[发明专利]一种利用黄磷电炉渣在高温熔融下制作晶镁棉的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及黄磷电炉渣为原料进行新产品、新工艺的制作方法及其装置，具体涉及一种利用黄磷电炉渣在高温熔融下制作晶镁棉的方法及其装置，属于废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

为保护矿产资源，维持生态平衡，实现良性循环，世界工业发达国家的资源综合利用近年来有很大的进展。近二十年来，我国加强了对矿产资源综合利用工作的宏观管理，明确了方针，制定了有关政策法规，但同世界工业发达国家相比，我国在资源综合利用方面还存在一定差距，资源综合利用率低于30%，工业固体废物利用率约25%。

我国保温材料目前市场上采用的原料，如：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、矿渣棉、超细玻璃棉、微孔硅酸钙等产品，这些产品主要复合于现有的建筑材料中起到防火作用。无论是产品品种、规格还是质量、技术方面，都不能够满足国家经济建设的需要。矿棉生产在国外始于20世纪30年代，矿棉生产工艺从蒸汽喷吹法，发展了平衡喷吹法、立式喷吹法、盘式离心法、辊式离心法、冲天炉熔制、四辊离心成纤、沉降集棉等。上世纪80年代，在改进熔制、成纤机制及由三角网带集棉、摆锤铺毡替代沉降集棉技术的基础上，又发展了摆锤法生产工艺。在与普通法工艺生产消耗基本相同的条件下，摆锤法能生产出纤维长而细、渣球少、高弹性、高强度、低密度、手感好的优质制品，并改善了普通法矿棉制品分层的现象。上世纪90年代，以新概念的高级摆锤法技术，生产出纤维更长而细，渣球含量更少，纤维三维分布，使它在相同绝热效果和相同抗压强度要求下制品容重仅为普通法制品的60%，而且使生产复合板工艺简化，降低了复合板的生产成本的优质结构棉，改善其施工性和与其它建筑材料的结合性，这将能够方便地应用于建筑行业。以上所有的生产矿棉的原料，都来源于矿石，原矿棉制品生产量为：2000年45万t，2006年70万t，2009年85万t，2012年120万t，矿棉的需求日益增大，但矿山日益贫乏的中国，利用工业固废制造矿棉是矿棉生产的发展趋势。

黄磷渣是热法磷酸生产工艺中排放的工业废渣，电炉制磷副产物炉渣（简称磷炉渣），每生产1t黄磷产品副产熔融磷炉渣8～10t，副产磷炉尾气2800～4500Nm³/t。磷炉渣化学组成为：w(CaO) 45%～52%，w (SiO₂) 34%～43%，w(Al₂O₃) 2%～8%，w(Fe₂O₃) 0. 2%～1.0%，w(P₂O₅) 0.8%～3.5%，w(F) 1%～3%，w(MgO) 1%～5%，w(SiO₂/CaO) 70%～88%，黄磷炉渣中硅、钙主要以CaO·SiO₂、3CaO·2SiO₂和2CaO·SiO₂等形式存在；磷炉废气主要成分为： CO(v/v) 76～92%，CO₂(v/v)0.8～3.6%，O₂(v/v)0.5～0.4％，N₂(v/v)2.7～48.6％，H₂(v/v) 0.02～1.2％，CH₄(v/v) 0～0.20％，P₄ 40～92.66(mg/Nm³)。

根据我国黄磷的生产能力及产品量，黄磷企业实际年产出黄磷炉渣600～750万t，其中云南省年产出黄磷炉渣300～400万t。目前，黄磷炉渣的利用，先将熔融状态的磷炉渣（温度高达1350～1550℃），用大量冷水进行水淬后用车拉走，再用于生产农用硅钙肥、水泥、混凝土、磷渣砖及瓷质砖，有效利用率约为10%。冷却吨磷炉渣需要吨水量3t/t，同时产生200Kg/t水蒸气+酸气，排入大气，在此过程中需要大量的人力来处理水萃渣，浪费较多的水资源；且产品品质较低，且用量有限。黄磷尾气由于含有P、S、As、F等有毒有害杂质，利用率不足30%，其余用火炬燃烧后排入大气。黄磷炉渣大部分以废渣堆积，既浪费资源，又污染环境，成为了黄磷行业的可持续发展的制约因素。

发明内容

为解决矿棉的需求日益增大、黄磷炉渣堆积且难以综合利用等问题，本发明提供一种利用黄磷电炉渣在高温熔融下制作晶镁棉的方法及其装置，发明了充分利用黄磷炉渣（热法黄磷生产工艺中排放的工业废渣）和黄磷尾气（热法黄磷生产副产的废气）同时作为原料，进行一种性能优异的晶镁矿棉的生产。

本发明通过下列技术方案实现：一种利用黄磷电炉渣在高温熔融下制作晶镁棉的方法，经过下列各步骤：