一种利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统及方法与流程

本发明属于废弃物资源利用领域，具体涉及一种利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统及方法。

背景技术：

赤泥渣是赤泥提取铁后的二次弃渣，是当下一种大宗的废弃物资源，目前由于技术所限而未得到利用。赤泥渣主要以SiO₂、CaO、Al₂O₃等成分为主，其化学成分与生产建筑用矿物纤维板的原料如玄武岩、辉绿岩相似。

矿物纤维是一种无机纤维，具有保温、隔热、阻燃等特点，是一种优良的建筑材料。天然的矿物纤维储量极少，目前绝大多数的矿物纤维是采用不同的天然矿物通过配比调整化学成分生产的。开采天然矿物需要付出开采成本和环境破坏等代价。由于赤泥渣的化学成分与矿物纤维的化学成分类似，因此利用赤泥渣生产矿物纤维在理论上是可行的。利用赤泥渣生产矿物纤维具有巨大的优势。

技术实现要素：

本发明的目的是提供种一种利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统及方法，以解决目前赤泥渣难以利用的难题。

本发明提供的利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统，包括：

第一细磨机，具有赤泥渣入口和赤泥粉出口；

磁选机，具有赤泥粉入口和除铁赤泥粉出口，所述赤泥粉入口与所述第一细磨机的赤泥粉出口相连；

第二细磨机，具有添加剂入口和粉状添加剂出口；

混合机，具有除铁赤泥粉入口、粉状添加剂入口和混合物出口，所述除铁赤泥粉入口与所述磁选机的除铁赤泥粉出口相连，所述粉状添加剂入口与所述粉状添加剂出口相连；

蓄热式熔化炉，具有混合物入口和液体渣出口，所述混合物入口与所述混合机的混合物出口相连；

制丝机，具有液体渣入口和初级矿物纤维出口，所述液体渣入口与所述蓄热式熔化炉的液体渣出口相连；

除渣机，具有初级矿物纤维入口和除渣矿物纤维出口，所述初级矿物纤维入口与所述制丝机的初级矿物纤维出口相连；

干燥机，具有除渣矿物纤维入口和成品矿物纤维出口，所述除渣矿物纤维入口与所述除渣机的除渣矿物纤维出口相连；

压制机，具有成品矿物纤维入口、胶水入口和初级矿物纤维板出口，所述成品矿物纤维入口与所述干燥机的成品矿物纤维出口相连；

固化炉，具有初级矿物纤维板入口和矿物纤维板出口，所述初级矿物纤维板入口与所述压制机的初级矿物纤维板出口相连。

在本发明的一个实施方案中，所述蓄热式熔化炉包括熔化炉和蓄热炉；

所述混合物入口和所述液体渣出口设置在所述熔化炉上，所述熔化炉还设有热烟气出口、预热燃料气入口、预热助燃风入口；

所述蓄热炉设有燃料气入口、助燃风入口、热烟气入口、预热燃料气出口、预热助燃风出口和烟气出口，所述热烟气入口与所述熔化炉的热烟气出口相连，所述预热燃料气出口与所述熔化炉的预热燃料气入口相连，所述预热助燃风出口与所述熔化炉的预热助燃风入口相连。

