爐內(nèi)，預(yù)熱后進(jìn)入熔化段，熔融料靠重力下移到爐缸，熔化好的熔體從流料口流出經(jīng)固定流槽、活動(dòng)流槽到達(dá)離心機(jī)制成礦棉。沖天爐要求的原料是塊狀的高爐渣和玄武巖，輝綠巖等。但沖天爐的燃料是冶金焦，每噸原棉耗冶金焦400～500公斤。有人認(rèn)為〔3〕，冶金焦在大型高爐中是作優(yōu)質(zhì)還原劑用的，而在沖天爐內(nèi)僅僅作為熔化氧化性原料的燃料，這是沖天爐的明顯缺點(diǎn)。該專利用等離子體產(chǎn)生的熱量來代替冶金焦熔化原料，所有細(xì)粉都可利用。日本〔4〕認(rèn)為，作為礦棉生產(chǎn)的原料高爐渣，在離開高爐時(shí)是熔融態(tài)的，冷卻后再和其他物質(zhì)混配進(jìn)入沖天爐熔化，不如將其他物質(zhì)直接加入到熔融的高爐渣中，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來說更為有利，是能源的節(jié)約。蘇聯(lián)〔5〕有人用電爐代替廣泛使用的沖天爐，認(rèn)為可以提高熔化設(shè)備的單位生產(chǎn)力，同時(shí)減少熔化爐有害物質(zhì)的噴出量，又省去了原料和燃料的堆場和運(yùn)輸，并且電爐能制得高酸度系數(shù)的熔體，使酸度系數(shù)MK可達(dá)1.4以上，從而提高了礦棉的質(zhì)量。又有人建議〔6〕，用發(fā)電廠燒過的煤灰添加一種物質(zhì)可以生產(chǎn)礦棉，其原因是煤灰具有保溫材料的化學(xué)與礦物學(xué)性能。
近年來，各國礦棉生產(chǎn)動(dòng)向之一是提高礦棉酸度系數(shù)MK·蘇聯(lián)對(duì)MK的要求指標(biāo)是1.2～1.5，可以到1.9〔1〕，MK是礦棉化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性的重要指標(biāo)，提高酸度系數(shù)即是提高礦棉中的SiO2和Al2O3含量，降低CaO和MgO的含量，欲使酸度系數(shù)提高就相應(yīng)地要提高熔化溫度，增加焦炭用量，但這會(huì)使生產(chǎn)成本上升。
旋風(fēng)爐是一種熱工設(shè)備〔8〕，世界各國主要將它用作發(fā)電動(dòng)力設(shè)備，用它作工藝爐的研究也有報(bào)導(dǎo)〔7〕。
煤是旋風(fēng)爐的燃料，不同的煤種，灰份的酸度系數(shù)Mk= (SiO2+Al2O3)/(Cao+Mgo) 差很大。對(duì)同一煤種，MK也有較大的波動(dòng)范圍，例如河南新密煤，MK＝3～7，這樣的熔體不能滿足礦棉成棉的要求，近年來，為了降低煤灰灰熔點(diǎn)，減少結(jié)焦，使熔渣易于流出爐外，在煤中增加一定量的含鈣(或鎂)的物質(zhì)，如石灰、石灰石、白云石等等。增鈣的結(jié)果，改變了液態(tài)渣的化學(xué)組成和高溫料性，酸度系數(shù)和高溫粘度大幅度下降。旋風(fēng)爐未燒增鈣渣時(shí)，液態(tài)渣是用水淬處理的，水淬渣或堆放或鋪路。增鈣后，液態(tài)渣仍然用水淬處理，溫度高達(dá)1400℃的熔體水淬后熱量全部損失，但水淬渣可作水泥填充料。發(fā)明者研究了增鈣渣的化學(xué)組成和高溫特性，認(rèn)為有可能將熔融態(tài)的增鈣渣直接生產(chǎn)礦棉，從而用旋風(fēng)爐代替沖天爐。試驗(yàn)證明，增鈣后的混合燃料發(fā)熱量在3500大卡/公斤以上，灰份酸度系數(shù)在2以下，適當(dāng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，就能使液態(tài)渣直接制成優(yōu)質(zhì)礦棉(巖棉)。