一种用于在制造矿物熔体时回收材料的方法

一种用于在制造矿物熔体时回收材料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过在存在无机颗粒物的情况下燃烧可燃材料并由此形成熔体的矿物熔体制造方法，包括：经由入口管道(4)注入燃料、颗粒矿物材料和可燃气体到循环燃烧室(1)，在循环燃烧室(1)中燃烧燃料由此将矿物材料熔化以形成矿物熔体并产生废气；将废气从矿物熔体分离，收集矿物熔体(9)，并经由排气管(10)将废气向上传递到热交换系统的管道(11)；以及将颗粒矿物材料和废矿棉的第一部分提供到管道(11)，并在热交换系统中队所提供的材料进行预加热，以及将水含量在5-25％重量百分比之间的废矿棉的第二部分直接提供到入口管道(4)。
【专利说明】一种用于在制造矿物熔体时回收材料的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于通过在有颗粒矿物材料存在的情况下燃烧可燃材料并由此 形成熔体的矿物熔体生产过程中回收废料（诸如矿棉）的方法。熔体可随后被纤维化以形 成矿物纤维或用于其他的工业过程。

【背景技术】
[0002] 在W0 03/002469中公开了一种用于生产上述类型的矿物熔体的系统。这种系统 包括：使粉末化的煤或其他燃料悬浮在预加热过的助燃空气中；以及在循环燃烧室中在存 在悬浮的颗粒矿物材料的情况下燃烧悬浮的燃料，所述循环燃烧室即一种燃烧室，在其中 悬浮的颗粒材料和空气在一种是旋风循环系统或接近旋风循环系统的系统中循环。这通常 被称为旋风炉。经由燃烧室的顶部或靠近所述顶部处引入颗粒矿物材料以及在预加热过的 空气中的煤的悬浮物。在燃烧室内，颗粒煤发生燃烧并且颗粒材料被转化为熔体。该熔体 和尚未熔化的颗粒材料被循环气体抛到室壁上并将在室中向下流动。熔体被收集在处于室 的底部的沉淀罐中。
[0003] 为了提高W0 03/002469中的旋风炉的能量效率，离开循环室的温度在 1400-1700°C范围的废气被用于对颗粒材料进行预加热。W0 03/002469教导了废气被急冷 至IJ 1000-1500°C，并随后与矿物材料混合以将其预加热到700-1050°C的温度。
[0004] WO 2009/118180、W0 2008/019780、W0 2008/086990 和 W0 2008/086991 也公开了 用于制造矿物熔体的旋风炉。
[0005] 与冲天炉（cupola furnace)或其他堆栈炉（stack furnace)相比，旋风炉具有显 著的优点。关于燃料方面，其避免了对细微颗粒进行压块的需要，并且可使用更大范围的燃 料，例如包括塑料。使用烙炼旋风炉（melting cyclone furnace)消除了矿石中的铁减少 的风险，并且排放环境可接受的废气。熔炼能力的灵活性比冲天炉要好很多，这意味着能够 容易且迅速地转换生产，例如从总能力的40 %转换到100%，从而大大减少了响应变更要 求所花费的时间。此外，在旋风炉中熔炼比在冲天炉的情况下要快很多，在旋风炉中熔炼是 分钟量级的而不是小时量级的。
[0006] 因此，在经济上和环保上是希望使用熔炼旋风炉系统的，并且在W003/002469中 公开的系统工作良好。在W0 2009/118180中公开了改进的熔炼旋风炉系统。
[0007] 在这种旋风炉系统中，研磨过的废矿棉被送入从旋风炉到下方旋风预加热器的提 升机中，并且收集到的飞灰就在预加热过的原材料被送入旋风炉之前被送入所述预加热过 的原材料中。这种设置带来一个问题，废矿棉在旋风预加热器中被加热到750-800°C，这导 致所有的有机材料都会燃烧以及蒸发全部水分。由此，材料变成了细粉末。很难将这种细 粉末保留在旋风炉内，并且相对大量的细粉末最终成为来自旋风炉的废气中的小滴或灰尘 颗粒。这种"带出物（carry-over)"附着到提升机和旋风预加热器的内表面，并且在废棉的 量超过总原材料装填量的10%时引起生产停顿。类似的带出物问题由飞灰引起，因为其也 呈现为非常细的粉末。所装填的材料的大约5-10%最终成为必须要回收或沉积的飞灰。


