专利名称：矿渣棉及其制造方法和制备系统的制作方法
技术领域：
本发明属于矿棉或渣棉技术领域，更具体地，本发明涉及一种矿渣棉及其制造方法和制备系统。
背景技术：
陶瓷纤维产品主要有二类岩棉和矿渣棉。从原料来源看，岩棉主要以玄武岩、辉绿岩、花岗岩等酸性物质为主，配石灰石、白云石等碱性熔剂熔化制丝获得。玄武岩、辉绿岩、花岗岩等酸性物质的主要组成物是Si02、Al203。其中，SiO2是组成岩棉纤维的结构骨架，提高SiO2含量使熔体粘度增加，有利于纤维延伸，提高纤维在大气和潮湿环境下的化学稳定性，但S^2含量过高则使熔化困难，纤维变粗。Al2O3也是组成岩棉纤维的结构骨架，适量的Al2O3有利于维持纤维在大气和潮湿环境下的化学稳定性和纤维合适的直径，Al2O3过多则造成熔化困难和影响成丝性能。石灰石、 白云石的主要成分是CaO和MgO，CaO和MgO的主要作用是降低熔体熔化温度并使之在一个较宽的温度范围内保持熔体一定粘度。热能作为资源的一种形式在矿渣棉的生产中也得到不同程度的利用。授权公告日为2005年11月16日的中国专利CN1227173C，公开了“一种采用高炉渣热装熔炼生产矿棉纤维的方法”。将高炉熔渣从封闭出渣沟流入熔渣调质炉，同时从封闭出渣沟均勻加入酸性主料和生石灰(碱性辅料)，酸性辅料可以是硅砂、砂石、硅石或贫铁矿，以调节熔料的酸度至1.09至1.20。该专利是用碱性辅料高炉渣热装固态酸性主料。虽然高炉渣热装节约了一些热能，但是在调质炉中要加热熔化主料还需要大量热能，也使熔料的酸度值控制的较低而碱性物质较多，使产品存在生成硅酸二钙的风险。发明人在对现有技术的研究和实践过程中发现目前存在以下不足之处完全采用天然原料生产的岩棉产品虽然具有优良的品质，但生产成本高，耗能高；以碱性高炉废渣添加酸性物料生产的矿渣棉虽然资源和热能得到了不同程度的利用，降低了生产成本，虽然高炉渣热装或铁合金热渣液节约了热能，但在调质炉、高温炉中要加热或者熔化其他物料还需要热能。此外，矿渣棉成丝后多制成毡、板和管等产品，产品的色彩也是产品的标志之一。 然而，现有技术通常采用后期染色进行着色，从环保、成本、设备等方面而言均优待改善。另一方面，对于锰铁合金冶炼企业，硅锰渣和碳锰渣是采用有熔剂法冶炼硅锰合金和碳锰合金获得的副产物。以往对副产物的处理方式是将硅锰渣热液和碳锰渣热液水淬后提供给水泥厂作为原料，附加价值极低。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明需要提供一种矿渣棉的制造方法，所述方法工序简单、生产成本低且热能利用率高。
进一步地，本发明需要提供一种上述矿渣棉的制备系统。 进一步地，本发明需要提供一种矿渣棉，所述矿渣棉制造成本低且天然着色、不需要着色工序。根据本发明第一方面实施例的矿渣棉的制造方法，所述制造方法包括a)提供硅锰渣热液和碳锰渣热液；b)将所述硅锰渣热液和碳锰渣热液进行混熔以获得混合熔体；以及c)对所述混合熔体进行制丝，得到所述矿渣棉。根据本发明实施例的矿渣棉的制造方法，由于硅锰渣热液和碳锰渣热液都呈高温状态，最大限度的利用了热能，得到的矿渣棉自然成色，并且所得色彩为永久性的，免除了着色工序，降低了生产成本。另外，根据本发明上述实施例的矿渣棉的制造方法，还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，使所述硅锰渣热液和碳锰渣热液在 13000C -1500°C下静置保温1小时以内，以排出气体和固体杂质。根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下对所述硅锰渣热液和碳锰渣热液搅拌10 15分钟，此后静置15 20分钟。根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为6. 6% 18%。根据本发明的一个实施例，在所述混合熔体中加入硅石以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4，优选酸度为1. 0 1. 2。根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4，优选酸度为1. 0 1. 2。根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，在所述混合熔体中加入金属氧化物以调节所述矿渣棉的色彩。根据本发明的一个实施例，所述金属氧化物包括含铁氧化物、含铜氧化物中的至少一种。根据本发明的一个实施例，所述碳锰渣热液的质量百分数为30% -100%，所述硅锰渣热液的质量百分数为0-70%。根据本发明第二方面实施例的矿渣棉的制备系统，包括保温炉；调质炉，所述调质炉通过封闭流道与所述保温炉相连通以便接受来自所述保温炉的热液；以及制丝系统， 所述制丝系统通过封闭流道与所述调质炉相连通以接受来自所述调质炉的熔体并对所述熔体进行制丝。另外，根据本发明上述实施例的矿渣棉的制备系统，还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述保温炉包括硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉， 所述硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉分别通过封闭流道与所述调质炉相连通，且所述硅锰渣用保温炉还通过封闭流道与所述制丝系统相连通。根据本发明的一个实施例，所述保温炉与所述调质炉之间设有流量调节阀以控制所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的流量。根据本发明的一个实施例，所述保温炉和调质炉的加热装置为三相电极。