附圖是電站旋風(fēng)爐液態(tài)渣制造礦棉工藝流程示意圖。旋風(fēng)爐出力20噸/時(shí)，旋風(fēng)筒①是懸吊結(jié)構(gòu)。頂部裝有直徑為φ696/φ514的軸向旋流燃燒器②，②以下70mm處設(shè)有兩個(gè)二次風(fēng)口③，風(fēng)口高×寬＝600×100mm，彼此相距1196mm，為了便于調(diào)節(jié)燃燒，二次風(fēng)口又被分為上下二段，每段都裝有風(fēng)量與風(fēng)速調(diào)節(jié)擋板，一次風(fēng)帶著煤粉從旋流器進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi)，兩股高速二次風(fēng)從割向噴吹入爐內(nèi)，受強(qiáng)大動(dòng)量矩的作用，爐內(nèi)氣粉強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，充分混合，迅速燃燒，爐鏜溫度高達(dá)1600℃以上，灰份熔化呈液態(tài)，受離心力作用打在水冷壁上，形成渣膜，順壁而下，到渣欄④從渣口⑤流出爐外，高溫?zé)煔鈴男L(fēng)筒下部經(jīng)渣欄進(jìn)入捕渣管束⑦，進(jìn)一步除渣后再去燃盡室⑧，過熱器⑨，空氣預(yù)熱器⑩，省煙器(11)，降溫除塵后由煙囪排入大氣。試驗(yàn)證明，減少一次風(fēng)量，增加二次風(fēng)速，旋風(fēng)筒上部溫度明顯提高，渣口正壓下降，燃燒穩(wěn)定，流渣通暢。液態(tài)渣從渣口⑤流出，到穩(wěn)流分流盤⑥，使需要的流股流向成棉裝置，過多的熔體流入水淬池。
本發(fā)明用旋風(fēng)爐代替沖天爐，旋風(fēng)爐的強(qiáng)化燃燒，使?fàn)t內(nèi)溫度高達(dá)1600℃以上，物料混合充分，熔體均勻，用旋風(fēng)爐熔化原料，可提高熔體酸度系數(shù)，從而提高礦棉(巖棉)的質(zhì)量。用電站旋風(fēng)爐增鈣液態(tài)渣直接生產(chǎn)礦棉最具有節(jié)能效果，它省去了礦棉生產(chǎn)熔化爐的投資，省去了放置熔化爐的廠房，省去了全部燃料焦炭，也省去了原料和燃料的運(yùn)輸與貯存，使礦棉原棉生產(chǎn)成本下降到?jīng)_天爐工藝的35～40%。
實(shí)例一本實(shí)例是用旋風(fēng)爐水淬粒化渣干燥后在三相電弧爐中回熔，再用噴吹法制成礦棉的例子。是旋風(fēng)爐液態(tài)渣直接制成礦棉的模擬例子。
旋風(fēng)爐出力75噸/時(shí)，過熱蒸汽壓39kg/cm2，過熱蒸汽溫度400℃，爐鏜溫度1672℃，熔渣出口溫度1350～1420℃，捕渣率70～80%，燃料混合料配比是新密煤10份，石灰1.3份。熔渣水淬后撈出干燥，送電弧爐回熔。電弧爐高1.2米，內(nèi)直徑0.7米，保溫層厚10厘米，熔料能力60～100公斤/時(shí)，三根石墨電極豎直插入爐內(nèi)，每根電極直徑100mm，電極間距約30mm，電極離爐底10厘米，二次工作電壓60～70伏，工作電流2000安培。用46公斤干燥后的水淬渣為原料，不添加任何其他物料，在電弧爐中熔化后，用V字型噴咀吹成礦棉25.5公斤，壓縮空氣表壓6kg/cm2，風(fēng)量6m3/分。
燃料煤、石灰、原棉分析如下煤、煤灰和石灰分析(新密煤)
原棉理化性能測試數(shù)據(jù)
