一种制备矿棉用熔渣炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种制备矿棉用熔渣炉，旨在提供一种不仅能够充分利用高炉热态熔渣中的余热资源，节能环保；而且熔渣炉内的熔体熔化均匀、玻璃化程度高，可有效提高矿棉的成纤率的熔渣炉。它包括加料池，熔化池及料道，所述加料池上部设有熔渣流入口及调质料加料口，所述加料池与熔化池之间通过流液通道相连接，所述料道的一端与熔化池相连通，料道的下部设有出料口；所述流液通道处设有用于控制流液通道的流量的流液通道控流闸板装置，所述料道处设有用于控制料道的流量的料道控流闸板装置，料道控流闸板装置位于熔化池与出料口之间，且料道控流闸板装置靠近熔化池。
【专利说明】一种制备矿棉用熔渣炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿渣高温熔体【技术领域】，具体涉及一种处理高炉热态熔渣的制备矿棉用熔渣炉。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的快速发展，能源紧缺的问题愈加严重，节能减排技术成为世界各国的研究热点。当前，我国能源形势严峻，产品能耗指标过高，主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高25-90% (加权平均高40%左右)；其次产值能耗高，我国的产品产值能耗是世界上最高的国家之一，例如每千克油当量的能源，日本企业平均可以创造出10.2美元的产值，中国只能创造出0.7美元，仅为日本的1/15 ;我国单位能源使用产生的GDP，目前只有发达国家平均水平的1/5?1/16左右。与此同时，我国矿产资源和能源的利用率都很低，我国矿产资源总回收率仅为30-50%，比世界平均水平低10-20个百分点；单位产品产值能耗为世界平均水平的2.3倍。这些是造成我国产品生产成本高、企业经济效益差的重要原因之一。
[0003]无机材料电熔技术是利用无机材料在高温下的离子导电特性施以交变电场产生焦耳热来熔制无机材料的一种技术。该技术具有节能、环保、产品高品质、劳动强度低等诸多优点，故在发达国家普遍被采用。随着国内环保意识的增强和生产产品的品质提升，无机材料电熔技术在国内得到了快速的发展。
[0004]作为“环境协调材料”的矿棉制品，其传统生产工艺为冲天炉工艺。冲天炉的工作过程为:先将一定量的煤炭装入炉内作为底焦，它的高度一般在一米以上。点火后，将底焦加至规定高度，从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。在冲天炉内，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应3个重要过程。
[0005]传统冲天炉工艺的制备过程中生产一吨矿棉制品平均需要消耗能源约550公斤标准煤(包括焦、电等)。能耗费用占工厂成本的30%以上，致使矿棉制品的销售价格高居不下，一般都在2500-3200元/吨以上，成为矿棉制品难以进入建筑市场最为突出的瓶颈问题之一。欲降低矿棉制品的销售价格的关键之一是降低其能耗。虽然通过在传统工艺上采用一些新技术(如加热送风、富氧送风等)也能达到节能的目的，但降耗的幅度有限。
[0006]而高炉热态熔渣本身具有很高的温度(1400-160(TC )，其平均热焓约为1670MJ/t，属于高品质的余热资源，具有很高的回收价值。由于高炉熔渣用途很广，因此熔渣能量的回收原则是不仅要回收其余热资源，而且要便于炉渣的再利用，在充分利用废渣显热的同时，生产出矿棉、矿渣微晶玻璃等具有较高附加值的建材产品；但目前，国内外高炉熔渣多以水淬法为主，热量无法回收利用。因此，采用高炉热态熔渣直接制备矿棉有利于解决上述【技术领域】中各自存在的问题，实现了矿棉制备过程中的节能降耗和高炉热态熔渣热量再利用的有机统一，充分利用了高炉热态熔渣的热量，是当今研究的热点技术之一。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种制备矿棉用熔渣炉，其不仅能够充分利用高炉热态熔渣中的余热资源，节能环保；而且熔渣炉内的熔体熔化均匀、玻璃化程度高，可有效提高矿棉的成纤率。
[0008]本实用新型的技术方案是:
[0009]一种制备矿棉用熔渣炉，包括加料池，熔化池及料道，所述加料池上部设有熔渣流入口及调质料加料口，所述加料池与熔化池之间通过流液通道相连接，所述料道的一端与熔化池相连通，料道的下部设有出料口 ；所述流液通道处设有用于控制流液通道的流量的流液通道控流闸板装置，所述料道处设有用于控制料道的流量的料道控流闸板装置，料道控流闸板装置位于熔化池与出料口之间，且料道控流闸板装置靠近熔化池。
