CN104986961A - 高温炉渣调质及矿渣棉生产方法 - Google Patents

Abstract

高温炉渣调质及矿渣棉生产方法，属于钢铁、镍铁、锰铁、铜等冶金技术领域。采用耐热喷枪喷吹粉煤灰、白云石、铝灰等进行调质的工艺，并使用发热剂、吹氧进行加温，且利用热渣浇入渣灌的动力学充足的条件，所使用的设备包括粉料喷吹系统和供氧系统。根据热渣的成分，喷入相应的调质剂进入熔渣，并加入铝灰等发热剂与氧气反应，再利用热渣浇入渣灌时的流动性，促进调质剂与炉渣充分混合，快速形成硅酸盐系，发热剂的加入使炉渣温度不降低，并加盖炉渣罐盖，减少热损失。从而将成分调成吹棉渣的熔渣，其温度合适，黏度1~3Pa.s。解决了炉渣难与调质剂混合，并产生温降问题，不需要熔化炉（电炉）加热二次加热，具有较高的经济效益。带顶盖的渣灌送至矿渣棉车间，行车将其运至浇注位。再用卷扬机将其倾翻，控制熔渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽。熔渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽，解决了矿渣棉生产中，罐底出熔渣方式，因渣灌液面高度不同，压力不同，渣流体量不稳问题；以及渣温降低堵塞底出熔渣喷吹槽问题。

Description

高温炉渣调质及矿渣棉生产方法

技术领域

本发明专利属于钢铁、镍铁、锰铁、铜等冶金技术领域，具体涉及的是高温炉渣的调质及矿渣棉的生产方法。

背景技术

矿渣棉是利用高炉、镍铁、锰铁、铜等冶金渣为主要原料，添加部分调质剂，经熔化后采用高速离心喷吹法等工艺制成的丝状无机纤维。主要分为三种制备方式：以专利《一种矿渣棉及其生产方法》（申请号201410696242.9）为代表的冷态高炉渣等，配加硅石等调质材料，混合均匀后投入熔化炉内加热，直至离心吹出矿渣棉；以专利《一种矿渣加工方法》（申请号201210085131.5）为代表的直接利用热态炉渣作为原料，倒入熔化炉（电炉），配加硅石等调质材料，直至离心吹出矿渣棉；以专利《利用炼铁炉渣生产矿渣棉的设备和方法》（申请号201010211387.7）为代表的直接利用热态炉渣作为原料，在渣沟倒入硅石等调质材料，经过吹氧加热化学加热或者进入均化炉电加热，直接离心吹出矿渣棉。1t高炉渣含有显热1675MJ，大致相当于57Kg标准煤燃烧放出的热量，第一种方式浪费了这部分显热，不节能。后两种方式可以直接利用炉渣显热，降低矿渣棉生产能耗。

矿渣棉是利用高炉、镍铁、锰铁、铜等冶金渣为主要原料，添加部分调质剂，经熔化后采用高速离心喷吹法等工艺制成的丝状无机纤维，主要分为三种制备方式：以专利《一种矿渣棉及其生产方法》（申请号201410696242.9）为代表的冷态高炉渣等，配加硅石等调质材料，混合均匀后投入熔化炉内加热，直至离心吹出矿渣棉；以专利《一种矿渣加工方法》（申请号201210085131.5）为代表的直接利用热态炉渣作为原料，倒入熔化炉（电炉），配加硅石等调质材料，直至离心吹出矿渣棉；以专利《利用炼铁炉渣生产矿渣棉的设备和方法》（申请号201010211387.7）为代表的直接利用热态炉渣作为原料，在渣沟倒入硅石等调质材料，经过吹氧加热化学加热或者进入均化炉电加热，直接离心吹出矿渣棉，1t高炉渣含有显热1675MJ，大致相当于57Kg标准煤燃烧放出的热量，第一种方式浪费了这部分显热，不节能，后两种方式可以直接利用炉渣显热，降低矿渣棉生产能耗。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种高温炉渣调质的方法，采用耐热喷枪喷吹粉煤灰、白云石、铝灰等进行调质的工艺，并使用发热剂、吹氧进行加温，且利用热渣浇入渣灌的动力学充足的条件，所使用的设备包括粉料喷吹系统和供氧系统，根据熔渣的成分，喷入相应的调质剂进入熔渣，并加入铝灰等发热剂与氧气反应，再利用熔渣浇入渣灌时的流动性，促进调质剂与炉渣充分混合，快速形成硅酸盐系，发热剂的加入使炉渣温度不降低，并加盖炉渣罐盖，减少热损失，从而将成分调成适合成棉的吹棉渣，其温度合适，黏度1~3Pa.s，解决了炉渣难与调质剂混合，并产生温降问题，不需要熔化炉（电炉）加热二次加热，具有较高的经济效益，该方法包括以下步骤：

