一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，包括使用熔融模块调质并熔融原料形成纤维熔融体，使用调整模块对纤维熔融体进行澄清、均化和调温，使用拉丝成纤模块将调整模块处理后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，最终得到玄武岩纤维。该方法既能充分利用气化渣的残存热值，极大降低生产过程中的能耗水平，同时消耗了产量日益增多的煤气化渣，解决了煤气化企业的环保难题，又不用开采玄武岩矿石，保护生态环境；用气化渣制备玄武岩纤维，能够克服因玄武岩矿石品质变化大，导致玄武岩纤维品质不稳定的问题，还能够实现玄武岩纤维的大规模生产，突破了玄武岩纤维难以采用池窑法大规模生产的技术难题。法大规模生产的技术难题。法大规模生产的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法


[0001]本专利技术涉及纤维材料的制备方法
，特别是涉及一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维是国际材料领域的新型绿色环保材料，是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高技术纤维支柱，在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维，在某些场合甚至比碳纤维和芳纶纤维的性能还好，因此玄武岩纤维制品广泛应用于消防、航空航天、汽车船舶制造、军工、环保、建筑及工程塑料等领域，在世界高技术纤维行业中市场前景广阔。
[0003]传统的玄武岩纤维的制备工艺具体为：选用合适的玄武岩矿石作为原料，先经破碎清洗装置的破碎和清洗后，由喂料装置直接喂入单元熔窑内；玄武岩矿石在单元熔窑内被加热到1500℃左右的高温，玄武岩矿石发生熔融形成纤维熔融体；然后纤维熔融体流入拉丝前炉，先经拉丝前炉的初始温控带“粗”调温度，再在拉丝前炉的成型区温控带“精”调温度，直至将纤维熔融体的温度调至约1350℃左右的拉丝成型温度后，进入拉丝成纤系统。达到拉丝成型温度的纤维熔融体先经拉丝成纤系统中的铂铑合金漏板拉制成纤维，然后在拉制成的纤维中加入浸润剂，最后经集束器和纤维张紧器输送至自动绕丝机，形成玄武岩纤维产品。
[0004]由此可见，传统的制备玄武岩纤维的系统，需要开采玄武岩矿石，破坏环境；熔融玄武岩矿石过程中使用天然气等资源作燃料，能耗高。此外，由于不同地区或不同开采批次开采的玄武岩矿石组分不稳定、变化大，从而影响玄武岩纤维的质量，无法保证玄武岩纤维的质量稳定性；并且由于单元熔窑的加热方式为辐射加热和/或传导加热，这种加热方式下加入其它物质进行调质会导致各组分熔融后分布不均匀，因此熔融玄武岩矿石时通常不进行调质，也就无法保证最终的纤维产品具有稳定的质量。
[0005]不仅如此，玄武岩矿石作原料形成的纤维熔融体中，铁氧化物含量高，由单元熔窑进行辐射加热时对辐射能量吸收大，导致纤维熔融体的温度分布不均匀，且纤维熔融体的体积越大，温度分布越不均匀。因此只能用单元熔窑来熔融玄武岩矿石，单元熔窑的体积限制了玄武岩纤维的生产规模。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，以煤气化渣作为主要原料，对煤气化渣进行调质后，利用等离子体高温熔融炉对原料进行对流加热并使其熔融，同时结合池窑对纤维熔融体进行积存、澄清和均化，从而将煤气化渣变废为宝，制备成符合标准且质量稳定的玄武岩纤维。
[0007]所述熔融模块按原料的走向，在所述等离子体高温熔融炉之前设有依次连接的用来接收原始的煤气化渣废料并将其烘干的干燥系统，和用来输送烘干后煤气化渣的固废输
送装置；所述粉体输入喷嘴分别与固废输送装置和调质剂输入装置相连；
[0008]所述固废输送装置为气力粉体输送系统，包括粉料固废仓以及输送泵，粉料固废仓用来接收及储存干燥后的煤气化渣，输送泵用来将煤气化渣输送至等离子体高温熔融炉的粉体输入喷嘴，输送泵的进料端与粉料固废仓相连，输送泵的进气端与干燥系统的排气端相连，输送泵的出料端与粉体输入喷嘴相连。
[0009]向所述粉体输入喷嘴通入原料，向富氧气输入喷嘴通入富氧空气，原料与富氧空气在炉体外汇合并混合后通入炉体。
[0010]具体包括以下步骤：
[0011](1)、将原始的煤气化渣废料排入干燥系统，利用热源气体加热蒸发煤气化渣废料中的水分，使其形成含水量不高于5wt％的煤气化渣粉体；向煤气化渣粉体中加入调质剂进行调质后，经固废输送装置排入等离子体高温熔融炉；等离子体高温熔融炉内同时通入富氧制备装置提供的富氧气体；煤气化渣粉体中的可燃物燃烧提供热量，将煤气化渣中的不可燃物和调质剂一同熔融成纤维熔融体，随后排至调整模块的池窑内；纤维熔融体在池窑的池体内经积存、澄清和均化后，经流液洞进入料道，进一步进行温度调整，最终在料道末端的调温区内进行温度的精确调整，以使得纤维熔融体达到成纤所需的温度，随后排至拉丝成纤模块成型得到玄武岩纤维；
[0012](2)、干燥系统内干燥过程中产生的气体，一部分排入固废输送装置作为载气，控制载气将煤气化渣粉体输送至等离子体高温熔融炉，另一部分直接排入等离子体高温熔融炉，调节炉内氛围，剩余的气体经尾气处理系统处理后排入大气；
[0013](3)、煤气化渣粉体燃烧时产生的高温气体排入干燥系统用作热源气体，对原始的煤气化渣废料进行干燥。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供了一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，以组成相对稳定的煤气化渣为原材料，替代玄武岩，能够克服因玄武岩矿石品质变化大，导致玄武岩纤维品质不稳定的问题；又不用开采玄武岩矿石，保护生态环境；还解决了煤化工企业的环保难题(消耗了日益增多的工业固体废弃物煤气化渣)；同时还能充分利用气化渣的残存热值(可燃性)，极大降低玄武岩纤维生产过程中的能耗水平。
