利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备及方法技术

本发明专利技术提供一种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备及方法。所述设备设计了添加物熔化炉装置，所述方法是使用该设备，将热态高炉渣与添加物分别熔融后，进行混匀，得到混匀的熔融液，再将所述混匀熔融液制成丝，即得到所述无机矿渣纤维。本发明专利技术利用新型设备，制备无机矿渣纤维的方法简单易行，实施方便，充分利用了原料中的显热，并实现了热态高炉渣等不同工业废料的综合利用，克服了熔固混匀的技术难题，制备出耐高温，抗腐蚀，强度高，比重轻，电绝缘性好，吸湿低，延伸小等具备诸多优良特性并且用途广泛的无机矿渣纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机非金属材料制备技术设备领域，具体地，涉及一种生产无机矿渣纤维的设备，特别涉及一种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备，及其利用该设备制备无机矿渣纤维的方法。
技术介绍
热态高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的副产品，是我国现阶段最主要的冶炼废渣。在炼铁过程中，加入高炉的原料，除了铁矿石和燃料(焦炭)外，还需要加入相当数量的石灰石和白云石作为助熔剂。随着炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助溶剂及其他不能进入生铁中的杂质相互作用形成以硅酸盐和铝酸盐为主的浮在铁水上面的熔渣，即热态高炉渣。每生产1吨生铁热态高炉渣的排放量，随着矿石品位和冶炼方法不同而变化， 一般每吨生铁产渣量为300 900kg，随着我国钢铁工业的发展，热态高炉渣的排放量日益增大。热态高炉渣是直接从高炉炼铁中产生的高温废弃物，其温度可高达1500°C左右， 其主要矿物组成有钙黄长石、镁黄长石、钙长石、疆辉石、硅灰石、二硅酸三钙等。一般来说， 1吨热态熔渣，即热态高炉渣带有1600 1800MJ的热量，大约相当于55 61kg标准煤完全燃烧后产生的热量。如果按2005年全国工业熔渣生产量为3. 5亿吨来算，这部分熔渣因为没有完全利用其显热，所浪费的热能大致相当于观00万吨原煤。为了充分利用热态高炉渣中的显热，我国早在上世纪50年代，就在热态高炉渣沟末端，即在喷嘴中通以压缩空气或高压蒸汽作为喷吹介质，将未经任何调质、调温处理的熔融热态高炉渣直接喷吹成矿渣棉纤维。此法虽然利用了热态高炉渣的显热，但由于热态高炉渣含有氧化钙、氧化镁等碱性氧化物，碱度较高，高温液态黏度较大，不利于成丝，并不适合直接成纤。实验证明，以热态高炉渣为主要原料，通过加入其它物质(如粉煤灰等)进行调质，可以制备出优质的无机矿渣纤维，具有耐高温，抗腐蚀，强度高，比重轻，电绝缘性好， 吸湿低，延伸小等优良特性，广泛用于各种工业部门及生活领域，具有广阔的应用前景。其中，提到的粉煤灰是指燃煤(低热值燃料)锅炉在燃烧过程中产生的固体颗粒物。2005年我国燃煤电厂的低热值电厂产生的粉煤灰量达3. 3亿吨，占全国工业固体废弃物的40%。加入的物质与热态高炉渣如何进行均勻混熔，是制约这项技术发展的关键问题。 在1400°C到1500°C的高温情况下，向熔融态热态高炉渣中加入的粉煤灰等固态的调质物质，由于热空气运动和熔体结构等因素的影响，难以与热态高炉渣进行均勻的融合，进而难以制备质量均勻、优质的无机矿渣纤维。因此，熔固混勻的难题严重制约了利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维技术的推广和应用，如何解决这一难题，制备出优质的无机矿渣纤维，进而实现对提高废弃物利用效率，充分利用废弃能源，促进我国的经济与社会，对人与自然的和谐发展，资源经济向循环经济的跨越都具有极其深远的意义
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备，该设备针对熔固混勻的技术难题，设计了添加物熔化炉装置，从而实现均勻的熔固混勻。—种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备，包括高炉，用来贮存从高炉出渣口排出的热态高炉渣的渣包或渣辊车，熔化炉，混勻装置，其中渣包或渣辊车及熔化炉分别与混勻装置相连接。所述设备可用来在无机矿渣纤维制备过程中，进行原料热态高炉渣和添加物的熔融与混勻。其中，所述渣包或渣辊车是一种贮存运输熔融态热态高炉渣的装置，具有保温性和安全行。其中，所述熔化炉里面设置一发热体，可用于熔化添加物。其中，所述混勻装置具体可以是混勻炉，内有旋转混合叶片，用来混勻在所述渣包或渣辊车中熔融的热态高炉渣和在所述熔化炉中熔化的添加物，得到混勻熔融液。其中，所述设备还包括一个引流装置，用来引流所述混勻熔融液，进入所述混勻装置中。其中，所述设备还包括一个控温装置，用来将所述混勻熔融液加入其中，进行调温，从而控制所述熔融液的黏度与表面张力。所述控温装置可以是控温釜或终炉。其中，所述设备还包括一个制丝设备，用来将所述混勻熔融液制成丝，即得到所述无机矿渣纤维。所述制丝设备可以是甩丝机或多孔喷丝机。上述设备各部件的连接顺序是渣包或渣辊车与熔化炉分别与引流装置相连接， 引流装置后依次连接于混勻装置，控温装置和制丝设备。其中，所述热态高炉渣包括高炉炼铁过程中排出的渣。所述热态高炉渣的成为包括CaO 20 45%、Si&25 45%、Al2O3IO 30%、MgO 8 20%等。其百分比的值都为重量百分比。其中，所述添加物选自粉煤灰、铁尾矿、高铝土和铜尾矿中的一种或多种，加入添加物对热态高炉渣起改性的作用。本专利技术的另一目的在于，提供一种采用上述设备，利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的方法。该方法充分利用了热态高炉渣中的显热，进行稳定高效的调质，实现了均勻的熔固混勻。本专利技术提供的一种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的方法，是将所述热态高炉渣与添加物分别熔融后，进行混勻，得到混勻的熔融液，再将所述混勻熔融液制成丝，即得到所述无机矿渣纤维。其中，热态高炉渣的熔融是在本
技术实现思路
中所述设备的渣包或渣辊车中进行的； 添加物的熔融是在所述设备的熔化炉中进行的；两种原料熔融后的混勻，是在所述设备的混勻装置中进行的。具体来说，热态高炉渣和添加物先分别熔融后混勻，通过控制物料组成与所述熔融液温度，从而控制混勻熔融液的黏度与表面张力。其中，所述热态高炉渣的重量百分比为30 90%。所述热态高炉渣的温度为 1450 1550 。其中，所述添加物的重量百分比为10% 70%。添加物熔融的温度为1000°C 1900 "C。其中，所述混勻熔融液的温度为1100°C 1800°C。该温度是适宜制丝的温度。其中，所述熔融液的黏度控制在0. 5 3. 5Pa · S之内；表面张力控制在250 600N/m 之间。其中，所述热态高炉渣和添加物同本
技术实现思路
中所述利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备中使用的热态高炉渣和添加物。其中，所述添加物粉煤灰中元素组成包括0 40 47%、SilO 30%、Al 6 24%, Fe 1 20%和 Ca 0 25%。其中，所述添加物高铝土中Al2O3含量不少于40%。其中，所述添加物铁尾矿中SW2含量不少于30%。其中，所述添加物铜尾矿中SW2含量不少于30%。上述制备方法中，将所述混勻熔融液制成丝是通过喷吹或甩丝制备得到丝，再将所述丝冷却，即得所述无机矿渣纤维。其中，所述的喷吹是在加压下由多孔喷丝机将所述混勻熔融液喷出成丝，然后将得到的丝冷却，制得所述无机矿渣纤维。其中，所述喷吹时的压力为0. 75 1. 2MPa。其中，所述的甩丝是将所述混勻熔融液流入甩丝机，在甩丝辊离心力的作用下，根据不同的线速度使该液体形成长短不同的丝，将这些丝冷却即得到无机矿渣纤维。其中，将所述混勻熔融液制成丝后，是通过通入气体进行冷却的，在此过程中，控制气体压力，可以获得不同温度气体。其中，所述气体选自压缩空气。其中，所述气体压力可以为0.6 1.5MPa。其中，所述气体温度为100 500°C。具体地，使用本
技术实现思路
中给出的设备，利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的方法为首先，通过渣包或渣辊车将从高炉出渣口直接排出的热态高炉渣进行贮存，此过程可以同步进行温度调整。同时将添加物加入到熔化炉中，利用发热体进行加热使之熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用热态高炉渣制备无机矿渣纤维的设备，包括：高炉（１），用来贮存从高炉（１）出渣口排出的热态高炉渣的渣包或渣辊车（２），混匀装置（５），其特征在于：所述设备还包括熔化炉（３），所述渣包或渣辊车（２）及所述熔化炉（３）分别与所述混匀装置（５）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王习东，张作泰，刘丽丽，赵大伟，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11