[实用新型]一种粒状棉制备系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿棉生产领域，具体涉及一种利用高炉热态熔渣为原料的粒状棉制备系统。 

背景技术

矿棉是利用工业废料矿渣(高炉矿渣等)为主要原料，矿渣经熔化、调质后的合格熔体（1400～1500度）导入离心机内，并落在离心辊表面上，从而在高速离心辊产生的离心力的作用下被甩制成矿棉纤维；同时配合离心机内的风环喷出的高速气流将矿棉纤维吹入集棉机内（风环喷出的高速气流在离心辊轴向上，沿离心辊表面高速流动）。集棉机内的矿棉纤维在负压风抽吸作用下聚集在集棉机网带上形成矿棉毡。矿棉具有质轻、导热系数小、不燃烧、防蛀、价廉、耐腐蚀、化学稳定性好、吸声性能好等特点，因而在建筑物的填充绝热、吸声、隔声及各种热力设备填充隔热等方面有大量的应用。 

矿棉传统制作工艺为冲天炉工艺。 冲天炉的工作过程为：先将一定量的煤炭装入炉内作为底焦，它的高度一般在一米以上。点火后，将底焦加至规定高度，从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。在冲天炉内，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应 3个重要过程。 

传统冲天炉工艺的制备过程中生产一吨矿棉制品平均需要消耗能源约550公斤标准煤（包括焦、电等）。能耗费用占工厂成本的30%以上，致使矿棉制品的销售价格高居不下，一般都在2500-3200元/吨以上，成为矿棉制品难以进入建筑市场最为突出的瓶颈问题之一。欲降低矿棉制品的销售价格的关键之一是降低其能耗。虽然通过在传统工艺上采用一些新技术（如加热送风、富氧送风等）也能达到节能的目的，但降耗的幅度有限。 

而高炉热态熔渣本身具有很高的温度(1400-1600℃)，其平均热焓约为1670MJ/t，属于高品质的余热资源，具有很高的回收价值。由于高炉熔渣用途很广，因此熔渣能量的回收原则是不仅要回收其余热资源，而且要便于炉渣的再利用，在充分利用废渣显热的同时，生产出矿棉、矿渣微晶玻璃等具有较高附加值的建材产品；但目前，国内外高炉熔渣多以水淬法为主，热量无法回收利用。因此，采用高炉热态熔渣直接制备矿棉有利于解决上述技术领域中各自存在的问题，实现了矿棉制备过程中的节能降耗和高炉热态熔渣热量再利用的有机统一，充分利用了高炉热态熔渣的热量，是当今研究的热点技术之一。 

另一方面，离心机也是矿棉生产过程中的关键设备，它是决定矿棉产量和质量的重要因素，目前矿棉生产过程中较为成熟、先进的离心机是四辊离心机，其离心辊为四个，包括自上而下依次分布的一号离心辊、二号离心辊、三号离心辊和四号离心辊。各离心辊外侧布置风环，将被高速离心辊被甩制成的矿棉纤维吹入集棉机内。目前的用于生产矿棉的离心机的离心辊的外表面均为光滑的圆弧面；由于离心辊的外表面为光滑的圆弧面，当熔体落在离心辊的外表面上后，熔体位于离心辊表面上，并且熔体与离心辊的外表面之间的附着力不佳，这使得附着在离心辊表面上的部分熔体容易被风环喷出的高速气流直接吹离，而被吹离的熔体与离心辊分离后将快速冷却、硬化形成渣球，而无法在高速离心辊产生的离心力作用下被甩制成矿棉纤维，因而导致离心机的成纤率降低（目前离心机的成纤率通常在60%至70%之间）。更重要的是，由于离心辊的外表面为光滑的圆弧面，这不仅使得熔体与离心辊的外表面之间的附着力不佳，而且附着在离心辊表面上的熔体将连成一片，因而在高速离心辊产生的离心力作用下，附着在离心辊表面上的熔体容易被甩出，且被甩出的熔体颗粒偏大、均一性不佳，造成离心辊甩制得到的矿棉纤维粗而短（纤维直径大、纤维长度短，目前离心机制得的矿棉纤维的平均直径通常在9微米以下），影响矿棉品质。 

例如，中国专利公开号CN103787574A，公开日2014年5月14日，实用新型创造的名称为一种用于岩棉生产的直联式四辊离心机，包括四个离心辊、电机和喷胶装置。该申请案的离心辊的外表面同样为光滑的圆弧面，其同样存在上述不足。