根据本发明的一个实施例，所述调质炉内设有搅拌装置。根据本发明第三方面实施例的矿渣棉，所述矿渣棉含有Si02、A1203、CaO、MgO和 MnO，其中，所述MnO的质量百分数为6. 6% 18%。另外，根据本发明上述实施例的矿渣棉，还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为6. 6% 9%。根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为10 13%。根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为14 18%。根据本发明的一个实施例，所述SW2的质量百分数为25% -43%，所述Al2O3的质量百分数为7% -19%，所述CaO的质量百分数为19% -40%，所述MgO的质量百分数为 2. 0% -7. 5%。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是根据本发明的一个实施例的矿渣棉的制造方法的流程图；以及图2是根据本发明的一个实施例的矿渣棉的制备系统的结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接和/或者一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。首先，参考图1描述本发明所涉及的矿渣棉的制造方法的流程。具体地，本发明所涉及的矿渣棉的制造方法包括以下步骤a)首先，提供硅锰渣热液和碳锰渣热液。由此，由于硅锰渣热液和碳锰渣热液都呈高温状态，最大限度的利用了热能，得到的矿渣棉自然成色，并且所得色彩为永久性的，免除了着色工序，降低了生产成本。有利地，根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，使所述硅锰渣热液和碳锰渣热液在1300°C -1500°C下静置保温1小时以内，以排出气体和固体杂质。由此，可以提高硅锰渣热液和碳锰渣热液的纯度。进一步地，根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为6. 6% 18%。经发明人研究发现，通过使矿渣棉中含有质量百分数为6. 6% 18%的MnO，可以使得矿渣棉呈现自然的不同色度的绿色。由此，根据制备所得矿渣棉的色彩需要，通过调节混合熔体中MnO的质量百分数，可以调节所得矿渣棉的成色。例如，所需矿渣棉制品用于民用建筑室内装饰的隔音板，则对矿渣棉的色彩具有一定要求，需要严格控制MnO含量如果所需矿渣棉的颜色为淡绿色至浅果绿色，则需调节硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为 6. 6% ％ ；如果所需矿渣棉的颜色为果绿色至淡豆绿色，则需调节硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为10% -13% ；如果所需矿渣棉的颜色为豆绿色至深绿色，则需调节硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为14% -18%。步骤a)的具体操作没有限制，例如可以将硅锰渣热液和碳锰渣热液通过行车吊渣包倒入保温炉流槽，流入硅锰渣或碳锰渣的保温炉，保持保温炉温度为1300°C -1500°C 即可。在此，需要说明的是，上述步骤a)还包括如下情况，即根据硅锰渣热液和碳锰渣热液中各成分含量的不同，可以针对产品要求只提供硅锰渣热液或碳锰渣热液。b) ！^，■■鶴㈱赫石炭鶴舰搬混合碰。根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下对所述硅锰渣热液和碳锰渣热液搅拌10 15分钟，此后静置15 20分钟。由此，可以实现硅锰渣热液和碳锰渣热液的充分混熔，并且在静置后可对混合熔体进行制丝，得到矿渣棉。有利地，根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4，优选为1. 0 1. 2。由此， 可以通过调节混合熔体的酸度以适应不同的用途需要。例如，如果矿渣棉制品用于工业管道的保温，对色彩要求较低，则应该调整硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以满足酸度要求。