岩棉生产的节能新工艺

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岩棉生产的节能新工艺
我国的矿棉生产,近儿年开始迅速发展起来,自1983年北京新型建筑材料厂引进瑞典生产线投产以后,在短短的三年多,全国已有矿棉厂100余家,生产能力近二十万吨,矿棉类材料的优异节能效果逐步被人们所认识。
一、冲天炉的问题所在
矿棉的生产,无论在国内还是国外,普遍采用冲天炉熔化,离心机成棉工艺,原料是高炉渣,辅加玄武岩、辉绿岩等助熔剂。冲天炉工艺的最大不足是耗费燃料,而标准燃料是冶金焦,每吨原棉耗冶金焦400公斤以上。冶金焦在钢铁工业中是作为优质还原剂使用的,在冲天炉中仅仅作为燃料,在冶金焦紧缺的情况下,不少矿棉厂用土焦代替冶金焦,土焦不能使原料达到必须的高温,需要多加助熔剂才能使原料充分熔化,结果又使熔体中Ca0MgO的含量上升,使酸度系数Mx相应下降,MK与化学组份间的关系是
Sio2+Ale O3
Mx=
Ca0+Mgo M:与纤维的化学稳定性,耐久性等直接有关,Mx<1.2是矿棉,Mx>1.2是岩棉,岩棉的性能优于矿棉。世界上发展矿棉的趋势之一,就是提高熔体的酸度系数,一般认为Mx>
1.4就可制得优质岩棉,苏联的矿棉标准要求Mk=1.2~1.5也可制1.8。在冲天炉工艺中,欲提高熔体酸度系数,就相应地要求使用高质量的冶金焦,每吨岩棉耗焦炭达650公斤,可以说,冲天炉工艺熔化原料,酸度系数的提高受到一定限制。我国矿棉的酸度系数大部分在
1.0-1.1之间,其主要原因就是土焦代替冶金焦的结果。冲天炉的另一个缺点是投料方法为间歇式,即燃料与原料间隔式从炉顶投入炉内,粉尘污染较严重,虽然国外有用封闭式投料的,但绝大多数冲天炉仍然是间歇式,冲天炉要求的燃料和原料必须是块状的,因而高炉渣,玄武岩等均需破碎筛分、运输、贮存,冲天炉块料的要求使工业上大量的粉状和粒状废渣不便利用,除非将它们制成团块,这又要投入更多的资金,消耗更多的能量,增加了矿棉的生产成本。
二、旋风炉熔融增钙渣的研究在工业生产中,无时无刻地排放着大量的熔融态的废渣,燃煤动力旋风炉熔融渣就是其中的例子之一。
燃煤动力旋风炉的使用已有五十多年的历史,它作为热工设备主要用于发电,是火力电站的主体设备之一,在工厂中,也常用它作发电供汽两用炉,国内外旋风炉排渣方式均采用水汽急冷,使熔渣变为粒化渣,国外的研究表明,水的温度在60-70℃较好,水流速度是25米
/秒,每吨熔潼需水量为8~l4m3粒化渣在国外主要用于填矿,填海,铺路或处理后作水泥的掺合料,据不完全统计,我国液态排渣的旋风炉仅电厂就有30余台,加上工厂自备电站旋风炉共60台以上,每年排出熔渣约150万吨,近年来,我国在燃料煤中掺加含钙物质,例如石灰石、石灰等等,使熔渣变成300-400号水泥的填料,1982年,在湖北省科委的领导下,湖北省化学所,武昌电厂,湖北电力试验研究所,武汉锅炉厂等单位联合进行了旋风炉烧增钙渣试验,试验表明,煤掺加石灰石或石灰后的混合料的发热量大于3500Col/Kg,挥发份大于10%,就能使旋风炉正常燃烧,而混合料的灰熔点石只要低于1380℃,则熔渣就能顺利排出,为了保护前置炉和燃尽室的高铝矾土炉衬,要求灰份余碱度小于1,是微酸性即:
CaO+MgO R=-
s502+Ak0-51我国在烧增钙渣方面摸索出一套经验,技术上是成熟的。从表l可见,增钙渣的化学成份和酸度系数已经达到岩棉成棉要求,作者对湖北河南两省的9台旋风炉液态渣进行调查,其结果与表
·1所列酸度系数范围基本吻合,只有大冶电厂因烧劣质煤增钙比例小使灰份酸度系数高于5,但对旋风炉来说,灰份酸度系数是可调的,为了在发电的同时生产岩棉,只要适当选择混合料配方,按烧增钙渣的运行参数操作就可以实现。
岩棉生产的节能新工艺
旋风炉是一种高效率热工设备,煤粉或混合料在炉膛内高速旋转,强化燃烧、炉内温度高达1600℃以上,灰份被熔化成液态,受离心力的作用,熔态渣被打在旋风炉周围的水冷壁上,形成渣膜,顺壁而下,到炉底的渣口排出,液态渣出炉温度一般在1400℃以上,完全符合岩棉成棉的要求。
三、旋风炉熔融增钙渣直接制造岩棉的研究
我国旋风炉烧增钙渣虽然已将废渣作为水泥的填充料,这样并未充分发挥增钙渣的经济效益,而且温度高达1400℃的熔体所携带的热能全部浪费,在矿棉和岩棉的生产中,都要用优质冶金焦去熔化原料,作者认为,旋风炉增钙熔融渣已经具备了岩棉成棉熔体的要求,酸度系数已达到并超过了国际上公认的最佳酸度系数l.4,将旋风炉增钙熔融渣不去水淬而直接导入成棉设备,例如离心机,喷头等,就能制造出优质岩棉,1980年用武昌电厂的增钙渣进行了成棉模拟试验,并于1981年获得成功,制得了白色岩棉。
1987年,湖北省化学所又与南京玻璃纤维研究设计院第二研究所和湖北新洲化肥厂联合进行了20T/H旋风炉液态增钙渣生产岩棉的试验,规模为50T/Y,试验流程图见51页。
煤与增钙料经粉碎后从混料粉仑进入旋风筒山②是旋流燃烧器,③是二个三次风口,两股高速二次风从割向进入炉内,炉内混料进一步充分混合,高速旋转,迅速燃烧,熔融态灰份顺壁而下到渣栏,)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(,进一步除渣后再去燃尽室③,过热器@空气预热器),省烟器,除尘降温后由烟囱排入大气液态渣从渣口⑤流出,到秘流分流盘(⑥,再去喷吹成棉,不需要的流股仍然流入水淬池水淬。
试验所获得的岩棉外观呈浅绿色,有光泽。旋风炉增钙熔融渣直接制造岩棉最突出的优点是节能,全国有液态排渣炉60台以上,每台排出液态渣150万吨以上,几乎全部采用水淬方式处理,热能没有得到利用,按100万吨熔体全部水淬计算,损失的热量为3.38×107万大卡,1990年,我国矿棉和岩棉总产量预计的造渣料、耐火材料、铁合金等。它们的能值也很高。因此,钢锭或连铸坯作为钢铁生产的中间产品和炼钢工序的产品,其完全能耗(以前曾提过累计能耗),即炼钢所直接消耗的工序能耗与各原材料的载能量即间接能耗之总和是很高的,约占吨钢综合能耗的70%以上。

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