炉渣成分配比计算，根据炉渣成分、可成棉炉渣成分，判别加入调质剂，调质剂可为玄武岩、白云石、SiC废料、硅石、石灰石、粉煤灰、煤渣等的一种或多种，调质剂占炉渣重量的1~30%，依据调质剂的重量，计算出其加入热炉渣的吸热量，也就是发热剂与氧气反应的放热量，从而得出发热剂的重量，氧气流量，发热剂依据炉渣变为吹棉渣所缺成分进行选取，发热剂可为AL灰、SiC废料、碳质等的一种或多种，发热剂占炉渣重量的1~30%。

炉渣进入渣灌，热炉渣通过渣沟直接流入经过烘烤后的并加顶盖的渣灌。

调质剂喷吹系统，所述的喷吹系统由气力输送装置、储料仓、计量喷吹罐、流化室、助推器、喷枪、仪表、阀门和管道组成，喷吹用的调质剂的运料运输及上料由槽车采用气力输送完成；调质剂储料仓用于储存调质剂，能存储满足1天所需的用量；计量喷吹罐用于定量稳定连续向渣灌内通过喷枪喷入调质剂，并依靠流化室、助推器对喷吹速度进行调整。

喷吹载气为氮气或压缩空气，喷吹压力0.2~0.5Mpa，喷粉速度控制在30~500Kg/min。

发热剂喷吹系统，有两种形式：一是与调质剂喷吹系统相同；二是发热剂储存在储料仓，通过称重卸料阀连续稳定直接进入溜管，溜至炉渣表面。

 氧气系统，氧气系统采用氧气调节控制回路，与发热剂喷入量匹配，氧气压力控制在0.2~1.0MPa。

 喷枪系统，喷枪设计有两种形式，一是：调质剂使用一根喷枪，外浇注耐火材料，可插入渣液面内部，发热剂使用另一根喷枪或用溜管，使其布于渣液表面，氧气使用一根喷枪，吹氧进入渣液，二是：喷枪设计成四层管结构，可满足单独吹氧、单独喷吹、同时吹氧与喷吹三种操作模式，喷吹管位于氧枪内管中，用于喷吹调质剂、发热剂，载气为压缩空气、氮气，材质为不锈钢。

 调质冶炼，当熔渣进入渣灌后，喷枪系统开始工作，将调质剂喷入熔渣内部，发热剂布于熔渣表面，并吹氧，调质剂喷入熔池中，较高的温度促进其分解，并与熔渣形成硅酸盐系，发热剂及氧气反应，放出大量的热量，保证了熔渣温度稳定，同时促进调质剂分解，伴随着熔渣浇入的动能，使熔池搅拌，提高熔渣与调质剂形成硅酸盐系的反应能力，加快调质的进行，冶炼结束前，测温取样，结束冶炼，渣灌运至矿渣棉生产车间，最终将熔渣调整为适合成棉渣的范围。

 本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述生产方法制备得到的矿渣棉。

 本发明方法采用调质后的熔渣为原料，制备矿渣棉，不仅解决了熔融炉渣与调质料混合的困难，又取消了炉渣在均化炉（电炉）等的二次加温，是实现炉渣制取矿渣棉最经济有效的方法，并且制备的矿渣棉性能优良，具体的工艺流程为：

炉渣的调制：按照上述生产方法调制出的熔渣流体，四元酸度在1.2~2.0，粘度系数1~1.3，温度1300~1450℃，黏度1-3Pa.s。

 矿渣棉的制备：盖顶盖的渣灌送至矿渣棉车间，行车将其运至浇注位，再用卷扬机将其倾翻，控制熔渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽，熔渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽，解决了矿渣棉生产中，罐底出熔渣方式，因渣灌液面高度不同，压力不同，渣流体量不稳问题；以及渣温降低堵塞底出熔渣方式的喷吹槽问题。