本发明提供的使用上述系统利用赤泥渣生产矿物纤维板的方法，包括如下步骤：

准备赤泥渣和添加剂，所述添加剂包括粉煤灰、生石灰、电石渣、河砂和废玻璃中的一种或几种；

将所述赤泥渣和所述添加剂分别进行细磨，得到赤泥粉和粉状添加剂；

将所述赤泥粉进行磁选，除去赤泥粉中的铁；

往除铁的赤泥粉中加入所述粉状添加剂并混合均匀，然后送入所述蓄热式熔化炉内熔融，并保温，得到内部成分均一的液态渣；

将所述液态渣送入所述制丝机中制丝，得到初级矿物纤维；

将所述初级矿物纤维进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维；

所述将成品矿物纤维用固化胶水进行压制和固化，得到矿物纤维板。

在本发明的一个实施方案中，所述赤泥渣和所述添加剂的质量比为10:1-5:4。

在本发明的一个实施方案中，所述赤泥渣和所述添加剂的质量比为10:3-2:1。

在本发明的一个实施方案中，所述赤泥粉中粒径≤50μm的部分≥90wt％。

在本发明的一个实施方案中，所述粉状添加剂的粒径≤50μm。

在本发明的一个实施方案中，所述蓄热式熔化炉的加热温度为1200-1400℃。

在本发明的一个实施方案中，所述混合粉料在蓄热式熔化炉内熔融后保温的时间为15-25min。

在本发明的一个实施方案中，所述矿物纤维板的纤维长度为1-100mm，纤维的平均直径为4.6-5.2μm。

本发明利用废弃的赤泥渣生产矿物纤维板，提高了赤泥渣的利用价值。

本发明对制丝装置制得的初级矿物纤维进行了进一步除渣，因此制得的矿物纤维板的密度更小，其保温效果更好。

此外，赤泥渣来源广泛、成本低廉，而且蓄热式熔化炉燃料消耗少、节约能源，因此本发明制得的矿物纤维板的生产成本低。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种利用赤泥渣生产矿物纤维板的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

需要说明的是，本发明涉及的所有百分数均为质量百分数。

如图1所示，本发明提供的利用赤泥渣生产矿物纤维板的系统包括：

第一细磨机1、磁选机2、第二细磨机3、混合机4、蓄热式熔化炉5、制丝机6、除渣机7、干燥机8、压制机9和固化炉10。

其中，第一细磨机1具有赤泥渣入口和赤泥粉出口。

磁选机2具有赤泥粉入口和除铁赤泥粉出口，赤泥粉入口与第一细磨机的赤泥粉出口相连。

第二细磨机3具有添加剂入口和粉状添加剂出口；

混合机4具有除铁赤泥粉入口、粉状添加剂入口和混合物出口，除铁赤泥粉入口与磁选机的除铁赤泥粉出口相连，粉状添加剂入口与粉状添加剂出口相连。

蓄热式熔化炉5具有混合物入口和液体渣出口，混合物入口与混合机的混合物出口相连。

制丝机6具有液体渣入口和初级矿物纤维出口，液体渣入口与蓄热式熔化炉的液体渣出口相连。

除渣机7具有初级矿物纤维入口和除渣矿物纤维出口，初级矿物纤维入口与制丝机的初级矿物纤维出口相连。

干燥机8具有除渣矿物纤维入口和成品矿物纤维出口，除渣矿物纤维入口与除渣机的除渣矿物纤维出口相连。

压制机9具有成品矿物纤维入口、胶水入口和初级矿物纤维板出口，成品矿物纤维入口与干燥机的成品矿物纤维出口相连。

固化炉10具有初级矿物纤维板入口和矿物纤维板出口，初级矿物纤维板入口与压制机的初级矿物纤维板出口相连。

蓄热式熔化炉5包括熔化炉501和蓄热炉502，混合物入口和液体渣出口设置在熔化炉501上。在本发明一个优选实施例中，熔化炉501还设有热烟气出口、预热燃料气入口、预热助燃风入口；蓄热炉502设有燃料气入口、助燃风入口、热烟气入口、预热燃料气出口、预热助燃风出口和烟气出口，热烟气入口与熔化炉501的热烟气出口相连，预热燃料气出口与熔化炉501的预热燃料气入口相连，预热助燃风出口与熔化炉501的预热助燃风入口相连。