[0010]本方案熔渣炉在应用过程中，直接将高炉热态熔渣(1400-160(TC )通过熔渣流入口引入加料池内，并且在高炉热态熔渣流入加料池的同时，将调质料通过调质料加料口进入加料池内，使调质料均匀的混合在高炉热态熔渣内；然后，熔体(即混合调质料的高炉热态熔渣)由流液通道进入熔化池，使熔体进一步澄清和均化，促进其玻璃化的形成，获取良好、均匀的熔体；最后，熔体由料道的出料口流出，供给离心机进行制棉。本方案充分利用高炉热态熔渣本身的热量，并配合调质料降低熔渣的熔点、使其高温粘度和高温电阻降低，强化熔渣的澄清和均化过程，促进其玻璃化的形成，有利于实现矿棉所需熔体的顺利熔化、均匀，有效提高矿棉的成纤率。
[0011]另一方面，本方案在流液通道处设置流液通道控流闸板装置，并在料道处设置料道控流闸板装置，这样可以控制熔体在加料池及熔化池内的保持的时间，控制加料池及熔化池内的熔体液面高度的波动范围，以及流液通道及料道内的熔体流速，有利于控制熔体玻璃化的形成、均匀，提高矿棉的成纤率。
[0012]作为优选，熔渣流入口设置在加料池侧面上部，所述加料池外侧设有斜向下延伸的熔渣流道，且熔渣流道的下端口与熔渣流入口相连通；所述调质料加料口设置在加料池顶面上，并且由调质料加料口进入加料池的调质料的落点位于由熔渣流入口进入加料池的热态熔渣的抛物线轨迹上。
[0013]由于由调质料加料口进入加料池的调质料的落点位于由熔渣流入口进入加料池的热态熔渣的抛物线轨迹上，这样可以有效避免调质料大量的漂浮于高温液态熔渣表面，并使熔渣与调质料的快速均匀混合，有利于促进其玻璃化的形成、均匀，提高矿棉的成纤率。
[0014]作为优选，加料池的侧面设有若干加料池侧插电极，加料池的底面设有若干加料池底插电极；所述熔化池的侧面设有若干熔化池侧插电极；所述料道的上部空间内设有若干料道侧插电极。本方案通过电极来加热加料池或熔化池或料道内的熔体，保证熔体在各阶段内的温度符合工艺需求。
[0015]作为优选，加料池的侧面上部、位于熔渣流入口下方设有加料池上液位线及加料池下液位线,且加料池内的熔体液面位于加料池上液位线与加料池下液位线之间,所述加料池侧插电极及加料池底插电极均位于加料池下液位线的下方；所述熔化池的内侧面上部设有熔化池液位线，且熔化池内的熔体液面位于熔化池液位线下方，所述熔化池液位线不高于加料池下液位线，所述熔化池侧插电极位于熔化池液位线的下方；所述料道位于熔化池底面上方，料道内的熔体液面不高于熔化池液位线，所述料道侧插电极为二氧化锡电极，且料道侧插电极位于熔化池液位线的上方。
[0016]为了使加料池与熔化池内的熔体澄清、均化，提高矿棉的成纤率，工艺要求加料池与熔化池内的熔体温度较高(1500摄氏度左右)，并且加料池与熔化池内各部位的熔体温度均匀；因而本方案在加料池及熔化池的熔体液面下方设置电极，利用耐高温电极对熔体进行加温，保证加料池与熔化池内的熔体温度的要求；
[0017]而为了使由出料口流出的熔体粘度满足离心机的成纤要求，由料道的出料口流出的熔体的温度不能太高(在1400度左右，温度过高则导致熔体的粘度偏低，温度过低则导致熔体的粘度偏高，粘度偏高或者偏低都不能满足四辊高速离心机的成纤要求)；因而为了满足料道的熔体温度要求，本方案将料道内的电极设置在料道的熔体液面的上方，避免电极直接加热料道内的熔体，使料道的熔体温度偏高；因而本方案在料道空间的上部设置二氧化锡电极，通过二氧化锡电极来使料道的熔体温度符合要求，同时又避免了料道内的电极暴露在空气中被氧化的问题。
[0018]作为优选，加料池的前、后两侧面上分别设置有四根所述的加料池侧插电极，且前、后两侧面上的四根加料池侧插电极分别由两根上部侧插电极及两根下部侧插电极构成，且上部侧插电极位于下部侧插电极的上方；所述加料池底插电极为三根；所述熔化池的前、后两侧侧面上分别设置有五根所述的熔化池侧插电极；所述料道侧插电极的数量为七根，且料道侧插电极的两端均位于料道外侧。
[0019]作为优选，各加料池侧插电极上、与加料池侧壁相对应的部位分别套设有电极冷却水套，各加料池底插电极上、与加料池底壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套，各熔化池侧插电极上、与熔化池侧壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套。