 然后流体经空气吹制成矿渣棉，吹出的矿渣棉纤维直径6um，渣球含量<8%，常温导热系数0.04w/m k。

附图说明

图1高温炉渣调质工艺流程图，其中，图中：1为高炉（电炉等）、2为渣沟、3为盖炉盖的渣灌、4为发热剂料仓、5为喷枪、6为金属软管、7为提升装置、8为氧气管道、9为储料仓（调质剂）、10为计量喷吹罐、11为流化室、12为槽车、13为气体及输灰管路。

具体实施方式

 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

 炉渣的调质准备：从高炉（电炉等）1炉前流出的渣铁经过渣铁分离器分离出的熔渣为1400℃左右的高温流体，高炉渣的流动性较好，酸度<1，但其成分、酸度范围、硅酸盐区均不在矿渣棉成棉要求区域（四元酸度在1.2~2.0，粘度系数1~1.3，温度1300~1450℃，黏度1-3Pa.s的熔渣称为吹棉渣），应加入酸性调质剂进行成分调整使其成为吹棉渣，根据高炉渣和吹棉渣成分差异计算，加入适量的硅石、玄武岩粉等调质，将调质剂存储在储料仓9进行存放，通过热平衡计算，计算出硅石等加入热炉渣的吸热量，也就是发热剂与氧气反应的放热量，发热剂选取SiC废料，其价格便宜，又同时能增加熔渣的SiO2含量，将其存于发热剂料仓4，镍铁炉渣的流动性较好，酸度>1，但其成分、酸度范围、硅酸盐区均不在矿渣棉吹棉渣要求区域，并且炉渣MgO偏高，AL2O3偏低，配加粉煤灰作为调质剂，AL灰作为发热剂，其它类别的炉渣均依据熔渣不同成分，调制成吹棉渣。

 炉渣的调质，渣灌预烘烤后，停于渣沟端口，渣灌上设置不需要开盖而能进入炉渣的炉盖，熔渣从渣沟流入渣灌，炉渣落差在2~6m，这么大落差使熔渣具有很大的重力势能、动能，熔渣可以在渣灌中翻、流动，此时将计量喷吹罐10里面的调质剂，通过流化室11、气体及输灰管路13，浓相输送至喷枪5，并通过提升装置7将喷枪插入熔渣内部，调质剂进行高温分解，分解出吹棉渣需求的成分，同时发热剂料仓4打开通过溜管将发热剂布于熔渣表面，打开氧气管道8吹入氧气，氧化反应的放热量用来补偿调质剂分解所吸收的热量，将炉渣温度稳定在1400℃左右，最终，调质完毕的吹棉渣送至矿渣棉车间。

 矿渣棉的吹制：带炉盖的渣灌送至矿渣棉车间，行车将其运至浇注位，不同于以往渣灌到达后，将其倒至浇注罐，然后从浇注罐下方设置浇注管至喷吹槽，熔渣流量受熔渣液面高低影响严重，成棉控制困难，若渣温降低，则渣堵塞浇注管，难以疏通，本专利则为：渣灌到达后，吊至浇注位，再用卷扬机将其倾翻，并能控制吹棉渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽，有效避免了目前主流工艺的缺陷。

实施例1：某公司以硅锰炉熔渣为原料，渣量6t/h，原冲渣水淬工艺耗水量5t水/t渣，炉渣酸度2.0，AL2O3含量>20%，黏度>3(1400℃)，使用本技术后，减少了水淬工艺耗水量5t水/t渣，配加100kg白云石粉/t渣以及40kgSiC粉/t渣，喷吹调质剂压力0.2Mpa，喷粉速度控制在200Kg/min，在熔渣出渣时，在渣灌里面进行调质，渣温基本保持1400℃不变，调质完毕后，将渣包运至矿渣棉浇注位，上口出渣稳定渣流量浇注，吹制矿渣棉，经测，吹出的矿渣棉纤维直径5um，渣球含量<8%，常温导热系数0.04w/m k，密度为140kg/m3，达到《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB/T11835-2007性能要求。

