专利名称:旋风炉液态渣直接制矿棉的制作方法
本发明是关于用旋风炉制造矿棉的方法。所叙述的方法是用旋风炉代替冲天炉生产矿棉。合理调节旋风炉工况参数，合理调节燃料配比，使熔渣的组成符合矿棉成棉条件。本发明对燃煤动力旋风炉液态渣直接生产矿棉最为有利，可以利用旋风炉熔融废渣生产矿棉，节省了能源。
在矿棉生产中，熔化原料的设备普遍采用冲天炉，也有用池窑或电弧炉来熔化的〔1〕〔2〕。冲天炉用来熔化强度较高的块料，池窑用来熔化强度较低的粒度较小的块料。冲天炉是立式炉，顶部为加料段，经筛分的原料和燃料相间式投入炉内，预热后进入熔化段，熔融料靠重力下移到炉缸，熔化好的熔体从流料口流出经固定流槽、活动流槽到达离心机制成矿棉。冲天炉要求的原料是块状的高炉渣和玄武岩，辉绿岩等。但冲天炉的燃料是冶金焦，每吨原棉耗冶金焦400～500公斤。有人认为〔3〕，冶金焦在大型高炉中是作优质还原剂用的，而在冲天炉内仅仅作为熔化氧化性原料的燃料，这是冲天炉的明显缺点。该专利用等离子体产生的热量来代替冶金焦熔化原料，所有细粉都可利用。日本〔4〕认为，作为矿棉生产的原料高炉渣，在离开高炉时是熔融态的，冷却后再和其他物质混配进入冲天炉熔化，不如将其他物质直接加入到熔融的高炉渣中，从经济观点来说更为有利，是能源的节约。苏联〔5〕有人用电炉代替广泛使用的冲天炉，认为可以提高熔化设备的单位生产力，同时减少熔化炉有害物质的喷出量，又省去了原料和燃料的堆场和运输，并且电炉能制得高酸度系数的熔体，使酸度系数MK可达1.4以上，从而提高了矿棉的质量。又有人建议〔6〕，用发电厂烧过的煤灰添加一种物质可以生产矿棉，其原因是煤灰具有保温材料的化学与矿物学性能。
近年来，各国矿棉生产动向之一是提高矿棉酸度系数MK·苏联对MK的要求指标是1.2～1.5，可以到1.9〔1〕，MK是矿棉化学稳定性和耐久性的重要指标，提高酸度系数即是提高矿棉中的SiO2和Al2O3含量，降低CaO和MgO的含量，欲使酸度系数提高就相应地要提高熔化温度，增加焦炭用量，但这会使生产成本上升。
旋风炉是一种热工设备〔8〕，世界各国主要将它用作发电动力设备，用它作工艺炉的研究也有报导〔7〕。
煤是旋风炉的燃料，不同的煤种，灰份的酸度系数Mk= (SiO2+Al2O3)/(Cao+Mgo) 差很大。对同一煤种，MK也有较大的波动范围，例如河南新密煤，MK＝3～7，这样的熔体不能满足矿棉成棉的要求，近年来，为了降低煤灰灰熔点，减少结焦，使熔渣易于流出炉外，在煤中增加一定量的含钙(或镁)的物质，如石灰、石灰石、白云石等等。增钙的结果，改变了液态渣的化学组成和高温料性，酸度系数和高温粘度大幅度下降。旋风炉未烧增钙渣时，液态渣是用水淬处理的，水淬渣或堆放或铺路。增钙后，液态渣仍然用水淬处理，温度高达1400℃的熔体水淬后热量全部损失，但水淬渣可作水泥填充料。发明者研究了增钙渣的化学组成和高温特性，认为有可能将熔融态的增钙渣直接生产矿棉，从而用旋风炉代替冲天炉。试验证明，增钙后的混合燃料发热量在3500大卡/公斤以上，灰份酸度系数在2以下，适当调节运行参数，就能使液态渣直接制成优质矿棉(岩棉)。附图是电站旋风炉液态渣制造矿棉工艺流程示意图。旋风炉出力20吨/时，旋风筒①是悬吊结构。顶部装有直径为φ696/φ514的轴向旋流燃烧器②，②以下70mm处设有两个二次风口③，风口高×宽＝600×100mm，彼此相距1196mm，为了便于调节燃烧，二次风口又被分为上下二段，每段都装有风量与风速调节挡板，一次风带着煤粉从旋流器进入旋风筒内，两股高速二次风从割向喷吹入炉内，受强大动量矩的作用，炉内气粉强烈旋转，充分混合，迅速燃烧，炉镗温度高达1600℃以上，灰份熔化呈液态，受离心力作用打在水冷壁上，形成渣膜，顺壁而下，到渣栏④从渣口⑤流出炉外，高温烟气从旋风筒下部经渣栏进入捕渣管束⑦，进一步除渣后再去燃尽室⑧，过热器⑨，空气预热器⑩，省烟器(11)，降温除尘后由烟囱排入大气。试验证明，减少一次风量，增加二次风速，旋风筒上部温度明显提高，渣口正压下降，燃烧稳定，流渣通畅。液态渣从渣口⑤流出，到稳流分流盘⑥，使需要的流股流向成棉装置，过多的熔体流入水淬池。