[0020]作为优选，熔化池位于加料池底面上方，所述流液通道包括相互连通的水平流液通道及竖直流液通道构成，水平流液通道的端部与加料池底部相连通，竖直流液通道往上延伸，且竖直流液通道的上端与熔化池底面相通；所述竖直流液通道底部设有往上延伸的流液通道底插电极。
[0021]作为优选，加料池顶部设有至少一套搅拌装置，该搅拌装置包括可转动设置在加料池顶部的搅拌轴，设置在加料池外顶面上用于驱动搅拌轴旋转的旋转驱动装置，至少两根设置在搅拌轴下端的搅拌杆及设置在搅拌杆末端的搅拌球，所述搅拌杆绕搅拌轴周向均布，各搅拌杆沿搅拌轴的径向斜向下延伸。本方案通过搅拌装置进一步使加料池内的熔渣与调质料混合均勻。
[0022]作为优选，加料池，熔化池及料道的侧壁和底面自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成；加料池，熔化池及料道的顶面由炉顶耐火材料层组成；所述流液通道的外壁自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成。
[0023]作为优选，流液通道控流闸板装置包括竖直插设在流液通道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置，所述料道控流闸板装置包括竖直插设在料道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置。
[0024]本实用新型的有益效果是:
[0025]其一，具有结构简单，易与推广；可以用于高温液态熔渣调质领域的特点；
[0026]其二，混合效率较高，混合均匀，调质料不会漂浮于高温液态熔渣表面，有利于熔渣的快速均匀；
[0027]其三，熔体玻璃熔化均匀，质量好、效率高、成本低，能有效的提高矿棉的成纤率。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型的一种制备矿棉用熔渣炉的一种结构示意图。
[0029]图2是本实用新型的一种制备矿棉用熔渣炉的俯视图。
[0030]图中:加料池1，熔化池2，料道3，熔渣流道4，熔渣流入口 5，调质料加料口 6，搅拌装置7、搅拌轴71、搅拌杆72、搅拌球73，流液通道控流闸板装置8，熔化池侧插电极9，料道控流闸板装置10，料道侧插电极11，加料池上液位线12，加料池下液位线13，加料池侧插电极14，加料池底插电极15，流液通道相连接16、水平流液通道16a、竖直流液通道16b，流液通道底插电极17，内衬耐火材料18，中层耐火材料19，外层耐火材料20，炉顶耐火材料组成21，出料口 22，出料口金属衬托23，出料口耐火材料24，电极冷却水套25，熔化池液位线201。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0032]如图1、图2所示，一种制备矿棉用熔渣炉包括加料池1，熔化池2及料道3。加料池上部设有熔渣流入口 5及调质料加料口 6。熔渣流入口设置在加料池侧面上部。加料池外侧设有斜向下延伸的熔渣流道4，且熔渣流道的下端口与熔渣流入口相连通。热态熔渣(即高炉热态熔渣)由熔渣流道及熔渣流入口流入到加料池内，且由熔渣流入口流入到加料池内的热态熔渣的轨迹为抛物线轨迹。调质料加料口设置在加料池顶面上，调质料由调质料加料口加入加料池内，并且由调质料加料口进入加料池的调质料的落点位于由熔渣流入口进入加料池的热态熔渣的抛物线轨迹上。加料池的侧面上部、位于熔渣流入口下方设有加料池上液位线12及加料池下液位线13，且加料池内的熔体液面位于加料池上液位线与加料池下液位线之间。
[0033]加料池顶部设有两套搅拌装置7。搅拌装置包括可转动设置在加料池顶部的搅拌轴71，设置在加料池外顶面上用于驱动搅拌轴旋转的旋转驱动装置，三根设置在搅拌轴下端的搅拌杆72及设置在搅拌杆末端的搅拌球73。搅拌杆绕搅拌轴周向均布，且各搅拌杆沿搅拌轴的径向斜向下延伸。
[0034]熔化池2位于加料池底面上方。熔化池的内侧面上部设有熔化池液位线201，且熔化池内的熔体液面位于熔化池液位线下方。熔化池液位线不高于加料池下液位线。加料池与熔化池之间通过流液通道相连接16。流液通道包括相互连通的水平流液通道16a及竖直流液通道16b构成。水平流液通道的端部与加料池底部相连通。竖直流液通道往上延伸，且竖直流液通道的上端与熔化池底面相通。竖直流液通道底部设有往上延伸的流液通道底插电极17。