【发明内容】

[0008] 在这种背景下，本发明的一个目的是提供一种用于回收废料（如废矿物纤维棉和 飞灰）的方法和设备，避免上面描述的造成小滴或细粉末排放到旋风炉和热交换系统外面 的问题。
[0009] 这个目的由一种通过在存在颗粒矿物材料的情况下燃烧可燃材料并由此形成熔 体的制造矿物熔体的方法来实现，所述方法包括以下步骤：将燃料、颗粒矿物材料和助燃气 体经由入口管道注入循环燃烧室，并在循环燃烧室内燃烧燃料，由此将矿物材料熔化以形 成矿物熔体并产生废气；将废气从矿物熔体中分离，收集矿物熔体并将废气经由排气管向 上传递到热交换系统的管道；以及将颗粒矿物材料和废矿棉的第一部分供给到所述管道 中，并在热交换系统中预加热所供给的材料，以及将水含量按重量在5-25%之间的废矿棉 的第二部分直接供给到入口管道。
[0010] 废矿棉包含一定的水和粘合剂并且容易形成结块。当将废棉直接加入到旋风炉的 入口而没有任何预加热时，其因此呈现为结块或大颗粒，并且将会被在旋风炉的上部部分 中的熔体层捕获并使得带出物最小化。通过将"湿"废棉直接加入到旋风炉，回收的废棉的 量可以从10%增加到35%或更高，这有利于平衡在制造矿棉纤维隔离产品的生产线上的 废棉。
[0011] 如果回收的飞灰的至少一些与湿废棉混合，则也可能使得由飞灰引起的带出物最 小化，因为其在与废棉的结块或颗粒混合后附着到其上。实践表明，如果一半的飞灰加入到 废棉，则将可能使得全部飞灰返回熔炼过程，并且能够避免飞灰的沉积。
[0012] 在优选实施例中，热交换系统包括旋风预加热器，经由所述管道向所述旋风预加 热器送入预加热过的矿物材料的供给和用于进行预加热的废矿棉材料的供给，之后经由供 给管道离开旋风预加热器进入到入口管道以便注入到循环燃烧室，由此将废料的第三部分 供给到所述供给管道。这种废料优选地是飞灰。这种材料是非常细的，具有低于ΙΟμπι的 颗粒尺寸。由此，飞灰与预加热过的材料一起被供给到旋风炉的入口管口之前的管道。
[0013] 优选地，废矿棉的第二部分在其被直接供给到入口管道之前与飞灰混合。
[0014] 在优选实施例中，废矿棉被研磨并在被供给到设备中时具有按重量为10-15%的 水含量。
[0015] 在优选实施例中，总废矿棉的近似20 %被供给到管道中用于预加热，并且总废矿 棉的近似80%被直接供给到入口管道。尽管对材料进行预加热也许更有能量效率，然而发 现有利的是差不多80%的废矿棉在"湿冷"状态下（即没有事先预加热）被加入，从而使 得减少了细颗粒的量并由此使得这些来自旋风炉的细颗粒的带出物最小化。在一个实施例 中，总飞灰的近似50%在供给管道中供给，并且飞灰的近似50%与废矿棉混合，之后被直 接供给到入口管道中。然而，飞灰要与废矿棉混合的最佳部分取决于预加热系统的分离效 率。
[0016] 在一个实施例中，提供有至少两个相对设置的入口管道，并且废料被供给到所述 入口管道的至少一个。因此在旋风炉中可以实现更高的产量。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 接下来，将参照附图更具体地描述本发明，其中：
[0018] 图1为根据本发明优选实施方式的设备的示意图。

【具体实施方式】
[0019] 图1示出了循环燃烧室1，其包括圆柱形的顶部部分、截头圆锥形的底部部分和圆 柱形的基座部分。颗粒燃料被从供给处2引入到循环燃烧室，并且优选地是煤。预加热过 的矿物材料经由矿物材料管道3引入到循环燃烧室。根据本发明，矿物材料包括颗粒矿物 材料和废矿棉。煤和矿物材料与助燃空气一起经由入口管道4被引入，而由压缩空气供给 处5提供的第二空气经由至少两个诸如喷管（lance)的切向进入口（未示出）被引入循环 燃烧室1，以确保煤2与助燃空气6的完全混合，以及维持助燃气体和悬浮材料在循环燃烧 室1中的循环运动。第二燃料（在这个例子中为天然气）也是经由供给处（未示出）注入 到循环燃烧室1的基座部分。
