一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置,屬于試驗儀器裝備領域，所述實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置包括中頻感應爐，中頻感應爐的支架上固定安裝有一支撐臂，支撐臂上設有用于將熔融礦物棉導引流下的引流槽，引流槽的下方設有通過管道連接儲氣罐的噴吹管，管道上設有連接控制單元的電控截止閥，噴吹管上設有噴吹口，噴吹管豎向滑動安裝于一安裝架上，安裝架的底部設有滾輪，安裝架上設有一連接控制單元的溫度傳感器，溫度傳感器豎向滑動安裝于安裝架上，與噴嘴相對的位置設有集棉箱。本實用新型實現(xiàn)了快速、低成本測試礦物棉生產(chǎn)所需要技術參數(shù)的技術問題，可廣泛應用于礦物棉生產(chǎn)中。
【專利說明】一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，屬于試驗儀器裝備領域，用來快速、低成本實現(xiàn)礦物棉生產(chǎn)所需要的技術參數(shù)。
【背景技術】
[0002]礦物棉是將各類礦物原料經(jīng)融熔、成纖并用不同有機、無機試劑表面處理后制成的棉狀纖維，是各類無機非金屬纖維及其制品的總稱，包括巖棉、礦渣棉、玻璃棉、硅酸鋁棉及其制品等，其中以巖棉和礦渣棉占70%以上。礦物棉及其制品是一種優(yōu)質(zhì)、高效的絕熱保溫材料，被廣泛應用在工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸業(yè)、造船業(yè)等行業(yè)的保溫、隔熱、保冷、防火。
[0003]礦物棉最早使用是在19世紀的英國，到20世紀中期進入工業(yè)生產(chǎn)時代，并成為石棉的替代品，到目前為止主要應用在建筑領域，英國占85%、德國占70%、日本占92%、美國占90%以上。國內(nèi)礦物棉行業(yè)的起步較晚，1958年才開始研制和生產(chǎn)礦物棉，1978年，從瑞典首次引進一條具有世界先進水平的巖棉制品生產(chǎn)線，到目前為止，雖然已經(jīng)形成了一個初具規(guī)模的高效絕熱材料行業(yè)，特別是中國新的建筑外墻保溫材料國家標準的出臺，對于礦物棉的需求顯得更大，但是與發(fā)達國家相比差距仍然很大。
[0004]礦物棉纖維是由硅酸鹽熔體在急冷受力的情況下獲得，其結構類似玻璃，由無規(guī)則的SiO2網(wǎng)絡所組成，SiO2構成了纖維的骨架結構，加入的陽離子可能位于玻璃骨架結構的空隙中，也可能取代Si的位置。礦物棉主要由各種氧化物組成，按照性質(zhì)可以將組成礦物棉的氧化物分為酸性氧化物(SiO2)、堿性氧化物(RO-CaO、MgO、FeO，R2O-K2O, Na2O)和兩性氧化物(Al2O3、B2O3、Fe2O3)三大類。一般在礦物棉生產(chǎn)配料時控制SiO2Al2O3在2.5_5之間。礦物棉的生產(chǎn)由礦物熔體的液相線溫度、黏度和表面張力決定，因此礦物的成分直接影響到作業(yè)溫度和具體工藝的選擇。熔體的液相線溫度是作業(yè)的上限溫度，因為一旦作業(yè)溫度低于液相線溫度制絲過程中就可能會出現(xiàn)析晶，從而影響纖維的強度和礦物棉的導熱性倉泛。
[0005]從上述的成分也可以看出，影響礦物棉熔渣黏度和表面張力的因素主要有溫度、成分和氣氛。一般情況下溫度對礦物棉熔體黏度的影響較大，熔渣的黏度隨著溫度升高而降低；溫度對礦物棉表面張力的影響較小，隨著溫度升高，表面張力降低，一般溫度每提高IOO0C，熔體的表面張力減少1%。礦物棉熔體的黏度隨堿性氧化物的增加而降低，表面張力隨堿金屬氧化物的增加、Al203、Ca0、Mg0等的降低而降低。還有一些被稱之為表面張力活化劑氧化物，只要有少量存在，就能顯著降低表面張力，比如V205、As203> Sb2O等。礦物棉的組成與很多大宗工業(yè)固廢比較類似，如高爐渣、各種尾礦、粉煤灰等，隨著中國對礦物棉需求的加大，同時考慮到天然資源的缺乏，可以用各種大宗工業(yè)固廢來代替天然原料來進行生產(chǎn)礦物棉。但是如何確定生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)就顯得非常重要，因此有必要設計一套小的實驗裝置來確定各類生產(chǎn)工藝參數(shù)，為工業(yè)化生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)。