[0035]流液通道处设有用于控制流液通道的流量的流液通道控流闸板装置8，具体说是，水平流液通道设有用于控制流液通道的流量的流液通道控流闸板装置。该流液通道控流闸板装置包括竖直插设在水平流液通道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置。闸板升降直行装置包括固定在闸板上部的竖直齿条，设置在熔渣炉顶部的执行电机及齿轮。竖直齿条的上端往上延伸，齿轮的转轴与执行电机的输出轴相连接，且齿轮与齿条相啮合。本实施例中的闸板升降直行装置还可以由气缸或油缸构成，通过气缸或油缸来升降闸板。
[0036]料道3位于熔化池底面上方。料道的一端与熔化池相连通，另一端封闭。料道内的熔体液面不高于熔化池液位线。料道的下部设有出料口 22，且出料口靠近料道的封闭端。出料口为圆形。出料口处设置有出料口金属衬托23，并且在出料口金属衬托四周设置有出料口耐火材料24。料道处设有用于控制料道的流量的料道控流闸板装置10。料道控流闸板装置位于熔化池与出料口之间，且料道控流闸板装置靠近熔化池。料道控流闸板装置包括竖直插设在料道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置。闸板升降直行装置包括固定在闸板上部的竖直齿条，设置在熔渣炉顶部的执行电机及齿轮。竖直齿条的上端往上延伸，齿轮的转轴与执行电机的输出轴相连接，且齿轮与齿条相哨合。本实施例中的闸板升降直行装置还可以由气缸或油缸构成，通过气缸或油缸来升降闸板。
[0037]加料池1的侧面设有若干加料池侧插电极14，具体说是，加料池的前、后两侧面上分别设置有四根所述的加料池侧插电极，且前、后两侧面上的四根加料池侧插电极分别由两根上部侧插电极及两根下部侧插电极构成，且上部侧插电极位于下部侧插电极的上方。加料池的底面三根加料池底插电极15。加料池侧插电极及加料池底插电极均位于加料池下液位线的下方。各加料池侧插电极上、与加料池侧壁相对应的部位分别套设有电极冷却水套，各加料池底插电极上、与加料池底壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套25，
[0038]熔化池2的侧面设有若干熔化池侧插电极9，具体说是，熔化池的前、后两侧侧面上分别设置有五根所述的熔化池侧插电极。熔化池侧插电极位于熔化池液位线的下方。各熔化池侧插电极上、与熔化池侧壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套。
[0039]料道3的上部空间内设有七根料道侧插电极11。料道侧插电极均为二氧化锡电极，且料道侧插电极位于熔化池液位线的上方。料道侧插电极的两端均位于料道外侧。
[0040]本实施例的熔渣炉的炉壁和炉底自内到外依次由内衬耐火材料层18，中层耐火材料层19及外层耐火材料层20组成，炉顶由炉顶耐火材料层组成21 ;具体说是，加料池，熔化池及料道的侧壁和底面自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成；加料池，熔化池及料道的顶面由炉顶耐火材料层组成；流液通道的外壁自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成。
[0041]本实施例的熔渣炉的应用过程如下:
[0042]直接将高炉热态熔渣(1400-1600°C )通过熔渣流入口引入加料池内，并且在高炉热态熔渣流入加料池的同时，将调质料通过调质料加料口进入加料池内，使调质料均匀的混合在高炉热态熔渣内；同时，通过流液通道控流闸板装置控制熔体在加料池内的保持的时间；
[0043]然后，熔体(即混合调质料的高炉热态熔渣)由流液通道进入熔化池，使熔体进一步澄清和均化，促进其玻璃化的形成，获取良好、均匀的熔体；同时，通过流液通道控流闸板装置及料道控流闸板装置控制熔体在熔化池内的保持的时间；
[0044]最后，熔体由料道的出料口流出，供给离心机进行制棉。
[0045]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，包括加料池，熔化池及料道，所述加料池上部设有熔渣流入口及调质料加料口，所述加料池与熔化池之间通过流液通道相连接，所述料道的一端与熔化池相连通，料道的下部设有出料口 ；所述流液通道处设有用于控制流液通道的流量的流液通道控流闸板装置，所述料道处设有用于控制料道的流量的料道控流闸板装置，料道控流闸板装置位于熔化池与出料口之间，且料道控流闸板装置靠近熔化池。
