專利名稱:旋風爐液態(tài)渣直接制礦棉的制作方法
本發(fā)明是關于用旋風爐制造礦棉的方法。所敘述的方法是用旋風爐代替沖天爐生產(chǎn)礦棉。合理調(diào)節(jié)旋風爐工況參數(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)明對燃煤動力旋風爐液態(tài)渣直接生產(chǎn)礦棉最為有利，可以利用旋風爐熔融廢渣生產(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〕。沖天爐用來熔化強度較高的塊料，池窯用來熔化強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)，預熱后進入熔化段，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、活動流槽到達離心機制成礦棉。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。該專利用等離子體產(chǎn)生的熱量來代替冶金焦熔化原料，所有細粉都可利用。日本〔4〕認為，作為礦棉生產(chǎn)的原料高爐渣，在離開高爐時是熔融態(tài)的，冷卻后再和其他物質(zhì)混配進入沖天爐熔化，不如將其他物質(zhì)直接加入到熔融的高爐渣中，從經(jīng)濟觀點來說更為有利，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，認為可以提高熔化設備的單位生產(chǎn)力，同時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與礦物學性能。
近年來，各國礦棉生產(chǎn)動向之一是提高礦棉酸度系數(shù)MK·蘇聯(lián)對MK的要求指標是1.2～1.5，可以到1.9〔1〕，MK是礦棉化學穩(wěn)定性和耐久性的重要指標，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)提高就相應地要提高熔化溫度，增加焦炭用量，但這會使生產(chǎn)成本上升。
旋風爐是一種熱工設備〔8〕，世界各國主要將它用作發(fā)電動力設備，用它作工藝爐的研究也有報導〔7〕。
煤是旋風爐的燃料，不同的煤種，灰份的酸度系數(shù)Mk= (SiO2+Al2O3)/(Cao+Mgo) 差很大。對同一煤種，MK也有較大的波動范圍，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，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)渣的化學組成和高溫料性，酸度系數(shù)和高溫粘度大幅度下降。旋風爐未燒增鈣渣時，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組成和高溫特性，認為有可能將熔融態(tài)的增鈣渣直接生產(chǎn)礦棉，從而用旋風爐代替沖天爐。試驗證明，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，適當調(diào)節(jié)運行參數(shù)，就能使液態(tài)渣直接制成優(yōu)質(zhì)礦棉(巖棉)。附圖是電站旋風爐液態(tài)渣制造礦棉工藝流程示意圖。旋風爐出力20噸/時，旋風筒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處設有兩個二次風口③，風口高×寬＝600×100mm，彼此相距1196mm，為了便于調(diào)節(jié)燃燒，二次風口又被分為上下二段，每段都裝有風量與風速調(diào)節(jié)擋板，一次風帶著煤粉從旋流器進入旋風筒內(nèi)，兩股高速二次風從割向噴吹入爐內(nèi)，受強大動量矩的作用，爐內(nèi)氣粉強烈旋轉(zhuǎn)，充分混合，迅速燃燒，爐鏜溫度高達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，高溫煙氣從旋風筒下部經(jīng)渣欄進入捕渣管束⑦，進一步除渣后再去燃盡室⑧，過熱器⑨，空氣預熱器⑩，省煙器(11)，降溫除塵后由煙囪排入大氣。試驗證明，減少一次風量，增加二次風速，旋風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)明用旋風爐代替沖天爐，旋風爐的強化燃燒，使爐內(nèi)溫度高達1600℃以上，物料混合充分，熔體均勻，用旋風爐熔化原料，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%。
實例一本實例是用旋風爐水淬?；稍锖笤谌嚯娀t中回熔，再用噴吹法制成礦棉的例子。是旋風爐液態(tài)渣直接制成礦棉的模擬例子。
旋風爐出力75噸/時，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，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>實例二本實例是用小型旋風爐直接制造礦棉的例子。試驗用旋風爐出力20噸/時，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℃，一次風風壓5-60mm水柱，風溫380℃，二次風壓250～350mm水柱，風溫380℃，總風壓700～740mm水柱，混合料投料量4.17噸/時，熔渣量1.4噸/時，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孔噴吹頭對準熔體，壓縮空氣表壓6kg/cm2，風量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〔1〕“礦物纖維生產(chǎn)及應用”上冊-南京玻璃纖維研究設計院杜壽全譯1986年6月〔2〕“礦物纖維保溫材料選集”-南京玻璃纖維研究設計院技術(shù)情報室〔3〕世界?？?2/00460“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〕“旋風爐制鈣鎂磷肥調(diào)查研究報告”-上海化工研究院1966年3月〔8〕“論我國液態(tài)爐的發(fā)展”-何佩敖第一機械工業(yè)部1984年
權(quán)利要求
1.一種旋風爐制造礦棉的方法，其特征是調(diào)節(jié)旋風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入旋風爐。
專利摘要
本發(fā)明是關于用旋風爐制造礦棉的方法。所敘述的方法是用旋風爐代替沖天爐生產(chǎn)礦棉。合理調(diào)節(jié)旋風爐工況參數(shù)和燃料配比，使其渣的組成符合礦棉成棉條件。本發(fā)明對燃煤動力旋風爐液態(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:湖北省化學研究所, 南京玻璃纖維研究設計院二所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan