[发明专利]制造矿物棉的方法和装置

说明书

本发明为一种制造矿物棉的方法，在此方法中矿物原料被放入熔炉，最好是冲天炉中进行加热，直至熔融的矿物集聚在熔炉的底部，然后熔融的矿物由熔炉中放出，被进一步加热且经至少一个引流槽进入喷丝机，将矿物制成纤维状。本发明还涉及到一种制造矿物棉的装置，该装置由进给机构，熔炉，最好是冲天炉，由引流槽构成的传送机构，辅助加热装置及喷丝机组成。进给机构的作用为将矿物原料送入熔炉，熔炉则用以将矿物加热熔融，传送机构的功能为将熔融的矿物由熔炉传送到喷丝机，辅助加热装置的作用是在熔融的矿物被送入喷丝机前对其作进一步加热，而喷丝机的功能则是将矿物制成纤维状。

在生产矿物棉的过程中，重要的是被送入喷丝机的矿物须是匀质的，这就要求熔化必须精确地在一定的温度，粘度和混合比例下进行，从而保证在喷丝机中生成一定长度与粗细的纤维，在实践中为了得到均匀的熔融物采用了大小和成分均匀的原料，从而使得熔融物的粘度取决于温度，而熔融物的温度则尽量保持恒定。

在矿物棉生产中最常用的冲天炉实际上并不能均匀的熔化原料，这部分是由于熔融物在被放出炉前平均只在炉底停留二分钟，因此，虽然冲天炉在顺利生产矿物棉的过程中是需要的，但不可能在其中得到均匀的熔融物，在本方法中由于必须间断地进行所谓出铁并且由于熔融矿物质在冲天炉和喷丝机之间的引流槽中流动时的冷却现象，使得在熔融过程中保持恒温变得更加困难。这种冷却阻碍着熔融矿物生成纤维。

冲天炉中流出的熔融物的温度对于含有大约60%Al₂O₃+SiO₂的原料来说通常大致为1400至1500℃。正常情况下，温度在1460℃左右对于纺丝来说是最适宜的。

众所周知，通常不是将原料立即加热到正确的加工温度，而是采用首先将原料加热到较低的温度如1400～1460℃，然后用进一步加热的方法将温度提高到所需的加工温度，因后者较为简便易行。后者借助于例如具有油或气加热器的中间容器对熔融物主要通过火焰辐射的方式进一步加热。但无论用什么方式，这类中间容器必须具有若干平方米的热传导表面以保证能在一小时之内将5吨的熔融物的温度提高100℃。

FI专利申请2493/68公布了利用一个位于喷丝机和矿物熔化的熔炉之间的中间容器，此中间容器包括一个电弧炉，其作用是消除矿物成分上的差异，这种中间容器的一个问题是必须有较大的容量以便对熔融矿物质成分差异进行补偿，但大的容量意味着与外界接触面积的增大，在实践中将引起很大的热量损失。因此，这种中间容器制造与使用均是昂贵的。又因为这种中间容器借助于普通的电弧炉加热，这就不能保证对进入喷丝机的熔融物的温度足够迅速地加以调整以保持温度恒定，而恒定的温度正是高质量的矿物棉生产所必需的。

FI专利说明书41435公布了矿物棉的一种生产方法。这种方法利用一个容积数倍于熔化炉的槽型感应电炉作为中间容器，这种槽型电炉利用可使熔融矿物混合的感应装置进行加热。在实践中，这种工艺具有与FI专利申请2943/68中公布的设备同样的问题。

SE专利说明书8504074-9，专利公告号451714，描述了一种燃烧器，其作用是阻止原料在冲天炉与喷丝机之间的引流槽里固化与沉积。这种加热熔融矿物的燃烧器安置于引流槽的开口部。

FI专利申请880135公布了另一种矿物棉的生产方法。这种方法采用了竖式炉，利用等离子对矿物加热。因为等离子加热的作用仅限于竖式炉中，炉中局部的高温引起了下述问题：首先，假如由于进入的矿物质的成分和物理性质（大小与形状）有较大变化时需要迅速调整温度，尽管采用了等离子加热仍不能充分迅速地对熔融的矿物的温度进行调整。其次，炉中形成了大量的氧化氮，而这从环境保护的角度是不希望的和/或不允许的，因此此种方法需要一套昂贵的气体净化装置。第三，此方法不能使矿物原料中含有的氧化铁充分还原。

本发明解决了上述矿物棉生产工艺中存在的问题，特别是在利用冲天炉生产的过程中出现的问题，是一种经济地生产高质量的矿物棉的方法和设备，本方法的主要特点在于：所述的进一步加热是利用电等离子对熔融矿物进行的，这种等离子加热是当熔融的矿物在引流槽中流动时进行的，以达到对熔融的矿物质的温度迅速调节和保证熔融的材料恒温进入喷丝机，本发明的装置的特点为辅助加热装置是由装于引流槽的等离子加热装置构成的，以便对在引流槽中流动的熔融矿物进行加热。

本发明是基于如下构思，即在熔融原料即将进入喷丝机以前利用电等离子迅速加热。