本发明提供的利用赤泥渣生产矿物纤维板的方法包括以下步骤：

准备赤泥渣和添加剂；

将赤泥渣和添加剂分别进行细磨，得到赤泥粉和粉状添加剂；

将赤泥粉进行磁选，除去赤泥粉中的铁；

往除铁的赤泥粉中加入粉状添加剂并混合均匀，然后送入蓄热式熔化炉内熔融，并保温，得到内部成分均一的液态渣；

将液态渣送入制丝设备中制丝，得到初级矿物纤维；

将初级矿物纤维进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维；

将成品矿物纤维用固化胶水进行压制，得到矿物纤维板。

本发明利用废弃的赤泥渣生产矿物纤维板，提高了赤泥渣的利用价值。

本发明对制丝装置制得的初级矿物纤维进行了进一步除渣，因此制得的矿物纤维板的密度更小，其保温效果更好。

此外，赤泥渣来源广泛、成本低廉，而且蓄热式熔化炉燃料消耗少、节约能源，因此本发明制得的矿物纤维板的生产成本低。

本发明采用蓄热式熔化炉熔融赤泥渣，蓄热式熔化炉采用燃气加热。由于赤泥渣中均会含有三氧化二铁，当采用电炉熔化时，电炉中的石墨电极的作用导致，电炉内的气氛是还原性气氛，会造成赤泥渣中的三氧化二铁还原为单质，金属铁的存在会导致难以产生纤维或纤维过短。蓄热式熔化炉采用燃气加热，内部气氛为氧化性气氛不会导致金属铁的出现。此外，电炉熔化时会预先形成金属熔池，靠石墨电极与金属熔池间起弧发热，金属熔池的存在会导致在制丝过程中形成金属夹杂，影响矿物纤维的生成，而燃气炉则不会产生这些问题。赤泥渣和添加剂经细磨后混匀进入蓄热式熔化炉，在熔融的过程中能够混合得更均匀。

蓄热式熔化炉采用燃气加热，会排出热烟气。在本发明优选的实施例中，将排出的热烟气也送入蓄热体中预热送入燃料和助燃风，回收热烟气的热量。

赤泥粉的粒径越小，磁选和熔融的效果越好。在本发明优选的实施例中，赤泥粉中粒径≤50μm的部分≥90wt％。同理，添加剂的粒径越小，熔融的效果越高，在本发明优选的实施例中，粉状添加剂的粒径≤50μm。在本发明进一步优选的实施例中，赤泥粉和粉状添加剂的粒径均≤10μm。

往赤泥渣中加入添加剂的目的是为了调整液体渣中的SiO₂、CaO、Al₂O₃和MgO的总含量，其总含量越高，最终制得的矿物纤维板的质量越好。本发明所使用的添加剂包括粉煤灰、生石灰、电石渣、河砂和废玻璃中的一种或几种。在本发明优选的实施例中，赤泥渣和添加剂的质量比为10:1-5:4。在进一步优选的实施例中，赤泥渣和添加剂的质量比为10:3-2:1。

在本发明一个优选实施例中，添加剂为石灰石，赤泥渣和石灰石的质量比为10:1-10:3。在本发明另一优选实施例中，添加剂为粉煤灰，赤泥渣和粉煤灰的质量比为10:1-10:2。

本发明中的液体渣中的SiO₂、CaO、Al₂O₃和MgO的总含量≥85wt％。其中，在本发明优选的实施例中，液体渣中的SiO₂的含量为30-40wt％。在本发明优选的实施例中，液体渣中的CaO的含量为5-30wt％。在本发明优选的实施例中，液体渣中的Al₂O₃的含量为20-30wt％。在本发明优选的实施例中，液体渣中的MgO的含量为10-30wt％。在本发明优选的实施例中，液体渣中的Na₂O、K₂O等碱金属氧化物的总量不大于10wt％。

在本发明优选的实施例中，蓄热式熔化炉的加热温度为1200-1400℃。此温度足以熔融赤泥粉，且不会造成热能浪费。此外，由于液态渣的温度直接影响制丝制得的矿物纤维的质量，而当液态渣的温度在1200-1400℃温度范围时，制得的矿物纤维质量较好，因此，可以省略制丝前调温的过程，简化了工艺流程。