[0020] 在循环燃烧室1中，煤2在助燃气体6中燃烧，所述助燃气体优选地为富氧空气5。 产生的熔体9收集在循环燃烧室1的基座区域中，并且经由排出口离开所述室。废气经由 处于循环燃烧室1的顶部的烟道10送入第一管道11，在所述第一管道11中，废气被用来加 热将要送入循环燃烧室1中的颗粒状的矿物材料。随后，废气被送入第一旋风预加热器12， 在所述第一旋风预加热器12中，废气与混合在一起的矿物材料分离。废气从第一旋风预加 热器12经由第二管道14流动到第二旋风预加热器13。在第二旋风预加热器13之后，废气 经由管道15流动到旋风除尘器16并进入进一步处理处17,在所述进一步处理处17中，废 气与助燃气体发生间接热交换以预加热助燃气体。随后，诸如通过过滤器（未示出）对废 气进行处理，使其可安全进入大气。
[0021] 在加入到循环燃烧室1之前，对矿物材料进行预加热。具体来说，第一矿物材料 (典型地是原石材料）从供给处19被供给到第二管道14,并且在第二旋风预加热器13中 经过初始预加热。第一矿物材料随后穿过第一矿物材料管道18并被引入到第一管道11，并 且接下来传递到第一旋风预加热器12。第二矿物材料从供给处20提供到第一矿物材料下 游的第一管道11。第二矿物材料通常为处理过的矿物材料，典型地是粘合的矿物纤维，诸 如回收的矿物纤维或废矿棉。为了确保在第一旋风预加热器12中产生NOx的还原条件，可 以在紧挨着第一旋风预加热器之前的位置21处将氮材料（如氨）加入到第一管道11。然 而，由于在供给处20处供给的废矿棉包括具有氮成分的粘结剂，可能有利的是不用将氨加 入到管道11，因为包含在回收的废矿棉中的氨足够确保NOx在第一旋风预加热器12中的还 原条件。经由管道15的来自第二旋风预加热器13的废气可能携带一些第一矿物材料。这 些第一矿物材料在旋风除尘器16中与废气分离，并被回收而经由管道22加入到预加热过 的矿物材料中。
[0022] 废气经由烟道10离开循环燃烧室1。废气进入第一管道11，并通过急冷空气从 1500-1900°C之间（通常为1650°C )的温度急冷到1000-1500°C之间（通常为1300°C )的 温度。经由管道18引入第一管道11的第一矿物材料是经由第二矿物材料下游的进入口引 入到第一管道11中的。
[0023] 所述室是大体坚直的而不是水平炉。其通常具有圆柱形的顶部部分、截头圆锥形 的底部部分和基座部分，其中燃料、矿物材料和助燃空气被注入所述顶部部分，熔体可收集 在所述基座部分中。可选地，所述室可以是整体圆柱形的。基座部分优选地是所述室的一 体的一部分，并且可以简单地为接头圆锥形的底部区域的端部部分，或者可以是位于底部 区域的端部的圆柱形部分。优选地，基座部分的直径不大于顶部部分的直径，这与传统的系 统相反，在传统的系统中，常常在室的基座处使用具有增大容积的罐体。
[0024] 基座部分具有矿物熔体的排出口，作为流体的熔体从所述排出口中穿过。这种流 体随后可以以任何常规的方式被纤维化，例如使用级联旋转器（cascade spinner)或纺丝 杯（spinning cup)或任何其它常规的离心纤维化处理工艺。可选地，矿物熔体可被用于其 它工业加工。
[0025] 优选地，关于用于矿物熔体离开室的基座部分的排出口，其不是立即向下延伸的， 而是排出口为虹吸管。"虹吸管"意味着，通常为管或排水沟的排出口初始具有相对于室中 的开口向上的朝向并且随后在引导到纤维化设备之前具有向下的朝向。这有利于熔体质 量，因为在熔体表面的任何未燃尽的燃料颗粒会保留在室内。
[0026] 燃料被注入到循环燃烧室中。可以使用任何可燃燃料。燃料可以是处于室温的气 体，诸如丁烷、丙烷、甲烷或天然气，但是优选地是液体或固体的材料。燃料优选地为颗粒形 式，并且最优选地为颗粒化的碳材料。
[0027] 燃料颗粒的颗粒尺寸优选地在50-1000 μ m范围内，优选地在约50-200 μ m范围 内。大体上至少90% (按重量）的颗粒处于这个范围内。平均为大体上约70 μ m的平均尺 寸，范围是90%在100 μ m以下。燃料可以常规方式经由送料管送入室中，以提供燃料颗粒 流。这通常涉及使用运载气体（carrier gas),燃料颗粒悬浮在所述运载气体中。运载气体 可以是空气、富氧空气或纯氧气（优选地处于环境温度以避免逆燃）或少量的活性气体如 氮气。运载气体被作为助燃气体的一部分。
[0028] 至少一些并且优选地大多数的燃料被注入到循环燃烧室的顶部部分。然而，在优 选实施例中，一些燃料（称为第二燃料）也被注入到循环燃烧室的底部部分。
[0029] 经由多个切向设置的进入口，助燃气体也被引入到室的顶部部分，助燃气体可以 是处于环境温度的但优选地是预加热过的。预加热过的主助燃气体的温度常常取决于系统 中可提供的热量。助燃气体常常被预加热到约600°C，并且其至少被预加热到300-600°C， 例如约500-550°C。助燃气体可以是空气或者可以是富氧空气。"富氧空气"意味着包含有 比在空气中自然存在的更多的氧气的气体，并且可以另外包括其他在空气中自然存在的气 体。其还可以包括其他不是在空气自然存在的气体（如丙烷或甲烷），只要氧气的总水平超 过空气中自然存在的水平即可。
[0030] 在优选实施例中，助燃气体是富氧空气，其包括按体积为25 %至50%的氧气，优 选地为25%至30%。在可选的实施例中，助燃气体包括按体积至少50%或至少70%的氧 气，或者甚至为纯氧气。在整个说明书和权利要求书中，"纯氧气"指的是例如通过真空变 压吸附技术（VPSA)获得的纯度为92%或更高的氧气，或者其可以是通过蒸馏方法获得的 近似100%纯度的氧气。使用富氧空气是有益的，因为其减少了所需助燃气体的总体积。这 意味着可以使用比在使用空气时更小的循环燃烧室。由于室的尺寸和助燃气体的体积是与 生产矿物纤维所需的能量以及随后的能量损失相关的，这个实施例使得系统具有更高的能 量效率。这在提高经济生存能力和降低环境不利影响方面具有显著的益处。当使用纯氧气 时，优选地是处于环境温度而不被预加热。
[0031] 可以经由送料管引入助燃气体，其中燃料悬浮在助燃气体中，特别是当气体处于 相对较低的温度时。在燃料进入室之前，燃料不应当在燃料管中开始燃烧（该现象称为"逆 燃")，因此在本实施例中需要低气体温度。然而，助燃气体优选地是经由一个或多个助燃气 体进入口单独引入的，所述一个或多个助燃气体进入口可以位于燃料送料管的附近，从而 使得助燃气体在与燃料相同的区域直接进入室中，以允许有效混合。
[0032] 无论它们是否被一起引入，助燃气体注入室中的速度是相对低的（优选地介于 l-50m/s之间），以便使得设备表面磨损最小化。当燃料和矿物材料悬浮在助燃气体中时， 速度优选地介于5-40m/s之间。当它们被分别引入时（这是优选的），燃料的注入速度优选 地为 20-40m/s。
[0033] 希望确保预加热过的燃料与助燃气体迅速且完全地混合，因为这确保了燃料能迅 速点燃，从而使其能够经历高温分解，在燃烧的初始阶段，在引入到室中之后几乎立即发 生。完全混合还确保了燃料颗粒在主助燃气体中的停留时间更加均匀，由此导致更有效的 燃料燃烧。
[0034] 为了帮助确保迅速且完全的混合，可以在循环燃烧室的顶部部分引入附加气体， 所述附加气体以高于助燃气体和颗粒燃料的速度行进，并且由于速度差造成燃料颗粒流的 湍流，由此打破了流动并确保了迅速混合。附加气体通常比助燃气体的体积小很多，并且典 型地构成小于20%的注入燃烧室中的总气体，优选地介于5-15%之间。附加气体可以是任 何气体，包括空气、氮气、氧气、或易燃气体如丙烷或丁烷。附加气体可以从进入口注入使其 邻近在室中的燃料颗粒流，但是优选地是注入到同心地围绕燃料进入口的进入口。这种同 心设置导致了有效的混合，特别是当附加气体进入口在其开口处具有汇聚喷嘴的情况下。 附加气体优选地以比燃料和助燃气体快至少l〇〇m/ S的速度行进，通常是至少250m/s，优选 地是至少300m/s。在最优选的实施例中，附加气体的注入速度是音速的，即处于或大约处于 声音的速度。
[0035] 除了注入到循环燃烧室的顶部部分的助燃气体，还可以将一些助燃气体注入到底 部部分。这可以被称为第二助燃气体。与主助燃气体一样，第二助燃气体可以是环境温度的 或预加热过的，并且优选地包含至少25 %的氧气。第二助燃气体可以是富氧空气，包括按体 积至少30 %或35 %的氧气，优选地为至少50 %，最优选地为至少70 %;或者是介于30-50 % 之间的氧气或纯氧气。第二助燃气体可以通过任何常规方式引入，但是优选地是利用具有 汇聚喷嘴的进入口（另外已知为喷管）来引入。
[0036] 第二助燃气体可以从一个进入口引入到下部部分中，但是优选地是通过至少两个 进入口引入，最优选地是多于两个，如三个、四个、五个或六个，优选地为四个进入口。
[0037] 已经发现，在循环燃烧室的底部部分加入助燃气体在确保燃料颗粒完全燃烧方面 是非常有效的。已经发现，在此处加入氧气比简单地将附加氧气与主助燃气体一起加入上 部部分更有效率。第二燃烧气体可以构成小于一半的总助燃气体，所述总助燃气体包括主 助燃气体、第二助燃气体和引入的任何附加气体，所述附加气体是可燃的。第二助燃气体可 以构成助燃气体的总百分比的10-50%之间，优选地为20-40%之间。在一个实施例中，附 加（或第二）固体、液体或气体燃料被注入底部部分，并在存在第二助燃气体的情况下燃烧 以在底部部分形成火焰。这在使用富氧空气作为助燃气体时是特别重要的，尽管所需的更 小的体积有利于增加能量效率。选择氧气在第二助燃气体和第二燃料中的相对量，使得在 第二燃料在第二气体中完全燃烧后存在剩余的氧气。将第二燃料注入底部部分是有利的， 因为其可用来于调节已收集在基座部分的熔体的温度。
[0038] 除了在顶部部分的主燃烧之外，在底部部分形成火焰是有利的，因为其是一种可 以改变熔体温度的机制。具体来说，在循环燃烧室的基座部分，矿物熔体从壁上流下，以收 集在基座部分中。因此，在这个区域，熔体呈现为室壁上的薄膜，并且呈现为基座部分中的 浴体（bath)，其通常是浅的。在这个区域施加辐射热是特别有效的，因为其能够容易地穿透 整个熔体。因此，在这个区域使用火焰对于均匀、迅速以及在精确参数范围内加热熔体来说 是特别有效的，因此通过在这个区域改变燃料和气体的流速，可以将熔体的温度保持在精 确的限定范围内。
[0039] 由于这是目的，优选地朝向底部区域的下端，优选地在室的截头圆锥形的底部部 分的下半部注入第二燃料，使其靠近基座部分。第二燃料可以是任何燃料。在一个实施例 中，第二燃料只包括固体燃料，如颗粒碳材料，诸如煤，因为这些通常是有成本效率的并且 能够减少NOx的产生。在其他实施例中，第二燃料包括一些立即且完全燃烧的液体或气体 燃料。优选地，第二燃料包括一些固体燃料（如煤），其含量为全部第二燃料的10-90%，优 选地为40-80%，最优选地为50-70%，其余的第二燃料是液体或气体燃料。优选的非固体 燃料是丙烷、甲烷或天然气。第二燃料呈现为比颗粒燃料少的量，并且构成小于50 %的总燃 料能量，典型地为20-40%。
[0040] 在这个实施例中，第二助燃气体优选地是纯氧气，并且与燃料一起经由燃烧器进 入口被引入，从而使得燃烧立即发生。可选地，第二助燃气体可以经由靠近第二燃料进入口 的进入口被引入，并且可在室内发生混合。
[0041] 气体和悬浮的颗粒材料在循环燃烧室内的总体运动是旋风运动。这是通过以适当 的角度引入助燃气体以及颗粒燃料和矿物材料以维持漩涡运动而产生的。当使用时，第二 助燃气体优选地也是以相同的方向来引入的，以维持循环流动。废气从矿物熔体中分离，所 述矿物熔体被收集在室的基座，并且所述废气通常经由在循环燃烧室顶部的烟道被传递到 热交换系统。废气随后用于对矿物材料进行预加热，并且可选地还对助燃气体进行预加热。 废气典型地以介于1300-1900°C之间的温度离开循环燃烧室，通常是1500-1750°C，如大约 1550-1650°C。
[0042] 在优选实施例中，第一和第二矿物材料被分别提供到热交换系统。这在第一矿物 燃料具有比第二矿物材料高的烧结温度（sintering temperature)时是有利的。第一矿物 材料典型地为具有1200-1400°C的烧结温度的原矿物材料，而第二矿物材料典型地为具有 900-1100°C的烧结温度的加工过的废矿物材料，如粘合的矿物纤维。为了实现最大的能量 效率，尽可能完全地利用废气的热能是非常重要的。对于热效率来说以及为了保持矿物材 料的良好流通特性以及因此良好的加工效率，矿物材料在预加热过程中不被熔化或软化也 是很重要的。这通过早于第二矿物材料来预加热第一矿物材料来进行。具体来说，将第一 矿物材料早于第二矿物材料被加入到热交换系统。这意味着第一矿物材料在第二矿物材料 的上游被加入到废气中。在与第一矿物材料接触后，第一矿物材料被预加热，并且废气被冷 却并与预加热过的第一矿物材料一起行进以对第二矿物材料预加热。通常在接触第一矿物 材料之前对废气进行急冷。废气典型地急冷到约1300°C，以避免软化或熔化第一矿物材料。 利用任何适合的气体（如空气）或任何适合的液体（如氨水）进行急冷。
[0043] 当废气接触第一矿物材料时，废气对第一矿物材料预加热，并且废气被冷却。 在第一预加热阶段，第一矿物材料优选地被预加热到300-600°C的温度，更优选地为 400_550°C。优选地，废气和第一矿物材料的相对量使得第一矿物材料在第二预加热阶段的 结束前被预加热到略微低于第二矿物材料的烧结温度，通常为750-850°C。
[0044] 第二矿物材料随后被加入到热交换系统，并且接触废气和悬浮在废气中的第一矿 物材料。第二矿物材料通过这种接触而被预加热。优选地，第二矿物材料被预加热到至少 700°C，并且优选地在750-850°C之间。
[0045] 第二矿物材料是一种包括有机制剂（如有机粘结剂）的加工产品。特别有利的是， 将第二矿物材料预加热到完全燃烧掉有机添加剂的温度和条件。因此，包括释放出的有机 成分的气体应当在大气环境下被加热到约750-850°C至少1-2秒，所述大气环境包括至少 2 %的氧气，以烧掉有机粘结剂。
[0046] 热交换系统优选地包括至少一个并且优选地包括两个或甚至三个旋风预加热器 12、13。第一和第二材料典型地加入到第一管道11，所述第一管道11将废气从循环燃烧室 1传送到第一旋风预加热器12。在第一旋风预加热器12中，废气从矿物材料中分离。矿物 材料（包括混合的第一和第二矿物材料）经由混合矿物材料管道3传递到循环燃烧室1的 进入口，以被熔炼。
[0047] 优选地，从熔体中分离出来的随后被送入旋风预加热器中的废气包含的氧气比旋 风预加热器中存在的氧气量要少，因此优选地，或者在预加热器中或者在熔体和预加热器 之间，将空气或其他的氧气来源加入到废气中。废气从第一旋风预加热器12的顶部经由第 二管道14被传递到第二旋风预加热器13。优选地，第一矿物材料在第二旋风预加热器13 中进行初始预加热，之后被传送到第一管道11以被废气进一步预加热。因此，在优选实施 例中，第一矿物材料被引入第二管道中，并且被预加热到在300-600°C之间的初始温度，优 选地在450-550°C之间。废气随后离开第二旋风预加热器13,并常用于通过间接热交换来 加热助燃气体。
[0048] 预加热过的材料在18处被供给到管道11中。在下游提供有第二材料供给处20， 在所述第二材料供给处20提供废矿棉。废矿棉在其重新进入熔炼工艺过程之前被研磨过。 飞灰在22处被供给到在管道3中的离开旋风预加热器12的矿物材料。此外，飞灰和废矿 棉的混合物23被直接供给到入口管道4并送入到旋风炉1中，事先不进行任何预加热。废 棉在被供给时，典型地具有按重量在5-25%之间的水含量，如按重量近似10-15%。在用于 预加热的第一部分，此水含量在旋风预加热器12中处理的过程中蒸发。然而，在第二部分 中供给的废矿棉是不进行预加热的，并且保持其水含量进入炉1。由于废矿棉的第二部分的 "冷"和"湿"的状况，有利地与回收的飞灰混合，使得带出物的量最小化。
