一种液态高炉渣生产矿渣棉的熔制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁生产领域液态高炉渣的余热利用，特别涉及一种液态高炉渣直接生产矿渣棉的熔制方法。
【背景技术】
[0002]国家在2009年《钢铁产业调整与振兴规划》中明确提出了“冶金渣近100%综合利用”的节能减排目标，因而，冶炼废渣的无害化、资源化处理是我国乃至世界各国十分重视的焦点，也是推进循环经济的中心内容之一。
[0003]高炉冶炼时，冶炼每吨生铁一般产生300?600kg的炉渣，对于含铁品位65%左右的优质原料，渣量可以降到185?250kg/t，这样每年我国的高炉渣产出量有上亿吨。对于高炉渣的处理，目前的方法主要采取水力冲渣的方式，高炉渣的水淬处理存在新水消耗量大，熔渣余热不能回收，系统维护工作量大，冲渣产生的二氧化硫和硫化氢等气态硫化物带来空气污染。高炉渣排出时，一般的温度为1400?1600°C，一吨高炉熔渣含有显热1675KJ，大致相当于57kg标准煤燃烧时发出的热量。对于高炉渣的显热，不少科研单位和企业都在进行积极地研宄。
[0004]矿渣棉是利用矿渣或炉渣为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维。矿棉生产的主要原料是多种多样的，目前普遍使用的为冷态的高炉渣。炉渣从高炉内排放出来时呈高温熔融状态，经过冷却、破碎和筛粉后成为矿棉冲天炉的原料，因此高炉渣在矿棉冲天炉内是第二次熔化。矿棉生产用的主要燃料是焦碳，生产一吨矿棉制品大约需要消耗焦碳250公斤以上。随着能源价格的不断上涨，能源费用占生产成本的比例越来越大，致使矿棉制品的销售价格偏高，影响了矿棉的推广应用。利用液态高炉渣直接生产矿渣棉，可以充分利用高炉渣的显热，其显热回收利用率可达80%以上，既符合国家提出的高炉渣100%利用的节能减排政策，又降低矿棉生产成本。从节约能耗、循环利用和生产连续性上来讲，是一种非常有效的工艺。
[0005]目前我国的炼铁高炉在设计时几乎没有考虑高炉渣的余热利用问题，高炉周围场地有限，不可能紧邻高炉建矿棉车间，高炉渣经过一定距离的输送，其散热损失必然造成温度下降。从高炉渣的成分、温度来看，其温度条件基本符合矿渣棉生产的要求，但高炉渣为碱性渣，不符合制造矿渣棉的成分要求。需要对高炉熔渣成分进行加热同时作调质处理，使其在成分和温度方面均满足生产长纤维矿渣棉的要求。
[0006]专利201210085131.5提出一种矿渣棉加工方法，使用液态高炉渣为原料，砂岩为调质材料，碳酸钠为粘度改善剂，将原料和添加剂加入到熔融调质炉进行高温熔融混合，再通过流动混合装置输送到中间存储器，有中间存储器的出渣口流出后经离心甩丝机甩丝形成矿渣棉。该工艺虽有效利用了高温熔体的潜在热能，但是该设备没有在加工过程中进行温度的补充，矿渣容易降温而粘度增加，流出过程容易堵塞出渣口。
[0007]专利201210204789.3提出了用热熔含钛高炉渣直接生产矿渣棉的方法，该发明将热焓态含钛高炉渣引入渣罐，同时喷吹煤气对渣罐中的热熔态高炉渣进行补热保温、均化处理，然后将处理后的热熔含钛高炉渣离心或喷吹得到矿渣棉纤维。此方法处理对象针对的是酸度系数> 1.1、黏度系数> 0.5Pa *S含钛高炉渣，且使用煤气对渣罐内矿渣进行补热的方法。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对高炉渣利用的现有问题，提供一种有效利用高炉渣显热、操作简单、从而最大限度地降低矿渣棉加热成本的生产矿渣棉的熔制方法。
[0009]本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0010]一种液态高炉渣生产矿渣棉的熔制方法，该方法包括下述步骤:
[0011]I)在从高炉渣槽流入液态高炉渣的渣罐中添加酸性添加剂进行调质；
[0012]2)将调质处理后的液态高炉渣渣罐运输至加热工位，置于电极下方加热，同时，在渣罐底部喷吹惰性气体搅拌炉渣，促进热渣对流，均匀其温度成分；