2.根据权利要求1所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述熔渣流入口设置在加料池侧面上部，所述加料池外侧设有斜向下延伸的熔渣流道，且熔渣流道的下端口与熔渣流入口相连通；所述调质料加料口设置在加料池顶面上，并且由调质料加料口进入加料池的调质料的落点位于由熔渣流入口进入加料池的热态熔渣的抛物线轨迹上。
3.根据权利要求1所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述加料池的侧面设有若干加料池侧插电极，加料池的底面设有若干加料池底插电极；所述熔化池的侧面设有若干熔化池侧插电极；所述料道的上部空间内设有若干料道侧插电极。
4.根据权利要求3所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述加料池的侧面上部、位于熔渣流入口下方设有加料池上液位线及加料池下液位线,且加料池内的熔体液面位于加料池上液位线与加料池下液位线之间,所述加料池侧插电极及加料池底插电极均位于加料池下液位线的下方； 所述熔化池的内侧面上部设有熔化池液位线，且熔化池内的熔体液面位于熔化池液位线下方，所述熔化池液位线不高于加料池下液位线，所述熔化池侧插电极位于熔化池液位线的下方； 所述料道位于熔化池底面上方，料道内的熔体液面不高于熔化池液位线，所述料道侧插电极为二氧化锡电极，且料道侧插电极位于熔化池液位线的上方。
5.根据权利要求3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述加料池的前、后两侧面上分别设置有四根所述的加料池侧插电极，且前、后两侧面上的四根加料池侧插电极分别由两根上部侧插电极及两根下部侧插电极构成，且上部侧插电极位于下部侧插电极的上方；所述加料池底插电极为三根；所述熔化池的前、后两侧侧面上分别设置有五根所述的熔化池侧插电极；所述料道侧插电极的数量为七根，且料道侧插电极的两端均位于料道外侧。
6.根据权利要求3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述各加料池侧插电极上、与加料池侧壁相对应的部位分别套设有电极冷却水套，各加料池底插电极上、与加料池底壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套，各熔化池侧插电极上、与熔化池侧壁相对应的部位也分别套设有电极冷却水套。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述熔化池位于加料池底面上方，所述流液通道包括相互连通的水平流液通道及竖直流液通道构成，水平流液通道的端部与加料池底部相连通，竖直流液通道往上延伸，且竖直流液通道的上端与熔化池底面相通；所述竖直流液通道底部设有往上延伸的流液通道底插电极。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述加料池顶部设有至少一套搅拌装置，该搅拌装置包括可转动设置在加料池顶部的搅拌轴，设置在加料池外顶面上用于驱动搅拌轴旋转的旋转驱动装置，至少两根设置在搅拌轴下端的搅拌杆及设置在搅拌杆末端的搅拌球，所述搅拌杆绕搅拌轴周向均布，各搅拌杆沿搅拌轴的径向斜向下延伸。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，加料池，熔化池及料道的侧壁和底面自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成；加料池，熔化池及料道的顶面由炉顶耐火材料层组成；所述流液通道的外壁自内到外依次由内衬耐火材料层，中层耐火材料层及外层耐火材料层组成。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种制备矿棉用熔渣炉，其特征是，所述流液通道控流闸板装置包括竖直插设在流液通道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置，所述料道控流闸板装置包括竖直插设在料道内的闸板及设在熔渣炉顶部用于升降闸板的闸板升降直行装置。
【文档编号】C03B37/00GK204125354SQ201420405996
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】朱春江, 李胜春, 陈铁军, 王品益, 高晓骏, 沈健 申请人:宝钢矿棉科技（宁波）有限公司