實用新型內(nèi)容[0006]針對上述存在的諸多缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過大量的深入研究，在付出了充分的創(chuàng)造性勞動后，從而完成了本發(fā)明。
[0007]具體而言，本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，以解決目前無法快速、低成本實現(xiàn)礦物棉生產(chǎn)所需要技術參數(shù)測試的技術問題。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，所述礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置包括中頻感應爐，所述中頻感應爐內(nèi)安裝有用于熔融礦物物料的石墨坩堝，所述石墨坩堝底部有一出料口，所述中頻感應爐的支架上固定安裝有一支撐臂，所述支撐臂上設有用于將熔融礦物棉導引流下的引流槽，所述引流槽水平滑動安裝于所述支撐臂上，所述引流槽的位置與所述石墨坩堝的出料口相對應，所述引流槽的下方設有通過管道連接儲氣罐的噴吹管，所述管道上設有連接控制單元的電控截止閥，所述噴吹管的端部封堵且設有若干噴吹口，所述噴吹口朝向熔融礦物棉的流下位置，所述噴吹管豎向滑動安裝于一安裝架上，所述安裝架的底部設有滾輪，所述安裝架上與所述噴吹口位置對應處設有一連接所述控制單元的溫度傳感器，與所述噴吹口相對的位置設有一用于收集礦物棉纖維的集棉箱。
[0009]在本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置中，作為一種優(yōu)選技術方案，所述安裝架上設有豎向設置的滑軌，所述噴吹管和溫度傳感器分別通過滑塊安裝于所述滑軌上，所述滑塊與滑軌之間均設有鎖緊元件。
[0010]在本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置中，作為一種優(yōu)選技術方案，所述噴吹管的下方設有用于收集沒有成纖的凝固物料的收集槽，所述收集槽上方開口且與所述引流槽位置對應。
[0011]在本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置中，作為一種優(yōu)選技術方案，若干所述噴吹口呈八字形分布于所述噴吹管的端面上。
[0012]在本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置中，作為一種優(yōu)選技術方案，所述控制單元為可編程控制器或者中央處理器。
[0013]在本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置中，作為一種優(yōu)選技術方案，所述溫度傳感器為紅外線測溫器。
[0014]由于采用了上述技術方案，本實用新型取得了如下的有益技術效果:
[0015]1.由于設置了中頻感應爐，內(nèi)襯有石墨坩堝，可以將礦物物料快速熔融，石墨坩堝底部有一出料口，加熱時用塞頭堵住，操作時抽掉塞頭，熔融物料流到引流槽上，在噴吹口吹出的高壓氣流作用下，熔融礦物物料被吹成纖維狀，使用集棉箱將纖維收集，便可以進行試驗分析；又由于在引流槽的下方設置了溫度傳感器，可以適時檢測熔渣的溫度，得出礦物棉纖維隨溫度壓力變化的狀態(tài)曲線；又由于溫度傳感器和噴吹管設置在安裝架上，安裝架底部設有滾輪，可以調(diào)整噴吹口距離熔融礦物物料流下的距離，并且溫度傳感器和噴吹管可以豎向滑動，可以調(diào)整兩者距離引流槽的距離，能夠得出更加準確的測量結果，適合在實驗室中檢測礦物棉的各項工藝參數(shù)，以指導工業(yè)生產(chǎn)。
