CN110590169A - 一种新型矿棉多层加工制备方法 - Google Patents

一种新型矿棉多层加工制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型矿棉多层加工制备方法，属于多层矿棉制备领域，一种新型矿棉多层加工制备方法，在材料准备阶段利用稀盐酸实现对调质剂进行酸洗，洗去调质剂内不溶用酸的物质，同时稀盐酸还可以增加调质剂的酸度，增加后续调质的效率，而在调质的过程中，通过液态高炉熔渣实现对调质剂酸洗液的干馏和酸洗，节约对调质剂酸洗液加热的能量，减少矿棉限位生产过程的能源消耗，在后续气流粉碎的环节中，利用紊乱的高压气流对液态高炉熔渣进行吹丝，制得均匀的矿棉纤维，避免高压气流在吹丝的过程中吹断矿棉纤维，易于制得长矿棉纤维，同时大幅提高矿棉限位的品质，增加其的加工性能，方便后续的加工。

Description

一种新型矿棉多层加工制备方法
技术领域
本发明涉及多层矿棉制备领域，更具体地说，涉及一种新型矿棉多层加工制备方法。
背景技术
矿棉是由硅酸盐熔融物制得的棉花状短纤维制品，具有质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀等优良特性，是优良的隔热保温、吸声材料，包括矿渣棉、岩棉、玻璃棉和陶瓷纤维等，最早从夏威夷火山口得到的矿棉，因此矿棉又被称为“法尔的头发”，其中以冶金矿渣或粉煤灰为主要原料者称矿渣棉；以玄武岩等岩石为主要原料者称“岩棉”。
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。其中火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为当前排量较大的工业废渣之一。
气淬是指，在冷却室中充以高纯度惰性(Ar)或非活性气体(N)进行快速冷却。淬火介质为气体,适用于气淬的有高速钢和高碳高铬钢、工模钢类。真空气淬较真空油淬工艺过程更为清洁,属于绿色加工范畴。
早先矿棉的主要制备方法冲天炉法，冲天炉法的技术含量低，工序相对较为简易，然而冲天炉法在生产过程中具有非常明显的缺点：生产过程中产生的大量烟气和粉尘，污染环境；采用冷态高炉渣入料，需要燃料再熔化，生产1t矿棉约消耗400kg焦炭，从而增加了能源消耗和生产成本；生产出的矿棉产品渣球含量高、纤维粗、手感差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型矿棉多层加工制备方法，它可以实现对矿棉的制备方法进行改善，大幅减小矿棉生产过程中产生的烟气和粉尘，大幅减小环境污染，同时也减少矿棉生产过程的能源消耗和生成成本，并对生产出的矿棉材质进行大幅度改善。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种新型矿棉多层加工制备方法，包括以下步骤：
S1、调质剂粉碎，将作为调制剂的的煤矿粉和铁尾矿废石进行粉碎，并将煤矿粉和铁尾矿废石粉末按照质量3:2的比例混合；
S2、调质剂酸洗，将混合好的调质剂粉末倒入稀盐酸中进行酸洗，滤去微量的不溶物，获得调质剂酸洗液；
S3、高炉熔渣调质，利用高炉熔渣对S2调质剂酸洗中获得的调质剂酸洗液进行干馏，并预热后投入液态高炉熔渣内，利用调质剂将高炉熔渣的整体pH调制4-6，并进行保温；
S4、气淬粒化，利用喷气嘴喷出的空气对经过调质保温的液态高炉熔渣进行气淬，使液态高炉熔渣的温度略微下降；
S5、气流粉碎，将经过气淬粒化的液态高炉熔渣从电弧炉中转移至渣槽内，并利用渣槽内的高压载能喷嘴对液态高炉熔渣进行喷吹成丝，制得矿棉纤维；