赤泥粉和粉状添加剂在蓄热式熔化炉内熔融后还需保温一段时间，使得熔融后的液体渣内部均一。在本发明优选的实施例中，在上述加热温度下，保温的时间为15-25min。

在本发明优选的实施例中，矿物纤维板的纤维长度为1-100mm，纤维平均直径为4.6-5.2μm，制得的矿物纤维板的质量好。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程生产矿物纤维板，具体如下：

准备3000kg赤泥渣、300kg粉煤灰和600kg生石灰。

将赤泥渣送入第一细磨机1、粉煤灰和生石灰送入第二细磨机3中分别进行细磨，直至赤泥粉中有91wt％的粒径≤50μm，且粉煤灰和生石灰粉的粒径均≤50μm。

将赤泥粉送入磁选机2中进行磁选，除去赤泥粉中的铁。

将除铁的赤泥粉和粉煤灰及石灰粉送入混合机4中混合均匀，然后送入蓄热式融熔化炉5内，在1200℃的温度下熔融，让后保温25min，得到内部成分均一的液态渣。

将液态渣送入制丝机6中，通过喷吹制丝工艺将液态渣吹成矿物纤维，得到初级矿物纤维。

将初级矿物纤维依次送入除渣机7和干燥机8中进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维。

将成品矿物纤维送入压制机9中用固化胶水进行压制，然后再送入固化炉10中固化，得到矿物纤维板。

再将矿物纤维板冷却后切割包装成成品。

其中，蓄热式熔化炉的熔化炉501会排出热烟气，将热烟气也送入蓄热式熔化炉中的蓄热炉502中预热燃料和助燃风。

本实施中得的液态渣中的SiO₂的含量为30wt％，CaO的含量为18wt％，Al₂O₃的含量为30wt％，MgO的含量为10wt％，Na₂O和K₂O等碱金属氧化物的总量为9wt％。

本实施例中的成品矿物纤维板的纤维的平均长度为1-100mm，纤维平均直径为5μm，纤维板密度为185kg/m3，渣球含量小于4％，抗拉强度为16KPa，压缩强度为80KPa，防火等级为A级，满足国标GB/T25975-2010的要求。

实施例2

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程生产矿物纤维板，具体如下：

准备3000kg赤泥渣、300kg电石渣、900kg生石灰和300kg河砂。

将赤泥渣送入第一细磨机1，电石渣、生石灰和河砂送入第二细磨机3中分别进行细磨，直至赤泥粉、电石渣粉、生石灰粉和河砂粉的粒径均≤50μm。

将赤泥粉送入磁选机2中进行磁选，除去赤泥粉中的铁。

将除铁的赤泥粉与电石渣粉、石灰粉和河砂粉送入混合机4中混合均匀，然后送入蓄热式融熔化炉内，在1400℃的温度下熔融，让后保温15min，得到内部成分均一的液态渣。

将液态渣送入制丝机6中，通过喷吹制丝工艺将液态渣吹成矿物纤维，得到初级矿物纤维。

将初级矿物纤维依次送入除渣机7和干燥机8中进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维。

将成品矿物纤维送入压制机9中用固化胶水进行压制，然后再送入固化炉10中固化，得到矿物纤维板。

再将矿物纤维板冷却后切割包装成成品。

其中，蓄热式熔化炉的熔化炉501会排出热烟气，将热烟气也送入蓄热式熔化炉中的蓄热炉502中预热燃料和助燃风。

本实施中得的液态渣中的SiO₂的含量为35wt％，CaO的含量为30wt％，Al₂O₃的含量为20wt％，MgO的含量为20wt％，Na₂O和K₂O等碱金属氧化物的总量为5wt％。

本实施例中的成品矿物纤维板的纤维的平均长度为1-100mm，纤维平均直径为5.2μm，纤维板密度为188kg/m3，渣球含量小于4.1％，抗拉强度为18KPa，压缩强度为86KPa，防火等级为A级，满足国标GB/T25975-2010的要求。