进一步地，根据本发明的一个实施例，在所述混合熔体中加入硅石以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4。由此，在矿渣棉制品的用途和色彩都有要求的情况下，例如所述矿渣棉制品为高档宾馆装饰用隔音板时，可以调节硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数保持含量一定，再通过添加硅石以增加SiO2含量来提高混合溶体的酸度，从而满足矿渣棉的酸度和色彩的要求。根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，在所述混合熔体中加入金属氧化物以调节所述矿渣棉的色彩。由此，可以使矿渣棉的色彩更为丰富，使用范围更为广泛。进一步地，根据本发明的一个实施例，所述金属氧化物包括含铁氧化物、含铜氧化物中的至少一种。由此，可以在丰富矿渣棉色彩的同时降低制备成本。根据本发明的一个优选实施例，所述碳锰渣热液的质量百分数为30% -100%，所述硅锰渣热液的质量百分数为0-70%。由此，通过使硅锰渣热液和碳锰渣热液的比例调整在该范围内，可以使得混合溶体的酸度具有更有利于生产、应用。所述步骤b)的具体操作也没有特殊限制，只要能将所述硅锰渣热液和碳锰渣热液进行混熔即可，例如可以为将硅锰渣热液和碳锰渣热液经过封闭流道放入调质炉进行混熔，保持调质炉温度为1300°C -1500°C。c)最后，对所述混合熔体进行制丝，得到所述矿渣棉。
所述步骤C)可以采用公知的或本领域技术人员熟悉的方法完成。例如，采用四辊离心机制丝热混熔后的渣液连续、均勻地落在离心机的高速旋转辊上，使渣液在巨大离心力的作用下被抛制成丝。下面，结合图2描述根据本发明上述实施例所涉及的矿渣棉的制备系统。具体地，所述矿渣棉的制备系统包括保温炉、调质炉和制丝系统。所述保温炉没有特殊限制，只要能加热到一定温度，并且具有保温作用即可。所述调质炉为所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的混熔装置，所述调质炉通过封闭流道与所述保温炉相连通以便接受来自所述保温炉的热液。所述制丝系统通过封闭流道与所述调质炉相连通以接受来自所述调质炉的熔体并对所述熔体进行制丝。根据本发明的一个实施例，所述保温炉包括硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉， 所述硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉分别通过封闭流道与所述调质炉相连通，且所述碳锰渣用保温炉还通过封闭流道与所述制丝系统相连通。由此，可实现硅锰渣热液和碳锰渣热液的分装，并实现保温炉与调质炉之间熔体的流通，所述碳锰渣用保温炉还通过封闭流道与所述制丝系统相连通可以在所述硅锰渣热液含量为0时，所述碳锰渣热液直接从所述硅锰渣用保温炉中即可流入所述制丝系统进行制丝，简化了制备工艺。有利地，根据本发明的一个实施例，所述保温炉与所述调质炉之间设有流量调节阀以控制所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的流量。由此，可以便于整个制备工艺的调节和控制。根据本发明的一个实施例，所述保温炉和调质炉的加热装置为三相电极。由此，可以在保证加热和保温效果的前提下，降低整套装置的成本。有利地，根据本发明的一个实施例，所述调质炉内设有搅拌装置。由此，可以增强调质炉的搅拌效果，减少搅拌时间。下面进一步描述根据本发明上述制造方法和制备系统制得的矿渣棉。根据本发明的一个实施例，所述矿渣棉含有Si02、A1203、CaO、MgO和MnO，其中，所述MnO的质量百分数为18%以下。有利地，根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为6.6% 9%。由此， 该比例的MnO可以使得矿渣棉的颜色为淡绿色至浅果绿色。有利地，根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为10 13%。由此，该比例的MnO可以使得矿渣棉的颜色为果绿色至淡豆绿色。进一步地，根据本发明的一个实施例，所述MnO的质量百分数为14 18 %。由此，该比例的MnO可以使得矿渣棉的颜色为豆绿色至深绿色。根据本发明的一个实施例，所述SW2的质量百分数为25% -43%，所述Al2O3的质量百分数为7% -19%，所述CaO的质量百分数为19% -40%，所述MgO的质量百分数为 2. 0% -7. 5%。下面通过具体实施例描述本发明的矿渣棉的制造方法。表1为云南文山斗南锰业股份有限公司经过三个月的统计获得的硅锰渣和碳锰渣的成分及含量分析结果，以下实施例中所涉及到的硅锰渣和碳锰渣为表1中所示的硅锰渣和碳锰渣。由于原料条件和工艺条件，特别是原料条件的变化，使硅锰渣和碳锰渣的成分变化较大，因此，需要预先分析每次出炉的硅锰渣和碳锰渣成分及含量，以便于控制矿渣棉制备过程中MnO的质量百分数和混合溶体的酸度。表1硅锰渣和碳锰渣成分及含量(％ )
权利要求