[0016]2.由于噴吹口的下方設置了收集槽，當溫度過低或者噴吹壓力不夠的情況下，可以收集未吹成礦物棉纖維的固體殘留物。
[0017]3.由于噴吹口呈八字形設置，增加了噴吹面積，使得引流槽流下的熔融礦物棉能夠最大面積的被吹成纖維狀，提高了纖維成型效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例中噴吹口的分布圖。
[0020]其中，在圖1和圖2中，各個數(shù)字標號分別指代如下的具體含義、元件或部件。
[0021]圖中:1、中頻感應爐的支架，2、石墨坩堝，3、支撐臂，4、引流槽，5、安裝架，6、滾輪，
7、滑軌，8、噴吹管，9、噴吹口，10、溫度傳感器，11、集棉箱，12、控制單元，13、電控截止閥，14、儲氣罐，15、收集槽，16、引風機。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖，通過具體的實施方式對本實用新型進行詳細說明，但這些列舉性實施方式的用途和目的僅用來列舉本實用新型，并非對本實用新型的實際保護范圍構成任何形式的任何限定，更非將本實用新型的保護范圍局限于此。
[0023]如圖1和圖2共同所示，本實用新型的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，包括中頻感應爐，中頻感應爐內(nèi)安裝有用于熔融礦物物料的石墨坩堝2，石墨坩堝2位于中頻感應爐內(nèi)部，起到加熱和盛物料的作用，石墨坩堝2的底部有一出料口，加熱時用一塞頭堵住，放料時抽掉塞頭，中頻感應爐的支架I上固定安裝有一支撐臂3，支撐臂3上設有用于將熔融礦物物料導引流下的引流槽4，引流槽4水平滑動安裝于支撐臂3上，以對應石墨坩堝2出口的位置，引流槽4為高純石墨材料制成的一個槽體，兩端開口，上部敞口，可以將熔融的礦物物料按照槽體的延伸方向?qū)Я?，引流?的位置與石墨坩堝2的出料口相對應，引流槽4的下方設有通過管道連接儲氣罐14的噴吹管8，儲氣罐14通常連接空氣壓縮機，以便及時補充儲氣罐14內(nèi)的空氣壓力，管道上設有連接控制單元12的電控截止閥13，噴吹管8的端部封堵且設有若干噴吹口 9，噴吹口 9朝向熔融礦物物料的流下位置，噴吹管8豎向滑動安裝于一安裝架5上，安裝架5的底部設有滾輪6，以調(diào)整前后距離，安裝架5上與噴吹口9位置對應處設有一連接控制單元12的溫度傳感器10，溫度傳感器10豎向滑動安裝于安裝架5上，通常，溫度傳感器10與噴吹口 9位于一平行平面上，與噴吹口 9相對的位置設有一用于收集礦物棉纖維的集棉箱11，集棉箱11為市場上可以購買的標準元件，在此不再贅述，集棉箱11通常連接引風機16，并安裝有除塵裝置，以保持集棉箱11內(nèi)處于負壓狀態(tài)，提高集棉效果，控制單元12優(yōu)選為可編程控制器或者中央處理器。
[0024]關于噴吹管8和溫度傳感器10的安裝方式具體介紹如下，安裝架5上設有豎向設置的滑軌7，噴吹管8和溫度傳感器10分別通過滑塊安裝于滑軌7上，滑塊與滑軌7之間均設有鎖緊元件，鎖緊元件通常為設置于滑塊上的緊定螺釘，其中溫度傳感器10優(yōu)選為紅外線測溫器。
[0025]為了便于收集未噴吹成礦物棉纖維而落下的熔融礦物棉，噴吹管8的下方設有用于收集沒有成纖的凝固物料的收集槽15，收集槽15上方開口且與引流槽4位置對應，當溫度過低或者噴吹壓力不夠的情況下，可以收集未吹成礦物棉纖維的固體殘留物。
[0026]為了增加了噴吹面積，使得引流槽4流下的熔融礦物棉能夠最大面積的被吹成纖維狀，若干噴吹口 9呈八字形分布于噴吹管8的端面上。如果噴吹效果還不夠理想，可以在噴吹口 9處安裝市場上可以采購的超音速噴嘴，以獲得高速氣流，提高成纖效果。
[0027]使用時，用噴吹法制取礦物棉纖維的基本步驟如下:
[0028]I)中頻感應爐升溫。先機械混合Ikg—定比例的高爐渣和粉煤灰，將混合料置于石墨坩堝2中，然后將石墨坩堝2置于中頻感應爐中，緩慢加熱升溫至1600°C，攪拌使其受熱均勻和排除氣泡，保溫IOmin后降至1450°C保溫20min。