[0049] 总体上，应当意识到，在产量为每小时10吨的炉子中，可以回收高达每小时3. 5吨 的材料，即回收率达到35%。已经发现，在20处提供近似20 %的废矿棉（例如500kg/h) 用于预加热是适当的。还发现，在22处提供回收的飞灰总量的近似50%是适当的（例如 500kg/h)。这接下来意味着，在23处提供的废料的混合物包括飞灰总量的大约50%和废矿 棉总量的80%，即混合物包含近似500kg/h的飞灰和2000kg/h的废矿棉。
[0050] 混合物中的废矿棉保留了飞灰的小颗粒，并在被供给到热炉中时形成结块。这确 保了细微颗粒被在旋风炉1的上部部分的熔体层捕获，而不是作为带出物被直接排出进入 旋风炉的排出道10。
[0051] 以上，参照优选实施例描述了本发明。应当认识到，在不脱离本发明范围的情况下 可提供其他的变形和实施例，本发明的范围在权利要求书中限定。
【权利要求】
1. 一种通过在存在颗粒矿物材料的情况下燃烧可燃材料并由此形成熔体的制造矿物 熔体的方法，所述方法包括以下步骤： 将燃料、颗粒矿物材料和助燃气体经由入口管道（4)注入循环燃烧室（1)，并在所述循 环燃烧室（1)内燃烧所述燃料，由此将所述矿物材料熔化以形成矿物熔体并产生废气； 将所述废气从所述矿物熔体中分离，收集所述矿物熔体（9)并将所述废气经由排气管 (10)向上传递到热交换系统的管道（11);以及 将颗粒矿物材料和废矿棉的第一部分供给到所述管道（11)中，并在所述热交换系统 中对所供给的材料预加热，以及 将水含量按重量在5-25%之间的废矿棉的第二部分直接供给到所述入口管道（4)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述热交换系统包括旋风预加热器（12)，经由所 述管道（11)向所述旋风预加热器（12)送入预加热过的矿物材料的供给和用于进行预加热 的废矿棉材料的供给，之后经由供给管道（3)离开所述旋风预加热器（12)并进入所述入口 管道（4)以便注入所述循环燃烧室（1)，由此将废料的第三部分供给到所述供给管道（3)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中在所述第三部分中供给的所述废料是飞灰。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中废矿棉的所述第二部分被直接供给到所述供给管 道（3)下游的所述入口管道（4)。
5. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中废矿棉的所述第二部分在被直接供给到 所述入口管道（4)之前与飞灰混合。
6. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述废矿棉被研磨并在被供给之前具有 按重量为10-15%的水含量。
7. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中总的废矿棉的近似20%被供给到所述 管道（11)中用于预加热，并且总的废矿棉的近似80%被直接供给到所述入口管道（4)。
8. 根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中总飞灰的近似50%在所述供给管道 (3)中供给，并且所述飞灰的近似50 %与要在被直接供给到所述入口管道（4)之前，与所述 废矿棉混合。
【文档编号】C03B3/02GK104105672SQ201280060742
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】L·E·汉森 申请人:罗克伍尔国际公司