CN108455866A - 一种制备岩棉的设备及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩棉制备技术领域，特别是一种制备岩棉的设备及其制备方法，包括上料装置，上料装置下方设置有物料分散装置，物料分散装置下方设置有多个加热炉，加热炉通过管道与均质调速炉连接，均质调速炉与离心机连接。本发明的制备岩棉的设备，采用石材或者炉渣作为原材料，通过物料分散装置将固体物料分散进入到炉体内，物料在炉体内分散范围广、便于固体物料快速融化，同时在加热炉和离心机之间设置均质调速炉，确保多个加热炉间歇性流出的液态物料得以缓冲，经过均质和保温后按照离心机的要求匀速供给，整个设备加热效率高，工艺布置合理，能够大大提高岩棉的生产效率和质量，具有较好的市场价值。
Description
技术领域
本发明属于岩棉制备技术领域，特别是一种制备岩棉的设备及其制备方法。
背景技术
随着工业技术的发展，航天航空业、导弹技术等发展迅速，航天航空业发展需要具有耐高温，抗恶劣环境，抗氧化等特点的材料，陶瓷材料，碳纤维材料、复合材料，以其优异耐高温、抗氧化的特殊性能，得到越来与多的应用，并且这些性能非常适用于航天器、高速导弹，如果要将陶瓷材料、碳纤维材料、复合材料应用，首先要解决材料的检测设备和方法问题。
传统岩棉（或者矿棉）生产中的原料加热熔炉多采用冲天炉或者电弧炉，利用冲天炉制造岩棉或者矿棉的原料主要为玄武岩、白云石、炉渣、焦炭以及添加剂，其中，原材料的含量为氧化铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁，还有少量的氧化铁等。主要制造工艺为：原材料经配料进入冲天炉，在冲天炉内熔化---熔体由电炉下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机。在经过离心机拉丝成纤维--集棉输送机---喷射将粘结剂集棉带---送入摆锤机多层折叠结构形式的均匀棉毡--加压后进入固化炉，时鼓入220-250℃的热风，形成具有一定厚度和强度的连续棉板、棉毡---从固化炉出来的板毡经过渡段、冷却段、切割段和接收站成为成品---产品检验后--通过收缩薄膜包装机自动包装入库。
利用冲天炉制造岩棉或者矿棉主要存在下列问题，其一，冲天炉的原料焦炭经过燃烧熔炼，冲天炉主要依靠焦炭燃烧产生热量，燃烧过程中热损失较大，能耗较大，也是造成污染物的根源。其二，由于焦炭的价格较高，岩棉中焦炭的成本大约为600元/每吨，造成成本过高，不利于市场竞争。
利用电弧炉制造岩棉或者矿棉的原料主要为玄武岩、白云石、炉渣以及添加剂，其中，原材料的含量为氧化铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁，还有少量的氧化铁等；主要制造工艺为电弧炉鼓入经预热的空气，并经电极加热，使热熔渣在电炉内充分熔化并较好地均化，熔体由电炉下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机。在经过离心机拉丝成纤维--集棉输送机---喷射将粘结剂集棉带---送入摆锤机多层折叠结构形式的均匀棉毡--加压后进入固化炉，时鼓入220-250℃的热风，形成具有一定厚度和强度的连续棉板、棉毡---从固化炉出来的板毡经过渡段、冷却段、切割段和接收站成为成品---产品检验后--通过收缩薄膜包装机自动包装入库。
利用电弧炉制造岩棉或者矿棉主要存在下列问题，其一，电弧炉采用石墨电极或者钼电极，属于低电压大电流设计范畴，变压器的功率较大，年产3万吨岩棉生产线，大约需要4000KW，变压器的热损耗大、电极需要冷水电极，热损失较大，石墨电极或者钼电极的成本较高；其二，电弧炉的电极必须插入液态炉渣内，电极只能安装在熔池的周围或者熔池上部，如果，电极安装在熔池的上部，无法进行搅拌，熔体在炉内流动性也受到影响，如果，电极安装在熔池的周围，熔池中间的熔体受热不均匀，不利于过程中调质；其三加热的过程是间歇性的，而离心机制备岩棉是连续性的，这就需要一个调速炉。
发明内容