本发明用旋风炉代替冲天炉，旋风炉的强化燃烧，使炉内温度高达1600℃以上，物料混合充分，熔体均匀，用旋风炉熔化原料，可提高熔体酸度系数，从而提高矿棉(岩棉)的质量。用电站旋风炉增钙液态渣直接生产矿棉最具有节能效果，它省去了矿棉生产熔化炉的投资，省去了放置熔化炉的厂房，省去了全部燃料焦炭，也省去了原料和燃料的运输与贮存，使矿棉原棉生产成本下降到冲天炉工艺的35～40%。
实例一本实例是用旋风炉水淬粒化渣干燥后在三相电弧炉中回熔，再用喷吹法制成矿棉的例子。是旋风炉液态渣直接制成矿棉的模拟例子。
旋风炉出力75吨/时，过热蒸汽压39kg/cm2，过热蒸汽温度400℃，炉镗温度1672℃，熔渣出口温度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。熔渣水淬后捞出干燥，送电弧炉回熔。电弧炉高1.2米，内直径0.7米，保温层厚10厘米，熔料能力60～100公斤/时，三根石墨电极竖直插入炉内，每根电极直径100mm，电极间距约30mm，电极离炉底10厘米，二次工作电压60～70伏，工作电流2000安培。用46公斤干燥后的水淬渣为原料，不添加任何其他物料，在电弧炉中熔化后，用V字型喷咀吹成矿棉25.5公斤，压缩空气表压6kg/cm2，风量6m3/分。
燃料煤、石灰、原棉分析如下煤、煤灰和石灰分析(新密煤)
原棉理化性能测试数据
p><p>实例二本实例是用小型旋风炉直接制造矿棉的例子。试验用旋风炉出力20吨/时，发电3000千瓦，过热蒸汽温度430℃，过热蒸汽至39kg/cm2，炉镗温度1620℃，熔渣出口温度1410℃，一次风风压5-60mm水柱，风温380℃，二次风压250～350mm水柱，风温380℃，总风压700～740mm水柱，混合料投料量4.17吨/时，熔渣量1.4吨/时，混合料配比是7份潞安煤，4份平顶山煤，3份碳化煤球渣，1.5份石灰石。熔渣出口安有盘式分流器，大部分熔体送入水淬槽，一小股熔体供制矿棉用，用21孔喷吹头对准熔体，压缩空气表压6kg/cm2，风量6m3/分，喷吹制成白绿色有光泽矿棉原棉。
燃煤、增钙物和原棉分析数据如下燃煤组分
煤灰、石灰石、碳化煤球渣组分%
原棉理化性能测试数据
引用文献〔1〕“矿物纤维生产及应用”上册-南京玻璃纤维研究设计院杜寿全译1986年6月〔2〕“矿物纤维保温材料选集”-南京玻璃纤维研究设计院技术情报室〔3〕世界专刊82/00460“矿棉原料的熔化方法”-李雄华译《国外玻纤》1984年1月〔4〕公开特许-昭56-37249〔5〕苏联《建筑材料》-1985年(6)13-15〔6〕CA102-11255〔7〕“旋风炉制钙镁磷肥调查研究报告”-上海化工研究院1966年3月〔8〕“论我国液态炉的发展”-何佩敖第一机械工业部1984年
权利要求1.一种旋风炉制造矿棉的方法，其特征是调节旋风炉燃料组成和工况参数，将液态渣直接制成矿棉。
2.根据
权利要求1的方法，其特征是旋风炉液态渣不经冷却、不经水淬。
3.根据
权利要求1的方法，其特征是粉状原料进入旋风炉。
专利摘要本发明是关于用旋风炉制造矿棉的方法。所叙述的方法是用旋风炉代替冲天炉生产矿棉。合理调节旋风炉工况参数和燃料配比，使其渣的组成符合矿棉成棉条件。本发明对燃煤动力旋风炉液态渣直接生产矿棉最为有利，它提高了矿棉的酸度系数，省去了矿棉生产熔化炉的投资，省去了放置熔化炉的厂房，省去了全部燃料焦炭，也省去了原料和燃料的运输与贮存，使矿棉原棉生产成本下降到冲天炉工艺的35～40％。
文档编号C03C13/00GK87102124SQ87102124
公开日1988年10月12日 申请日期1987年3月25日
发明者姚鼎文, 王昌惠 申请人:湖北省化学研究所, 南京玻璃纤维研究设计院二所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan