本发明属于矿棉、岩棉的制备领域，具体来说，涉及一种利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置。
技术背景
资源、环境、能源和人口的协调发展是当今世界的重大社会问题。资源短缺和环境承载能力脆弱，是制约我国经济发展的两大瓶颈。目前，我国工业废弃物排放总量已达30多亿吨。在2015年，仅冶金行业产生的废渣就达2亿多吨。冶金工业的主要固体废弃物中，高炉渣为铁产量的25%～50％，钢渣为钢产量的12%～20％。以我国年产钢铁2亿吨计，每年将产生5000万～1亿吨高炉渣和1000～2000万吨转炉渣。这些废渣除少部分作路基和生产简单建筑材料外，大部分作为固体废弃物被堆置或填埋。另外，高炉渣在与铁渣分离时仍具有1450℃以上的高温，每公斤热炉渣含有800-1200千焦的热量，在当作废渣排放时被高压冷却水淬冷、分散，浪费大量的热量，又增加了很多高压循环水的运营成本。其实，这些废渣蕴含着极大的利用价值。
节能减排已是我国发展的基本国策。据统计，目前我国建筑运行的能耗约占社会总能耗的30%。随着我国城镇化建设的不断加快，城市高楼不断增多，建筑保温节能的任务更加繁重。矿棉、玻璃棉、岩棉保温板是无机纤维保温材料，符合国家对建筑外墙保温材料的要求。利用矿渣生产矿棉已经形成一个稳定的市场，但目前大多是使用冷却后的炉渣进行生产矿棉的。而直接利用高温热熔炉渣还存在很多技术上的难题。目前仅有个别钢铁厂试验用电熔法利用热熔渣生产矿棉，但仍无法控制其液面的波动、成分不稳定并且存在产品质量不稳定、综合成本高等问题。
技术实现要素：
技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，可高效率利用粉末冶金高炉排放的高温热熔炉渣，并对其进行调质处理，可生产岩棉、矿棉，生产过程中可以有效控制液面波动，生产出成分稳定的矿棉或岩棉。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用一种利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，该窑炉装置包括热流渣沟、主加料装置、混料装置、电极组件、窑炉、燃烧装置、鼓泡装置和料道，其中，热流渣沟一端与窑炉进料口连接，混料装置位于窑炉内侧，且与窑炉进料口连通；混料装置的出口与窑炉内腔连通；主加料装置固定连接在窑炉主进料口上；燃烧装置连接在窑炉的壁面上；电极组件固定连接在窑炉的底部；鼓泡装置固定连接在窑炉的底部；料道位于窑炉外侧，且料道的一端与窑炉出料口连接。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括流量监测装置，所述流量监测装置连接在热流渣沟中，且靠近窑炉进料口；流量监测装置用于监测从热流渣沟流入窑炉的高温热炉渣量。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括第一流量控制闸板，所述第一流量控制闸板连接在热流渣沟中；所述第一流量控制闸板用于控制热流渣的流动。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括第二流量控制闸板，所述第二流量控制闸板连接在料道的出料端；所述第二流量控制闸板用于控制出料量。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括液位计，所述液位计连接在料道中；液位计用于测量液面波动。
作为优选例，所述热流渣沟中的热流渣为粉末冶金高炉排放的热熔渣。
作为优选例，所述窑炉的面积大于或等于20平方米。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括辅助加料装置，辅助加料装置与窑炉辅助进料口连接；所述辅助加料装置分布在主加料装置的两侧；所述主加料装置和所述辅助加料装置中添加的调质料均为含氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化钾、氧化钠、氟化钙中的一种或任意组合的矿物或矿渣。
作为优选例，所述燃烧装置设置在窑炉的顶部和两个侧壁上，且燃烧装置靠近窑炉的进料口。