本发明的目的是为解决制备岩棉存在的加热难、保温难和需要调速的技术难题，提出了一种制备岩棉设备及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种制备岩棉的设备，包括上料装置，上料装置下方设置有物料分散装置，物料分散装置下方设置有多个加热炉，以及用于生产岩棉的离心机，加热炉通过管道与均质调速炉连接，均质调速炉与离心机连接，固体物料如石材、炉渣和添加剂等通过上料装置进入到物料分散装置中，物料分散装置将固体物料分散开并且按照设定速度加入到下方的加热炉中，加热炉将固体物料加热融化成液态经过一段时间的反应和保温，多个加热炉的液态物料轮流进入到均质调速炉中，在均质调速炉进一步均质后，按照离心机要求的进料速度进入到离心机中制备岩棉。
所述加热炉远离均质调速炉侧连接有蓄液池，蓄液池中储存有通过管道或者渣包运出过来的液态炉渣，液态炉渣进入加热炉后与物料分散装置加入的添加剂反应，然后生成制备岩棉所需的液态物料。
所述加热炉和或均质调速炉上设置有搅拌装置和流量调节装置，搅拌装置用于搅拌炉内液态物料，使其加热均匀反应充分；加热炉的流量调节装置用于控制多个加热炉轮流向均质调速炉供料，均质调速炉的流量调节装置用于控制其向离心机供料的速度。
所述蓄液池、加热炉和均质调速炉由高到低依次排布，炉子之间的高度差为100-1000mm，方便液态物料从高到低流动。
所述管道为溢流管道，并且在管道上设置有发热体对管道进行加热，防止液态物料在流动过程中冷却影响流动。
所述物料分散装置，包括上料漏斗和其下方设置的与加热炉数量相同的分料漏斗，上料漏斗旁设置有电机带动下料筒旋转，从而使上料漏斗的物料分散至各个分料漏斗中，每个分料漏斗下方设置有多个分料下料管，分料下料管下方与加热炉连接并向加热炉供料，分料漏斗上设置有用于将物料分拨至分料下料管的分料机构。
所述每个分料下料管上设置有烟道，多个烟道汇集成一个总烟道向上排出加热炉的烟气，并且每个分料下料管上设置有阀门，加热炉在不上料加热物料时，阀门关闭防止烟气从分料漏斗冒出污染环境。
一种采用上述设备制备岩棉的方法包括以下步骤：
步骤1：液态炉渣通过蓄液池加入到加热炉中，或者固态炉渣和添加剂通过物料分散装置加入到加热炉中，或者石材通过物料分散装置加入到加热炉中；
步骤2：在加热炉内经过快速加热、反应，生成新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出另外治理；
步骤3：不同的加热炉轮流流出液态物料，经过溢流管道流入均质调速炉中，在均质调速炉内混合、调温、搅拌、均质后，生成符合温度、粘度、酸度系数要求新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出，与步骤2产生CO2、烟气和粉尘合并治理；
步骤4：经过均质调速后的液态物料进入离心机制得粒状棉或岩棉板，离心机制备粒状棉或岩棉板属于现有技术不再详述。
步骤1中的炉渣为电厂旋风炉热熔渣、钢厂热熔渣、工业生产炉渣，炉渣的主要成分包括Al2O315-45％，SiO230-55％，CaO3-20％，MgO1-20％， Al2O3+ SiO2>40-80％，上述百分比为质量百分比，且Fe2O3等微量成分含量≤15％，石材和添加剂的为石灰石、石灰、石英砂、玄武岩、菱镁石、白云石其中的一种或者二种以上，石材和添加剂的粒度0.01-5mm，添加剂的加入量为固态炉渣的10-40％。
步骤2加热炉内反应温度1350-1600℃，保温温度为1400-1600℃，反应时间小于60min，升温速度为8-20℃/min。
本发明的技术效果在于：
本发明的制备岩棉的设备，采用石材或者炉渣作为原材料，通过物料分散装置将固体物料分散进入到炉体内，物料在炉体内分散范围广、便于固体物料快速融化，同时在加热炉和离心机之间设置均质调速炉，确保多个加热炉间歇性流出的液态物料得以缓冲，经过均质和保温后按照离心机的要求匀速供给，并且在均质调速炉上设置有搅拌装置，使液态物料的均匀性更好和反应更充分，整个设备加热效率高，工艺布置合理，能够大大提高岩棉的生产效率和质量，具有较好的市场价值。
附图说明
图1 是本发明设备的主视图；
图2为本发明设备的俯视图。