实施例3

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程生产矿物纤维板，具体如下：

准备3000kg赤泥渣、600kg粉煤灰、900kg生石灰、300kg电石渣、300kg河砂和300kg废玻璃。

将赤泥渣送入第一细磨机1，粉煤灰、生石灰、电石渣、河砂和废玻璃送入第二细磨机3中分别进行细磨，直至赤泥粉中、粉煤灰、生石灰粉、电石渣粉、河砂粉和废玻璃粉的粒径均≤10μm。

将赤泥粉送入磁选机2中进行磁选，除去赤泥粉中的铁。

将除铁的赤泥粉与粉煤灰、生石灰粉、电石渣粉、河砂粉和废玻璃粉送入混合机4中混合均匀，然后送入蓄热式融熔化炉内，在1300℃的温度下熔融，让后保温20min，得到内部成分均一的液态渣。

将液态渣送入制丝机6中，通过喷吹制丝工艺将液态渣吹成矿物纤维，得到初级矿物纤维。

将初级矿物纤维依次送入除渣机7和干燥机8中进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维。

将成品矿物纤维送入压制机9中用固化胶水进行压制，然后再送入固化炉10中固化，得到矿物纤维板。

再将矿物纤维板冷却后切割包装成成品。

其中，蓄热式熔化炉的熔化炉501会排出热烟气，将热烟气也送入蓄热式熔化炉中的蓄热炉502中预热燃料和助燃风。

本实施中得的液态渣中的SiO₂的含量为40wt％，CaO的含量为10wt％，Al₂O₃的含量为20wt％，MgO的含量为16wt％，Na₂O和K₂O等碱金属氧化物的总量为7wt％。

本实施例中的成品矿物纤维板的纤维的平均长度为1-100mm，纤维平均直径为4.6μm，纤维板密度为179kg/m3，渣球含量小于3.9％，抗拉强度为15.6KPa，压缩强度为81KPa，防火等级为A级，满足国标GB/T25975-2010的要求。

实施例4

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程生产矿物纤维板，具体如下：

准备3000kg赤泥渣和300kg粉煤灰。

将赤泥渣送入第一细磨机1、粉煤灰送入第二细磨机3中分别进行细磨，直至赤泥粉和粉煤灰的粒径均≤30μm。

将赤泥粉送入磁选机2中进行磁选，除去赤泥粉中的铁。

将除铁的赤泥粉与粉煤灰送入混合机4中混合均匀，然后送入蓄热式融熔化炉内，在1350℃的温度下熔融，让后保温25min，得到内部成分均一的液态渣。

将液态渣送入制丝机6中，通过喷吹制丝工艺将液态渣吹成矿物纤维，得到初级矿物纤维。

将初级矿物纤维依次送入除渣机7和干燥机8中进行除渣和干燥，得到成品矿物纤维。

将成品矿物纤维送入压制机9中用固化胶水进行压制，然后再送入固化炉10中固化，得到矿物纤维板。

再将矿物纤维板冷却后切割包装成成品。

其中，蓄热式熔化炉的熔化炉501会排出热烟气，将热烟气也送入蓄热式熔化炉中的蓄热炉502中预热燃料和助燃风。

本实施中得的液态渣中的SiO₂的含量为30wt％，CaO的含量为5wt％，Al₂O₃的含量为25wt％，MgO的含量为30wt％，Na₂O和K₂O等碱金属氧化物的总量为6wt％。

本实施例中的成品矿物纤维板的纤维的平均长度为1-100mm，纤维平均直径为4.8μm，纤维板密度为178kg/m3，渣球含量小于3.6％，抗拉强度为15KPa，压缩强度为77KPa，防火等级为A级，满足国标GB/T25975-2010的要求。

从上述实施例可知，本发明制得的矿物纤维板质量好，是一种优良的建筑材料。

本发明利用废弃的赤泥渣生产矿物纤维板，提高了赤泥渣的利用价值。

本发明对制丝装置制得的初级矿物纤维进行了进一步除渣，因此制得的矿物纤维板的密度更小，其保温效果更好。

此外，赤泥渣来源广泛、成本低廉，而且蓄热式熔化炉燃料消耗少、节约能源，因此本发明制得的矿物纤维板的生产成本低。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。