1.一种矿渣棉的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括a)提供硅锰渣热液和碳锰渣热液；b)将所述硅锰渣热液和碳锰渣热液进行混熔，以获得混合熔体；以及c)对所述混合熔体进行制丝，得到所述矿渣棉。
2.根据权利要求1所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步骤a)中，使所述硅锰渣热液和碳锰渣热液在1300°C -1500°C下静置保温1小时以内，以排出气体和固体杂质。
3.根据权利要求1所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下对所述硅锰渣热液和碳锰渣热液搅拌10 15分钟，此后静置 15 20分钟。
4.根据权利要求1所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步骤a)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体中MnO的质量百分数为6. 6% 18%。
5.根据权利要求4所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述混合熔体中加入硅石以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4。
6.根据权利要求1所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步骤b)中，调整所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的质量百分数以使所述混合熔体的酸度为0. 8 1. 4。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步骤 b)中，在所述混合熔体中加入金属氧化物以调节所述矿渣棉的色彩。
8.根据权利要求7所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，所述金属氧化物包括含铁氧化物、含铜氧化物中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的矿渣棉的制造方法，其特征在于，所述碳锰渣热液的质量百分数为30% -100%，所述硅锰渣热液的质量百分数为0-70%。
10.一种矿渣棉的制备系统，其特征在于，包括保温炉；调质炉，所述调质炉通过封闭流道与所述保温炉相连通以便接受来自所述保温炉的热液；以及制丝系统，所述制丝系统通过封闭流道与所述调质炉相连通以接受来自所述调质炉的熔体并对所述熔体进行制丝。
11.根据权利要求10所述的矿渣棉的制备系统，其特征在于，所述保温炉包括硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉，所述硅锰渣用保温炉和碳锰渣用保温炉分别通过封闭流道与所述调质炉相连通，且所述碳锰渣用保温炉还通过封闭流道与所述制丝系统相连通。
12.根据权利要求11所述的矿渣棉的制备系统，其特征在于，所述保温炉与所述调质炉之间设有流量调节阀以控制所述硅锰渣热液和碳锰渣热液的流量。
13.根据权利要求10或11所述的矿渣棉的制备系统，其特征在于，所述保温炉和调质炉的加热装置为三相电极。
14.根据权利要10或11所述的矿渣棉的制备系统，其特征在于，所述调质炉内设有搅拌装置。
15.一种矿渣棉，其特征在于，所述矿渣棉含有Si02、A1203、CaO, MgO和MnO，其中，所述 MnO的质量百分数为6. 6% 18%。
16.根据权利要求15所述的矿渣棉，其特征在于，所述MnO的质量百分数为6.6 % 9%。
17.根据权利要求15所述的矿渣棉，其特征在于，所述MnO的质量百分数为10 13%。
18.根据权利要求15所述的矿渣棉，其特征在于，所述MnO的质量百分数为14 18%。
19.根据权利要求15所述的矿渣棉，其特征在于，所述S^2的质量百分数为 25% -43%，所述Al2O3的质量百分数为7% -19%，所述CaO的质量百分数为19% -40%, 所述MgO的质量百分数为2. 0% -7. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种矿渣棉及其制造方法和制备系统，所述矿渣棉制造方法包括提供硅锰渣热液和碳锰渣热液；将所述硅锰渣热液和碳锰渣热液进行混熔以获得混合熔体；以及对所述混合熔体进行制丝，得到所述矿渣棉。根据本发明实施例的矿渣棉的制造方法，由于硅锰渣热液和碳锰渣热液都呈高温状态，最大限度的利用了热能，得到的矿渣棉自然成色，并且所得色彩为永久性的，免除了着色工序，降低了生产成本。
文档编号C03B37/005GK102515499SQ20111043324
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者余强, 张志斌, 张玉林, 张自义, 杭祖辉, 王运正, 臧建, 高德云, 魏霞 申请人:云南冶金(美国)科技有限公司, 云南文山斗南锰业股份有限公司