附图标记：1-上料装置、2-物料分散装置、201-上料漏斗、202-分料漏斗、203-电机、204-下料筒、205-分料下料管、206-分料机构、3-加热炉、4-离心机、5-管道、6-均质调速炉、7-烟道、8-总烟道、9-搅拌装置、10-流量调节装置、11-蓄液池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。
如图1和图2所示，一种制备岩棉的设备，包括上料装置1，上料装置1下方设置有物料分散装置2，物料分散装置2下方设置有四个加热炉3，以及用于生产岩棉的离心机4，加热炉3通过管道5与均质调速炉6连接，均质调速炉6与离心机4连接，固体物料如石材、炉渣和添加剂等通过上料装置1进入到物料分散装置2中，物料分散装置2将固体物料分散开并且按照设定速度加入到下方的加热炉3中，加热炉3将固体物料加热融化成液态经过一段时间的反应和保温，四个加热炉3的液态物料轮流进入到均质调速炉6中，在均质调速炉6中进一步均质后，按照离心机4要求的进料速度进入到离心机4中制备岩棉。
进一步地，加热炉3远离均质调速炉6侧连接有蓄液池11，蓄液池11中储存有通过管道或者渣包运出过来的液态炉渣，液态炉渣进入加热炉3后与物料分散装置1加入的添加剂反应，然后生成制备岩棉所需的液态物料，此时制备岩棉的主要原材料为液态炉渣。
进一步地，蓄液池11、加热炉3和均质调速炉6由高到低依次排布，炉子之间的高度差为100-1000mm，方便液态物料从高到低流动。
进一步地，如图1所示，在均质调速炉6上设置有搅拌装置9和流量调节装置10，也可以在加热炉3上设置搅拌装置9和流量调节装置10；搅拌装置9用于搅拌炉内液态物料，使其加热均匀反应充分；加热炉3的流量调节装置10用于控制多个加热炉3轮流向均质调速炉6供料，均质调速炉6的流量调节装置10用于控制其向离心机4供料的速度。
进一步地，管道5为溢流管道，并在管道上设置有发热体对管道5进行加热，防止液态物料在流动过程中冷却影响流动。
进一步地，物料分散装置2包括上料漏斗201和其下方设置的与加热炉3数量相同的分料漏斗202，上料漏斗201旁设置有电机203带动下料筒204旋转，从而使上料漏斗201的物料分散至各个分料漏斗202中，每个分料漏斗202下方设置有六个分料下料管205，分料下料管205下方与加热炉3连接并向加热炉3供料，分料漏斗202上设置有用于将物料分拨至分料下料管205的分料机构206，分料机构206在分料漏斗202中设置有叶片，通过电机电动叶片旋转使物料分拨至分料下料管205。
进一步地，每个分料下料管205上设置有烟道6，多个烟道6汇集成一个总烟道7向上排出加热炉3的烟气，且每个分料下料管205上设置有阀门，加热炉3在不上料加热物料时，阀门关闭防止烟气从分料漏斗202冒出污染环境。
采用上述制备岩棉的设备进行制备岩棉的方法，具体实施例1包括以下步骤：
步骤1：液态炉渣通过蓄液池11加入到加热炉3中，同时添加剂通过物料分散装置2加入到加热炉3中；
步骤2：在加热炉3内经过快速加热、反应，生成新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出另外治理；
步骤3：不同的加热炉3轮流流出液态物料，经过溢流管道5流入均质调速炉6中，在均质调速炉6内混合、调温、搅拌、均质后，生成符合温度、粘度、酸度系数要求新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出，与步骤2产生CO2、烟气和粉尘合并治理；在均质调速炉6中保温的同时启动搅拌装置9，使均质调速炉6中液态物料混合均匀；均质调速炉6中的液态物料的液位受加热炉3间歇性排料的影响，流入均质调速炉6流量变化必然会影响流入离心机4的流量，流入均质调速炉6流量大时，液位升高，流入均质调速炉6流量小时，液位下降，因此，需要开启流量调节装置10，通过流量调节装置10使最终流入离心机4的流量保持基本一致；
步骤4：经过均质调速后的液态物料进入离心机4制得粒状棉或岩棉板。
步骤1中的炉渣为电厂旋风炉热熔渣、钢厂热熔渣、工业生产炉渣，炉渣的主要成分包括Al2O315-45％，SiO230-55％，CaO3-20％，MgO1-20％， Al2O3+ SiO2>40-80％，上述百分比为质量百分比，且Fe2O3等微量成分含量≤15％，添加剂的为石灰石，添加剂的粒度0.01-5mm，添加剂的加入量为固态炉渣的10％。
步骤2加热炉3内反应温度1500-1600℃，保温温度为1500-1600℃，反应时间为40min，升温速度为8-10℃/min。
步骤3中液态物料的酸度系数为1.6-2.3之间，温度为1500-1550℃之间，粘度为2-3Pa.S，流速为60-66Kg/min。
采用上述制备岩棉的设备进行制备岩棉的方法，具体实施例2包括以下步骤：
步骤1：固态炉渣和添加剂通过物料分散装置2加入到加热炉3中；
步骤2：在加热炉3内经过快速加热、反应，生成新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出另外治理；
步骤3：不同的加热炉3轮流流出液态物料，经过溢流管道5流入均质调速炉6中，在均质调速炉6内混合、调温、搅拌、均质后，生成符合温度、粘度、酸度系数要求新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出，与步骤2产生CO2、烟气和粉尘合并治理；在均质调速炉6中保温的同时启动搅拌装置9，使均质调速炉6中液态物料混合均匀；均质调速炉6中的液态物料的液位受加热炉3间歇性排料的影响，流入均质调速炉6流量变化必然会影响流入离心机4的流量，流入均质调速炉6流量大时，液位升高，流入均质调速炉6流量小时，液位下降，因此，需要开启流量调节装置10，通过流量调节装置10使最终流入离心机4的流量保持基本一致；
步骤4：经过均质调速后的液态物料进入离心机4制得粒状棉或岩棉板。
步骤1中的炉渣为电厂旋风炉热熔渣、钢厂热熔渣、工业生产炉渣，炉渣的主要成分包括Al2O315-45％，SiO230-55％，CaO3-20％，MgO1-20％， Al2O3+ SiO2>40-80％，上述百分比为质量百分比，且Fe2O3等微量成分含量≤15％，添加剂的为石灰和石英砂，添加剂的粒度0.01-5mm，添加剂的加入量为固态炉渣的40％。
步骤2加热炉3内反应温度1450-1550℃，保温温度为1450-1550℃，反应时间为50min，升温速度为12-15℃/min。
步骤3中液态物料的酸度系数为1.5-2.0之间，温度为1450-1500℃之间，粘度为1.5-2.5Pa.S，流速为55-60Kg/min。
采用上述制备岩棉的设备进行制备岩棉的方法，具体实施例3包括以下步骤：
步骤1：石材通过物料分散装置2加入到加热炉3中；
步骤2：在加热炉3内经过快速加热、反应，生成新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出另外治理；
步骤3：不同的加热炉3轮流流出液态物料，经过溢流管道5流入均质调速炉6中，在均质调速炉6内混合、调温、搅拌、均质后，生成符合温度、粘度、酸度系数要求新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出，与步骤2产生CO2、烟气和粉尘合并治理；在均质调速炉6中保温的同时启动搅拌装置9，使均质调速炉6中液态物料混合均匀；均质调速炉6中的液态物料的液位受加热炉3间歇性排料的影响，流入均质调速炉6流量变化必然会影响流入离心机4的流量，流入均质调速炉6流量大时，液位升高，流入均质调速炉6流量小时，液位下降，因此，需要开启流量调节装置10，通过流量调节装置10使最终流入离心机4的流量保持基本一致；
步骤4：经过均质调速后的液态物料进入离心机4制得粒状棉或岩棉板。
步骤1中石材的为玄武岩和白云石，石材的粒度0.01-5mm。
步骤2加热炉3内反应温度1350-1450℃，保温温度为1400-1450℃，反应时间为59min，升温速度为14-20℃/min。
步骤3中液态物料的酸度系数为1.8-2.3之间，温度为1400-1450℃之间，粘度为2.2-3Pa.S，流速为50-66Kg/min。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所做出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (10)