p><p>實(shí)例二本實(shí)例是用小型旋風(fēng)爐直接制造礦棉的例子。試驗(yàn)用旋風(fēng)爐出力20噸/時(shí)，發(fā)電3000千瓦，過熱蒸汽溫度430℃，過熱蒸汽至39kg/cm2，爐鏜溫度1620℃，熔渣出口溫度1410℃，一次風(fēng)風(fēng)壓5-60mm水柱，風(fēng)溫380℃，二次風(fēng)壓250～350mm水柱，風(fēng)溫380℃，總風(fēng)壓700～740mm水柱，混合料投料量4.17噸/時(shí)，熔渣量1.4噸/時(shí)，混合料配比是7份潞安煤，4份平頂山煤，3份碳化煤球渣，1.5份石灰石。熔渣出口安有盤式分流器，大部分熔體送入水淬槽，一小股熔體供制礦棉用，用21孔噴吹頭對(duì)準(zhǔn)熔體，壓縮空氣表壓6kg/cm2，風(fēng)量6m3/分，噴吹制成白綠色有光澤礦棉原棉。
燃煤、增鈣物和原棉分析數(shù)據(jù)如下燃煤組分
煤灰、石灰石、碳化煤球渣組分%
原棉理化性能測試數(shù)據(jù)
引用文獻(xiàn)〔1〕“礦物纖維生產(chǎn)及應(yīng)用”上冊-南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院杜壽全譯1986年6月〔2〕“礦物纖維保溫材料選集”-南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院技術(shù)情報(bào)室〔3〕世界專刊82/00460“礦棉原料的熔化方法”-李雄華譯《國外玻纖》1984年1月〔4〕公開特許-昭56-37249〔5〕蘇聯(lián)《建筑材料》-1985年(6)13-15〔6〕CA102-11255〔7〕“旋風(fēng)爐制鈣鎂磷肥調(diào)查研究報(bào)告”-上?；ぱ芯吭?966年3月〔8〕“論我國液態(tài)爐的發(fā)展”-何佩敖第一機(jī)械工業(yè)部1984年
權(quán)利要求
1.一種旋風(fēng)爐制造礦棉的方法，其特征是調(diào)節(jié)旋風(fēng)爐燃料組成和工況參數(shù)，將液態(tài)渣直接制成礦棉。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征是旋風(fēng)爐液態(tài)渣不經(jīng)冷卻、不經(jīng)水淬。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征是粉狀原料進(jìn)入旋風(fēng)爐。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于用旋風(fēng)爐制造礦棉的方法。所敘述的方法是用旋風(fēng)爐代替沖天爐生產(chǎn)礦棉。合理調(diào)節(jié)旋風(fēng)爐工況參數(shù)和燃料配比，使其渣的組成符合礦棉成棉條件。本發(fā)明對(duì)燃煤動(dòng)力旋風(fēng)爐液態(tài)渣直接生產(chǎn)礦棉最為有利，它提高了礦棉的酸度系數(shù)，省去了礦棉生產(chǎn)熔化爐的投資，省去了放置熔化爐的廠房，省去了全部燃料焦炭，也省去了原料和燃料的運(yùn)輸與貯存，使礦棉原棉生產(chǎn)成本下降到?jīng)_天爐工藝的35～40％。
文檔編號(hào)C03C13/00GK87102124SQ87102124
公開日1988年10月12日 申請日期1987年3月25日
發(fā)明者姚鼎文, 王昌惠 申請人:湖北省化學(xué)研究所, 南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院二所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan