[发明专利]一种利用高炉熔渣直接喷吹制备无机纤维的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高炉熔渣直接成纤的方法，属于无机非金属材料制备领域。 

背景技术：

高炉渣是钢铁冶炼过程的主要副产品，每生产1吨生铁可产生300～350kg的高炉渣，出渣温度达1400℃以上，每吨渣含有相当于60kg标准煤的热量。目前我国主要是把热熔渣直接水淬制粒，用于生产水泥和混凝土；其次是生产矿渣骨料，少量高炉渣经再熔化等工序生产膨珠和矿渣棉，综合利用率在85％左右。 

二十世纪五六十年代，我国就开始对高炉渣制备矿渣棉技术进行研究，但是当时是采用的是冷却以后的高炉渣，热态高炉渣所含60kg标准煤/t渣的热量大量散失，而在生产矿渣棉时还需要等当量的焦炭燃烧加热，能源消耗存在严重缺陷。另外从生产工艺角度来说，目前大多数生产企业多采取多辊离心吹制法，特点是产品产量大、质量较好、制取的纤维细长，但存在着熔渣成纤系统设备复杂、能耗高、需要通水冷却等缺点。 

由于现有高炉渣制备矿渣棉方法在能源消耗、制备工艺等方面存在不合理性，近年来国内外学者和企业开始对直接利用熔融高炉渣来生产矿渣棉技术进行探索研究，大连环保设计研究院2001年提出了利用高炉熔渣显热一步法生产矿渣棉的技术，对熔体温度控制和调质处理、熔体均化和矿渣棉质量控制等技术进行了相关研究。 

日本JFE对直接使用热态熔融高炉渣为主要原料制取岩棉的技术进行了研发，在熔融高炉渣中加入玄武岩和其它矿物，采用离心力、压缩空气喷吹等方法制成平均直径为3～5μm的人造矿物纤维。这种方法不仅可以有效回收高炉液态渣显热，而且生产的矿渣棉具有传统冲天炉矿渣棉的优点，显著降低了矿渣棉生产成本，具有较好的经济效益。 

对国内的矿棉生产及熔渣直接成纤相关专利进行检索，结果如下：专利技术(CN1031216A)是针对黄磷熔渣的直接成纤技术，专利技术(CN86104347A)是针对旋风炉熔渣生产矿棉，专利技术(CN101293731A)是针对镍铁熔渣生产矿棉，专利技术(CN102180593A)采用等离子气化炉处理固体废弃物生产矿棉的方法。由此可见，这些专利主要是利用不同种类的、与岩棉化学成分相近的高温熔渣制备矿棉的技术。专利技术(CN1418834A、CN101704631A、CN101792255A、CN102276142A、CN102745892A、CN103145342A、CN101289274A、CN102531375A)针对工业炉熔渣(包括普通铁矿冶炼形成的高炉渣、钒钛磁铁矿冶炼后形成的含钛高炉渣)提出了利用其显热，采用一步法制备矿棉的思路，主要包括如下方面的工作：向熔渣中加入适当辅助原料进行调质，辅助原料主要是含有二氧化硅、氧化铝等酸性氧化物的铁尾矿、粉煤灰等，调质剂的加入方式包括粉状或是熔化成液态形式，调质过程中主要采用烧嘴燃烧气体燃料进行补充热量，调制后炉渣采用离心甩丝法或多孔喷丝机成纤，但离心甩丝法、多辊离心吹制法一般需要设置三到四组金属辊，成纤过程中渣流直接浇注到金属辊表面，每个辊子由一个电机单独驱动，在辊子高速旋转过程中将熔渣冷却 并拉制成直径很小的矿棉纤维，为了保证熔渣能够成纤，需要系统设置每个辊子直径、相对位置、转速，同时还要通冷却水对辊子进行冷却以延长辊子寿命，而且设备复杂、能耗高，对操作人员技术要求高，但为了生产高质量矿物棉，目前多数企业仍采用这种方法。另外，由于调质过程处理炉渣量的大小不同，所需时间也各不一样，上述现有的调质方法在实际应用过程中，调质系统与熔渣成纤装置之间工艺布置采用的是一对一的生产组织方式，生产过程呈间断式，没有充分发挥熔渣成纤装置的生产能力。 

发明内容：

本发明要解决的技术问题是高炉熔渣制备矿棉纤维的生产过程与高炉出渣在工序的衔接上不匹配，通过设置一个摆动流嘴、两套调质系统、一套直接喷吹成纤装置，在高炉出渣过程中，通过摆动流嘴实现两套调质系统交替操作，保证后续成纤装置连续工作，最大限度发挥设备的生产能力。在成纤工序，采用超音速复合喷吹装置代替传统的离心甩丝、多辊喷吹装置，具有设备结构简单，对操作人员技术要求低、能耗低、不需要通冷却水冷却等优点。 

本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 

一种利用高炉熔渣直接喷吹制备无机纤维的方法，设置两套调质系统，从高炉出来的熔渣通过摆动流嘴分别进入两套调质系统，通过摆动流嘴实现两套调质系统的交替工作，保证调质系统与直接喷吹装置的生产过程呈连续状态，具体包括如下工序的步骤：