作为优选例，所述鼓泡装置呈带状，成排布设；每排设置n个鼓泡嘴，相邻两个鼓泡嘴间隔≥5cm；n为大于等于1的整数。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明采用熔窑是直接利用高温热炉渣，而不是炉渣冷却后再投入到炉内。这有利于利用工业矿渣、尾矿，而且直接利用高温能量。采用窑炉结构，而没有采用冲天炉结构，也没有采用电熔炉结构。目前电极热工方式的电熔炉生产利用热熔渣生产矿棉，但液面波动大，液面波动达1000mm左右，而且调质料熔化不完全、熔体不均匀；容易损坏电极，电极消耗量大。本发明采用熔窑是直接利用高温热炉渣，节能、固体废弃物高附加值利用；调质均匀，能稳定熔化；鼓泡装置能进一步保障熔制的均匀性；流量闸板控制能有效控制液流的稳定性，促进产品生产的稳定性控制。使用高温火焰熔融为主，电熔融为辅助的综合加热方式，无废气排放，环保。同时，产生的废渣、废棉可再次回炉熔融再利用。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中有：热流渣沟1、主加料装置2、调质料加料装置3、混料装置4、电极组件5、窑炉6、鼓泡装置7、料道8、流量监测装置9、第二流量控制闸板10、液位计11、四辊离心机12、集棉装置13、第一流量控制闸板14。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，包括热流渣沟1、主加料装置2、混料装置4、电极组件5、窑炉6、燃烧装置、鼓泡装置7和料道8。热流渣沟1一端与窑炉6进料口连接，混料装置4位于窑炉6内侧，且与窑炉6进料口连通。混料装置4的出口与窑炉6内腔连通。主加料装置2固定连接在窑炉6主进料口上。燃烧装置连接在窑炉6的壁面上。电极组件5固定连接在窑炉6的底部。鼓泡装置7固定连接在窑炉6的底部。料道8位于窑炉6外侧，且料道8的一端与窑炉6出料口连接。燃烧装置包括燃烧器，以及纯氧助燃器或空气助燃器。燃烧器位于液流前进方向起始侧窑炉壁上，纯氧助燃器或空气助燃器与燃烧器相连通，由压力控制及流量控制装置进行调节。
以炼铁高炉为例，使用上述实施例的窑炉装置时，热流渣沟1一端与窑炉6进料口连接，热流渣沟1的另一端与炼铁高炉的排渣口连接。热流渣沟1由耐火材料砌筑或浇注而成。高温热炉渣由炼铁高炉排出后，在热流渣沟1中流动，并流向窑炉6。高温热炉渣可从炼铁高炉中直接排出，不需要经冷却处理。热炉渣通过热流渣沟1流入混料装置4中。调质料通过主加料装置2加入混料装置4中。热炉渣和调质料在混料装置4中进行混合。混料装置4的作用是将热炉渣与调质料进行初步混合，使之尽量均匀。热炉渣和调质料在混料装置4中进行混合后，从混料装置4流出至窑炉6中。当热炉渣和调质料从混料装置4流出时，在燃烧装置作用下，高温火焰进一步熔融热炉渣和调质料的混合物。同时为增加熔体的熔融、均化，在窑炉6底部设置电极组件5。电极组件5的使用增强对熔体的熔融并促进均化。
在使用时，料道8的一端与窑炉6出料口连接，料道8的另一端通过四辊离心机12与集棉装置13连接。四辊离心机12的成棉区与集棉装置13的进料口连通。
作为优选例，所述窑炉装置还包括流量监测装置9。流量监测装置9连接在热流渣沟1中，且靠近窑炉6进料口；流量监测装置9用于监测从热流渣沟1流入窑炉6的高温热炉渣量。通过流量监测装置9监测高温热炉渣量，配以合适的调质料用量。通过加入调质料，制得矿棉或岩棉。
作为优选例，所述的窑炉装置还包括第一流量控制闸板14，所述第一流量控制闸板14连接在热流渣沟1中；所述第一流量控制闸板14用于控制热流渣的流动。当窑炉6中的液面超过预设最高值时，关闭第一流量控制闸板14，停止向窑炉6中流入热炉渣。当窑炉6中的液面低于预设最低值时，启开第一流量控制闸板14，向窑炉6中流入热炉渣。
作为优选例，所述窑炉装置还包括第二流量控制闸板10。所述第二流量控制闸板10连接在料道8的出料端；所述第二流量控制闸板10用于控制出料量。通过设置第二流量控制闸板10，可以控制液面波动对生产造成的影响。当液面在预设范围内浮动时，通过控制第二流量控制闸板10的闸口大小，调节流出量基本保持一致，以生产出品质稳定的矿棉或岩棉。当液面较低时，调节第二流量控制闸板10的闸口较大；当液面较高时，调节第二流量控制闸板10的闸口较小。由于液压差的存在，使得通过调节第二流量控制闸板10的闸口大小，无论是液面较低还是较高时，从第二流量控制闸板10的流出量基本保持一致。这样，有利于生产出品质稳定的矿棉或岩棉。
作为优选例，所述窑炉装置，还包括液位计11，所述液位计11连接在料道8中；液位计11用于测量液面波动。根据液位计11的测量结果，实现对第一流量控制闸板14和第二流量控制闸板10进行调节。调节过程可以根据观察结果手动调节，也可以通过软件实现自动调节。当液位计11测量到的液位超过设定液位时，向第一流量控制闸板14发送信号，此时第一流量控制闸板14闭合，停止继续向窑炉排放热渣。当液位计11测量到的液位低于设定液位时，向第一流量控制闸板14发送信号，此时第一流量控制闸板14开启，向窑炉排放热渣。当液位计11测量到的液位位于设定液位范围内时，根据当前液位，向第二流量控制闸板10发送信号，第二流量控制闸板10根据信号调节闸口大小。当前液位越高，第二流量控制闸板10的闸口越小；当前液位越低，第二流量控制闸板10的闸口越大。
作为优选例，所述热流渣沟1中的热流渣为粉末冶金高炉排放的热熔渣。例如，炼铁、炼镍、炼锰等粉末冶金的矿渣。直接利用粉末冶金高炉排放的热熔渣，来生产矿棉或岩棉。该过程省却了冷却环节，利于节约成本，充分利用热熔渣自身热量，节能环保。