实施例2：某公司以镍铁熔渣为原料，渣量5t/h，原冲渣水淬工艺耗水量5t水/t渣，炉渣酸度1.6，MgO含量>30%，黏度>2(1400℃)，使用本技术后，减少了水淬工艺耗水量5t水/t渣，配加200kg粉煤灰粉/t渣以及30kgAL粉/t渣，喷吹调质剂压力0.2Mpa，喷粉速度控制在200Kg/min，在熔渣出渣时，在渣灌里面进行调质，渣温基本保持1400℃不变，调质完毕后，将渣包运至矿渣棉浇注位，上口出渣稳定渣流量浇注，吹制矿渣棉，经测，吹出的矿渣棉纤维直径4um，渣球含量<8%，常温导热系数0.05w/m k，密度为150kg/m3，达到《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB/T11835-2007性能要求。

Claims (8)

1.高温炉渣调质及矿渣棉生产方法，其特征在于，工艺步骤如下。

2.炉渣成分配比计算，根据炉渣成分、可成棉炉渣成分，判别加入调质剂，调质剂可为玄武岩、白云石、SiC废料、硅石、石灰石、粉煤灰、煤渣等的一种或多种，调质剂占炉渣重量的1~30%，依据调质剂的重量，计算出其加入热炉渣的吸热量，也就是发热剂与氧气反应的放热量，从而得出发热剂的重量，氧气流量，发热剂依据炉渣变为成棉炉渣所缺成分进行选取，发热剂可为AL灰、SiC废料、碳质等的一种或多种，发热剂占炉渣重量的1~30%。

3.炉渣进入渣灌，热炉渣通过渣沟直接流入经过烘烤后的并加顶盖的渣灌。

4.调质剂喷吹系统，所述的喷吹系统由气力输送装置、储料仓、计量喷吹罐、流化室、助推器、喷枪、仪表、阀门和管道组成，喷吹用的调质剂的运料运输及上料由槽车采用气力输送完成；调质剂储料仓用于储存调质剂，能存储满足1天所需的剂量；计量喷吹罐用于定量稳定连续向渣灌内通过喷枪喷入调质剂，并依靠流化室、助推器对喷吹速度进行调整，喷吹载气为氮气或压缩空气，喷吹压力0.2~0.5Mpa，喷粉速度控制在30~500Kg/min。

5.发热剂喷吹系统，有两种形式：一是与调质剂喷吹系统相同；二是发热剂储存在储料仓，通过称重卸料阀连续稳定直接进入溜管，溜至炉渣表面，氧气系统，氧气系统采用小流量氧气调节控制回路，与发热剂喷入量匹配，氧气压力控制在0.2~1.0MPa。

6.喷枪系统，喷枪设计有两种形式，一是：调质剂使用一根喷枪，外浇注耐火材料，可插入渣液面内部，发热剂使用另一根喷枪或用溜管，使其布于渣液表面，氧气使用一根喷枪，吹氧进入渣液，二是：喷枪设计成四层管结构，可满足单独吹氧、单独喷吹、同时吹氧与喷吹三种操作模式，喷吹管位于氧枪内管中，用于喷吹调质剂、发热剂，载气为压缩空气、氮气，材质为不锈钢。

7.调质冶炼，当熔渣进入渣灌后，喷枪系统开始工作，将调质剂喷入熔渣内部，发热剂布于熔渣面，并吹氧，调质剂喷入熔池中，较高的温度促进其溶解，并与熔渣形成硅酸盐系，发热剂及氧气反应，放出大量的热量，保证了熔渣温度稳定，同时促进调质剂溶解，伴随着熔渣浇入的动能，使熔池搅拌，提高熔渣与调质剂形成硅酸盐系的反应能力，加快调质的进行，冶炼结束前，测温取样，结束冶炼，渣灌运至矿渣棉生产车间，最终将熔渣调整为适合成棉渣的范围。

8.盖顶盖的渣灌送至矿渣棉车间，行车将其运至浇注位，再用卷扬机将其倾翻，控制熔渣流体固定量从渣灌上口进入密闭经加热的喷吹槽，吹制矿渣棉。