[0029]2)打開空氣壓縮機，將目標壓強定位0.85MPa，儲氣罐14開始充氣。
[0030]3)當一切就緒后，抽掉塞棒使熔融物料流到引流槽4上，在引流槽4上控制流量后流下，開啟電動裝置，同時打開電控截止閥13，高速氣體從噴吹口 9中噴出，將下落的熔體吹成纖維，并飛入集棉箱11中。在噴吹過程中利用溫度傳感器10實時監(jiān)控噴吹點熔渣溫度，一旦溫度有明顯下降則停止噴吹。
[0031]4)檢測纖維的性能。
[0032]試驗結果表明:1450°C時，高爐渣比例為90%時，噴吹出來的結果為大小不均的球狀顆粒。當高爐渣比例為80-60%時，1450°C時噴吹出細長、均勻的棉絮狀礦物棉纖維。當進一步減小高爐渣比例為50%-20%時，1450°C時獲得的礦物棉纖維粗大而不均勻，尤其是當熔體中高爐渣含量為20%時，噴吹出的礦物棉纖維已經(jīng)有明顯的結晶現(xiàn)象。高爐渣比例為20%時，熔體的液相線溫度為1570°C，而噴吹溫度為1450°C，遠低于液相線溫度，故在噴吹之前就已經(jīng)發(fā)生結晶現(xiàn)象。
[0033]盡管為了舉例和描述之目的，而介紹了本實用新型的上述實施方式和附圖所示結構及處理過程。但這些并非是詳盡的描述，也不能將本實用新型的范圍局限于此。對本領域技術人員來說，可對本實用新型的上述實施方式做出多種修改和變化，而這些所有的修改和/或變化都包括在如本實用新型的權利要求所限定的范圍之內(nèi)，并不脫離如權利要求所限定的本實用新型的范圍和精神。
【權利要求】
1.一種實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，包括中頻感應爐，所述中頻感應爐內(nèi)安裝有用于熔融礦物物料的石墨坩堝，其特征在于:所述中頻感應爐內(nèi)安裝有用于熔融礦物物料的石墨纟甘禍，所述石墨纟甘禍底部有一出料口，所述中頻感應爐的支架上固定安裝有一支撐臂，所述支撐臂上設有用于將熔融礦物棉導引流下的引流槽，所述引流槽水平滑動安裝于所述支撐臂上，所述引流槽的位置與所述石墨坩堝的出料口相對應，所述引流槽的下方設有通過管道連接儲氣罐的噴吹管，所述管道上設有連接控制單元的電控截止閥，所述噴吹管的端部封堵且設有若干噴吹口，所述噴吹口朝向熔融礦物棉的流下位置，所述噴吹管豎向滑動安裝于一安裝架上，所述安裝架的底部設有滾輪，所述安裝架上與所述噴吹口位置對應處設有一連接所述控制單元的溫度傳感器，與所述噴吹口相對的位置設有一用于收集礦物棉纖維的集棉箱。
2.如權利要求1所述的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，其特征在于:所述安裝架上設有豎向設置的滑軌，所述噴吹管和溫度傳感器分別通過滑塊安裝于所述滑軌上，所述滑塊與滑軌之間均設有鎖緊元件。
3.如權利要求2所述的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，其特征在于:所述噴吹管的下方設有用于收集熔融礦物棉的收集槽，所述收集槽上方開口且與所述引流槽位置對應。
4.如權利要求3所述的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，其特征在于:若干所述噴吹口呈八字形分布于所述噴吹管的端面上。
5.如權利要求1所述的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，其特征在于:所述控制單元為可編程控制器或者中央處理器。
6.如權利要求1所述的實驗室用礦物棉生產(chǎn)模擬測試裝置，其特征在于:所述溫度傳感器為紅外線測溫器。
【文檔編號】G01N33/00GK203705423SQ201420059864
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權日:2014年2月8日
【發(fā)明者】張作泰, 王習東, 劉麗麗 申請人:北京大學