[0015]本专利技术方法用等离子体高温熔融炉的对流加热方式熔融煤气化渣和调质剂，将煤气化渣和调质剂熔融成各组分含量稳定的纤维熔融体，保证了玄武岩纤维具有稳定的品质；用等离子体高温熔融炉熔融煤气化渣时，气化渣中的可燃物会燃烧，燃烧产生的能量直接用来熔融原料，可降低系统能耗；燃烧产生的高温气体等可循环至干燥系统和固废输送装置中用来进一步降低系统能耗；还通过在系统中增设富氧空气助燃、等离子体辅助补能等设备，使等离子体高温熔融炉实现加热熔融过程中的气氛可控，减少氮氧化物的生成。
[0016]本专利技术方法池窑对纤维熔融体进行积存、澄清和均化，能够实现玄武岩纤维的大规模生产，突破了玄武岩纤维难以采用池窑法大规模生产的技术难题。目前池窑法生产玄武岩纤维的最大年产规模也仅为1万吨级，本专利技术方法能达到4
‑
5万吨级，甚至更高。
[0017]综上所述，本专利技术方法可用煤气化渣替代玄武岩矿石制备玄武岩纤维，不仅可大规模制备出品质合格、甚至性能优异的玄武岩纤维，还提高了玄武岩纤维的附加值，同时使煤气化渣资源化处理的经济性大大提高。
附图说明
[0018]图1所示为本专利技术方法中使用的系统的结构示意图；
[0019]1‑
等离子体高温熔融炉，1
‑
1：高温气体排放口，1
‑
2：粉体输入喷嘴，1
‑
3：富氧气体输入喷嘴，1
‑
4：炉体；2
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干燥系统；3
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固废输送装置，3
‑
1：粉料固废仓，3
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2：输送泵；4
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池窑；5
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流液洞；6
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料道；7
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成纤系统；8
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富氧制备装置；9
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等离子体枪系统；10
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第一循环风机；11
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第二循环风机。
具体实施方式
[0020]煤气化渣(也称气化渣)是煤与氧气或富氧空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用煤气化渣制备玄武岩纤维的方法，包括熔融原料形成纤维熔融体，对纤维熔融体调整温度，以及将调温后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，其特征在于，原料包括煤气化渣(含水量不高于5wt％)和调质剂，两者混合后利用等离子体高温熔融炉加热煤气化渣中的可燃物使其燃烧产生火焰，火焰直接与原料中的不可燃物接触并对其进行对流加热使其熔融为纤维熔融体。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，将原料通入等离子体高温熔融炉的同时，还向等离子体高温熔融炉通入富氧空气对燃烧进行助燃。3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，对纤维熔融体调整温度包括对所述等离子体高温熔融炉流出的纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温的过程。4.根据权利要求1
‑
3任一所述方法，其特征在于，使用熔融模块调质并熔融原料形成纤维熔融体，使用调整模块对纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温，使用拉丝成纤模块将调整模块处理后的纤维熔融体进行拉丝成型等工序，最终得到玄武岩纤维；所述熔融模块包括所述等离子体高温熔融炉；所述调整模块按纤维熔融体的走向包括依次连接的池窑、流液洞和料道，对纤维熔融体进行积存、澄清、均化和调温。5.根据权利要求1
‑
4任一所述方法，其特征在于，具体为：向煤气化渣中加入调质剂进行调质后，向熔融模块的等离子体高温熔融炉内加入调质后的煤气化渣，用等离子体枪系统点燃煤气化渣中的可燃物产生火焰，使火焰对调制后的煤气化渣中的不可燃物进行对流加热使其熔融，形成纤维熔融体；将该纤维熔融体排至池窑的池体内进行积存、澄清和均化后，通过流液洞将其排至料道内进行精确调温；料道中纤维熔融体的温度调至满足拉丝成型要求后，用拉丝成纤模块对该纤维熔融体进行拉丝成型，得到玄武岩纤维。6.根据权利要求4或5所述方法，其特征在于，所述池窑对来自等离子体高温熔融炉的纤维熔融体进行积存、澄清、均化，包括池体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘初平，
申请(专利权)人：北京科立科盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：