作为优选例，所述窑炉6的面积大于或等于20平方米。选择窑炉6的合适面积，可以有效降低液面的波动。本优选例中，窑炉6的面积大于或等于20平方米。
作为优选例，所述的利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉的窑炉装置，还包括辅助加料装置3，辅助加料装置3与窑炉6辅助进料口连接；所述辅助加料装置3分布在主加料装置2的两侧。所述主加料装置2和所述辅助加料装置3中添加的调质料均为含氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化钾、氧化钠、氟化钙中的一种或任意组合的矿物或矿渣。所述矿物为含氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化钛、氧化钾、氧化钠、氟化钙中的一种或任意组合的石英砂、叶蜡石、高岭土、玄武岩和铁矿石中的一种或任意组合。所述矿渣为铁矿渣、镍矿渣、硅锰矿渣、粉煤灰或煤矸石。单位时间内，主加料装置2向窑炉6中添加的调质料量较大，辅助加料装置3向窑炉6中添加的调质料量较小。通过主加料装置2和辅助加料装置3的配合使用，可以准确调节向窑炉6中添加的调质料量。
作为优选例，所述燃烧装置设置在窑炉6的顶部和两个侧壁上，且燃烧装置靠近窑炉6的进料口。本优选例中，可以设置三个燃烧装置，分别位于窑炉6的顶部和两个侧壁上。燃烧装置产生的高温火焰温度最高可达1650℃，在小于1650℃范围温度智能可控。高温火焰可以熔融热炉渣和调质料的混合物。
作为优选例，所述鼓泡装置7呈带状，成排布设；每排设置n个鼓泡嘴，相邻两个鼓泡嘴间隔≥5cm；n为大于等于1的整数。在窑炉6中设置鼓泡装置7，可以起到均化作用。鼓泡是强制翻腾，增加对流流动速度和路程，在此过程可使熔体均化效果明显增加。
本实施例的窑炉装置直接利用高温热炉渣生产矿棉或岩棉。现有技术中，高温热炉渣排放出来用高压水淬冷，之后再按常规窑炉方式进行重新加热、熔融。本实施例直接在排渣沟上接出分支，使得热炉渣直接进入窑炉，路程短、时间短、热渣温降少、热利用效率高，而且节约很多成本，综合体现出了高效率。
本实施例的窑炉装置有效控制了炉内的液面波动。本实施例的窑炉面积为20平方米以上。现有技术中窑炉的面积通常在10～20平方米。适当增加窑炉6的面积，从而有效控制炉内的液面波动幅度。这是因为同等体积的液体，当面积增加时，液体的深度就会变小，而体积有波动时，面积大的液体深度波动也会变小。另外，本实施例中还设置液位计。通过液位计对液面位置的监控测量，当达到设计高度时，立即发出信号，热炉渣及进料装置联动操作停止继续加料，防止液面的继续上升，当液面下降到一定深度时，立即发出信号，热炉渣及进料装置联动操作开启继续加料，防止液面的继续下降，以此控制液面在一定的范围内。液位计通过信号控制高温热熔渣进入窑炉6的量。本实施例中设置第二流量控制闸板10。通过第二流量控制闸板10消除液面波动对流量大小的影响。窑炉内液面的波动，必然会对出料量的大小有一定的影响，进而影响矿棉/岩棉的品质，因此在窑炉的出料口处设置有第二流量控制闸板10，当窑内液面升高时，第二流量控制闸板10适当缩小间隙；当窑内液面降低时，第二流量控制闸板10闸板适当扩大间隙，用以消除窑内液面升高或降低而影响出料量大小，是稳定生产、保证产品质量的有力保障。
本实施例的窑炉装置可实现炉内熔体的均质。本实施例在窑炉6内设置了混料装置4。流入窑炉6中的热炉渣和调质料先在混料装置4中混合。熔体在混料装置4中混合，有利于原料在窑炉的的熔融均化。然后设置多个燃烧装置和电极组件5。采用火焰与电相结合熔融方式。通过燃烧装置产生的高温火焰，使得热炉渣和调质料的混合物进一步熔化。通过电极组件5对混合物加热均匀，使得热熔体均匀。当然，除了采用火焰与电相结合熔融方式以外，还可由纯电熔融、纯火焰熔融两种方式。通过设置鼓泡装置7，实现对热熔体强制对流翻腾、增加流动速度、利于均匀。
本实施例的窑炉装置利用粉末冶金高炉高温热熔渣为主要原料，而热熔渣加入窑炉采用间歇式集中加料，而不同于普通窑炉的缓慢连续加料。由于是间歇式集中加料，液面波动较大，对出料量的影响较大，因此熔窑的熔体出料口处设置第二流量控制闸板10，闸板间隙的控制与出料量的监测联动，根据出料量控制闸板间隙的大小，以此控制出料量均匀、稳定。当液位计11测量到液面波动较大时，根据液位的高低而实时控制第二流量控制闸板10间隙的大小，以降低液面波动对出料量大小的影响。设置第二流量控制闸板10，用于控制出料量的稳定性。
本实施例的窑炉装置用于高效利用热熔渣直接生产矿棉、岩棉，废棉、渣球可全部回炉再利用，具有高效、节能、环保功效。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。