[发明专利]一种以冶金渣为原料生产矿物纤维的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于废弃物资源领域，具体涉及一种利用蓄热式熔化炉以冶金渣为原料生产矿物纤维的方法及系统。

背景技术

冶金渣是当下一种大宗的废弃物资源，目前由于技术所限，绝大部分的冶金渣堆弃在尾渣坝内而未得到利用。冶金渣的主要成分为SiO₂、CaO和Al₂O₃。

矿物纤维是一种无机纤维，具有保温、隔热、阻燃等特点，是一种优良的建筑材料。天然的矿物纤维储量极少，目前绝大多数的矿物纤维是采用不同的天然矿物通过配比调整化学成分生产的。开采天然矿物需要付出开采成本和环境破坏等代价。由于冶金渣的化学成分与矿物纤维的化学成分类似，因此利用冶金渣生产矿物纤维在理论上是可行的。利用冶金渣来代替天然矿物生产矿物纤维具有巨大的优势。

此外，现有矿物纤维制备工艺使用的传统的熔炼炉存在能耗高的缺点，且未考虑回收纤维显热的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以冶金渣为原料生产矿物纤维的方法，解决目前冶金渣难以处理及现有矿物纤维制备工艺能耗高的问题。

本发明提供的利用蓄热式熔化炉以冶金渣为原料生产矿物纤维的方法包括如下步骤：

准备冶金渣和添加剂，所述添加剂包括粉煤灰和/或生石灰；

将所述冶金渣和所述添加剂混合均匀后磨细，得到混合粉料；

将所述混合粉料送入蓄热式熔化炉内熔融，并保温，得到内部成分均一的液态渣；

调整所述液态渣的温度至1000-1450℃；

将调温后的液态渣送入制丝设备中制丝，得到高温矿物纤维；

将所述高温矿物纤维送入显热回收装置中回收热量，得到低温矿物纤维。

在本发明的一个实施方案中，采用空气与所述高温矿物纤维换热，将得到的热空气送入所述蓄热式熔化炉的蓄热炉中预热燃料和助燃风。

在本发明的一个实施方案中，蓄热式熔化炉会排出热烟气，将所述热烟气送入所述蓄热式熔化炉的蓄热炉中预热燃料和助燃风。

在本发明的一个实施方案中，所述液体渣中的SiO₂的含量为10-70wt％。

在本发明的一个实施方案中，所述液体渣中的CaO的含量为1-50wt％。

在本发明的一个实施方案中，所述液体渣中的Al₂O₃的含量为10-60wt％。

在本发明的一个实施方案中，所述液体渣中的MgO的含量为10-50wt％。

在本发明的一个实施方案中，所述蓄热式熔化炉的加热温度为1200-1800℃。

在本发明的一个实施方案中，所述混合粉料在蓄热式熔化炉内熔融后保温的时间为30-60min。

在本发明的一个实施方案中，所述混合粉料的粒径≤75μm。

本发明还提供了一种利用上述方法以冶金渣为原料生产矿物纤维的系统，包括：

细磨机，具有冶金渣入口、添加剂入口和混合粉料出口；

蓄热式熔化炉，包括熔化炉和蓄热炉，所述熔化炉具有混合粉料入口、高温液态渣出口和高温烟气出口，所述蓄热炉具有燃料入口和助燃风入口，所述混合粉料入口与所述细磨机的混合粉料出口相连；

中间罐，具有高温液态渣入口和调温液态渣出口，所述高温液态渣入口与所述蓄热式熔化炉的高温液态渣出口相连；

制丝设备，具有调温液态渣入口和高温矿物纤维出口，所述调温液态渣入口与所述中间罐的调温液态渣出口相连；

显热回收装置，具有高温矿物纤维入口和低温矿物纤维出口。本发明利用废弃的冶金渣生产矿物纤维，既提高了冶金渣的利用价值，又解决了环境污染问题。

本发明采用蓄热式熔化炉熔融冶金渣，蓄热式熔化炉采用燃气加热。冶金渣中含有金属氧化物，若采用电炉熔化，由于电炉中的石墨电极的作用，电炉内的气氛是还原性气氛，会造成冶金渣中的金属氧化物被还原为单质金属，致使难以获得矿物纤维或获得的矿物纤维过短。而蓄热式熔化炉的内部气氛为氧化性气氛，不会导致金属氧化物被还原。此外，电炉熔化时会预先形成金属熔池，靠石墨电极与金属熔池间起弧发热，金属熔池的存在会导致在制丝过程中形成金属夹杂，影响矿物纤维的生成，而燃气炉则不会产生这些问题。

此外，冶金渣来源广泛、成本低廉，而且蓄热式熔化炉燃料消耗少、节约能源，因此本发明制得的矿物纤维的生产成本低。

本发明还回收了系统产生的显热，能量消耗少。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种以冶金渣为原料生产矿物纤维的工艺流程图；