[0013]3)将渣罐内搅拌均匀的液态高炉渣倾倒于电炉内，电炉内长期保持有调制好的两倍于渣罐的液态高炉渣，电炉炉内持续加热保温；
[0014]4)将加热保温后的液态高炉渣开炉出渣，将炉渣连续送到制棉机；
[0015]5)通过控制出澄流股速度，以达到连续稳定的制棉生产。
[0016]进一步地，所述酸性添加剂为硅石粉或粉煤灰。
[0017]进一步地，所述酸性添加剂按照下述方式添加:
[0018]硅石粉以S1J+，粉煤灰以S1 2、Al2O3.CaO, MgO计，使得经酸性添加剂调质后的液态高炉渣的成分质量比为:
[0019](Si02+Al203): (CaO+MgO) = 1.2 ?1.4。
[0020]进一步地，所述酸性添加剂加料在液态高炉渣开炉出渣后即开始添加，在渣罐装渣到3/4时添加结束。
[0021]进一步地，所述步骤2)中，采用三根石墨电极加热，保证在20min内温度升至1470°C，保温15min?20min使酸性添加剂充分熔化混匀。
[0022]进一步地，所述在渣罐底部喷吹惰性气体为氮气。
[0023]进一步地，所述步骤4)中，出渣温度为1430_1470°C。
[0024]本发明还给出了液态高炉渣生产矿渣棉的熔制方法所采用的设备，包括圆桶状渣罐和电炉；
[0025]所述渣罐为上大下小的倒圆锥台形；渣罐外壳为钢板，内壁为耐火保温炉衬，所述保温炉衬包括保温外层和耐火工作层，所述保温外层采用轻质粘土砖或粘土耐火砖；所述耐火工作层采用酸性捣打材料；
[0026]所述电炉采用石墨电极固定式矿热电炉，电炉容积定为渣罐的3倍，电炉设置1-2个出口。
[0027]其中，所述酸性捣打材料按照下述质量比的原料配制而成:
[0028]废硅砖作骨料65 %，废硅砖粉料20 %，生硅石粉料15 %，镁砂I %，磷酸溶液16 %。
[0029]其中，所述电炉炉衬采用水冷炉壁。
[0030]相对于传统冲天炉以及窑炉的高能耗，该工艺使液态高炉渣的显热得到最大化利用，可缩短调质周期，同时电炉解决高炉间断出渣和矿渣棉连续生产的矛盾，从而使高炉炼铁与矿渣棉的生产工艺进行更好的有效结合，以实现经济效益最大化。
[0031]本发明具有以下优点:
[0032]I)相对于冷态高炉渣制备矿渣棉，本发明充分利用了液态高炉渣的热熔，节省了能源；
[0033]2)本发明高炉在出渣的同时添加了酸性添加剂，充分利用了高炉液渣流股的动能，渣罐上方设料仓，便于机械化生产，减轻了添加酸性添加剂时的劳动强度；
[0034]3)本发明在加热的同时喷吹氮气，有利于对渣罐中的热熔态高炉渣进行对流加热保温，提高了电极加热炉渣的效率，同时氮气搅拌使得温度和成分更加均匀；
[0035]4)电炉容量为渣罐的容量的3倍，使得出渣的成分和温度更加均匀，有助于制棉生产的稳定性和连续性。
【附图说明】
[0036]图1是本发明工艺流程框图。
【具体实施方式】
[0037]下面通过附图及实施例对本发明做进一步的说明。
[0038]如图1所示，本发明提供的一种液态高炉渣生产矿渣棉的熔制方法，其操作步骤为:
[0039]I)液态高炉渣从流槽流入渣罐的同时，由流槽上方配备称量系统的料仓向渣罐中下料，根据渣罐容量计算并添加一定量的硅石粉或粉煤灰等酸性添加剂，以便对高炉的碱性渣进行调质处理。
[0040]酸性添加剂加入量按照下述比例添加:
[0041]硅石粉以S1J+，粉煤灰按S1 2、Al2O3.CaO, MgO计，使得经酸性添加剂调质后的液态高炉渣的成分为:
[0042](Si02+Al203): (CaO+MgO) = 1.2 ?1.4。
[0043]酸性添加剂在高炉渣开炉出渣后开始添加，并匀速加料，在渣罐装渣约3/4时添加完预先称量的全部添加料。
[0044]2)渣罐是高炉渣调质加热的炉体，将调质处理后的液态高炉渣渣罐运输至加热工位，置于电极下方加热，加热温度为1470°C ;在加热工位对炉渣进行升温。采用变压器一一短网一一三相石墨电极加热，加热期间对炉渣底吹气体进行搅拌，气体为氮气。根据渣罐容量的大小，设计变压器容量和电极尺寸，