1.一种制备岩棉的设备，包括上料装置（1），上料装置（1）下方设置有物料分散装置（2），物料分散装置（2）下方设置有多个加热炉（3），以及用于生产岩棉的离心机（4），其特征在于：加热炉（3）通过管道（5）与均质调速炉（6）连接，均质调速炉（6）与离心机（4）连接。
2.根据权利要求1所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述加热炉（3）远离均质调速炉（6）侧连接有蓄液池（11），蓄液池（11）中储存有通过管道或者渣包运出过来的液态炉渣。
3.根据权利要求2所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述蓄液池（11）、加热炉（3）和均质调速炉（6）由高到低依次排布。
4.根据权利要求1所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述加热炉（3）和或均质调速炉（6）上设置有搅拌装置（9）和流量调节装置（10）。
5.根据权利要求1所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述管道（5）为溢流管道，并在管道上设置有发热体对管道（5）进行加热。
6.根据权利要求1所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述物料分散装置（2），包括上料漏斗（201）和其下方设置的与加热炉（3）数量相同的分料漏斗（202），上料漏斗（201）旁设置有电机（203）带动下料筒（204）旋转，从而使上料漏斗（201）的物料分散至各个分料漏斗（202）中，每个分料漏斗（202）下方设置有多个分料下料管（205），分料下料管（205）下方与加热炉（3）连接并向加热炉（3）供料，分料漏斗（202）上设置有用于将物料分拨至分料下料管（205）的分料机构（206）。
7.根据权利要求6所述一种制备岩棉的设备，其特征在于：所述每个分料下料管（205）上设置有烟道（6），多个烟道（6）汇集成一个总烟道（7）向上排出加热炉（3）的烟气，且每个分料下料管（205）上设置有阀门。
8.采用权利要求1-7所述的任意一种制备岩棉的设备进行制备岩棉的方法包括以下步骤：
步骤1：液态炉渣通过蓄液池（11）加入到加热炉（3）中，同时添加剂通过物料分散装置（2）加入到加热炉（3）中；或者固态炉渣和添加剂通过物料分散装置（2）加入到加热炉（3）中，或者石材通过物料分散装置（2）加入到加热炉（3）中；
步骤2：在加热炉（3）内经过快速加热、反应，生成新的液态炉渣，产生CO2、烟气和粉尘排出另外治理；
步骤3：不同的加热炉（3）轮流流出液态物料，经过溢流管道（5）流入均质调速炉（6）中，在均质调速炉（6）内混合、调温、搅拌、均质后，生成符合温度、粘度、酸度系数要求新的液态物料，产生CO2、烟气和粉尘排出，与步骤2产生CO2、烟气和粉尘合并治理；
步骤4：经过均质调速后的液态物料进入离心机（4）制得粒状棉或岩棉板。
9.根据权利要求8所述一种制备岩棉的方法，其特征在于：步骤1中的炉渣为电厂旋风炉热熔渣、钢厂热熔渣、工业生产炉渣，炉渣的主要成分包括Al2O315-45％，SiO230-55％，CaO3-20％，MgO1-20％， Al2O3+ SiO2>40-80％，上述百分比为质量百分比，且Fe2O3等微量成分含量≤15％，石材和添加剂的为石灰石、石灰、石英砂、玄武岩、菱镁石、白云石其中的一种或者二种以上，石材和添加剂的粒度0.01-5mm，添加剂的加入量为炉渣的10-40％。
10.根据权利要求8所述一种制备岩棉的方法，其特征在于：步骤2加热炉（3）内反应温度1350-1600℃，保温温度为1400-1600℃，反应时间小于60min，升温速度为8-20℃/min。
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| CN110590124A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-20 | 辽宁九凤武岩科技有限公司 | 一种用于生产玄武岩连续纤维的装置和方法 |
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