S6、矿棉纤维冷却，在冷却室内将已初步成型的矿棉纤维进行冷却，使矿棉纤维完全冷却；
S7、多层矿棉制备，利用制备完成的矿棉纤维制备多层矿棉，获得多层矿棉制品。
可以实现对矿棉的制备方法进行改善，大幅减小矿棉生产过程中产生的烟气和粉尘，大幅减小环境污染，同时也减少矿棉生产过程的能源消耗和生成成本，并对生产出的矿棉材质进行大幅度改善
进一步的，所述S1、调质剂粉碎中，煤矿粉和铁尾矿废石只需进行简易粉碎，将煤矿粉和铁尾矿废石粉碎至粒径为30CM的小块即可，方便后面酸洗溶解，同时粒径为30CM的小块可以利用普通粉碎机完成，减小粉碎成本，减少矿棉制备的成本。
进一步的，所述S2、调质剂酸洗中，稀盐酸为过量，使调质剂可以完全溶解，同时使溶解液呈酸性。
进一步的，所述S3、高炉熔渣调质中，可以利用液态高炉熔渣的热量对调质剂酸洗液进行干馏和预热，防止过冷的调质剂酸洗液加入液态高炉熔渣中时，不易造成部分液态高炉熔渣过冷而出现相变，不易造成矿棉限位制备的品相造成影响，利用液态高炉熔渣的热量对调质剂酸洗液进行干馏和预热，可以大幅节约干馏和预热的能源，减少制造成本。
进一步的，所述S4气淬粒化中，用于气淬的气体成分为氮气，且氮气为常温，氮气为惰性气体，不易液态高炉熔渣发生反应，可以作为保护气保护液态高炉熔渣。
进一步的，所述S5气流粉碎中高压载能喷嘴包括高压载能喷嘴主体，所述高压载能喷嘴主体的喷射口处固定连接有与自身相匹配的分隔网，所述分隔网远离高压载能喷嘴主体喷射口的一端固定连接有多组扰流器，利用扰流器对气流进行扰流，使高压载能喷嘴喷射出紊乱的气流，增加矿棉纤维拉丝效果
进一步的，所述扰流器包括固定杆，所述固定杆与分隔网固定连接，所述固定杆的上套接有上罩，所述固定杆远离分隔网的一端固定连接有限位板，且限位板位于上罩内，所述限位板与上罩之间固定连接有压缩弹簧，且压缩弹簧套接子啊固定杆的外侧，所述固定杆与上罩之间连接有耐磨环，且耐磨环与上罩固定连接,通过压缩弹簧与高压气流的作用，使上罩沿固定杆来回运动，用于扰乱气流。
进一步的，所述上罩包括扰流罩，所述扰流罩远离分隔网的一端开凿有进风口，所述扰流罩的侧壁上开凿有一对与出风口，气流由进风口进入上罩内，并从出风口喷出，使气流变得紊乱。
进一步的，所述进风口呈倒梯形，方便进风口进气。
进一步的，所述S6矿棉纤维冷却中，冷却室内需持续通入室温氮气作为保护气体，氮气在辅助冷却的同时还可以保护矿棉纤维，使矿棉纤维不易在高温条件下变质。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案在材料准备阶段利用稀盐酸实现对调质剂进行酸洗，洗去调质剂内不溶用酸的物质，同时稀盐酸还可以增加调质剂的酸度，增加后续调质的效率，而在调质的过程中，通过液态高炉熔渣实现对调质剂酸洗液的干馏和酸洗，节约对调质剂酸洗液加热的能量，减少矿棉限位生产过程的能源消耗，在后续气流粉碎的环节中，利用紊乱的高压气流对液态高炉熔渣进行吹丝，制得均匀的矿棉纤维，避免高压气流在吹丝的过程中吹断矿棉纤维，易于制得长矿棉纤维，同时大幅提高矿棉限位的品质，增加其的加工性能，方便后续的加工。
附图说明
图1为本发明的主要流程图；
图2为本发明的高压载能喷嘴喷射处的结构示意图；
图3为本发明的扰流器的正面剖视图；
图4为本发明的扰流罩结构示意图。
图中标号说明：
1高压载能喷嘴主体、2分隔网、3扰流器、301固定杆、302上罩、303限位板、304压缩弹簧、305耐磨环、4扰流罩、5进风口、6出风口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种新型矿棉多层加工制备方法，其主要制备工序为：
S1、调质剂粉碎，将作为调制剂的的煤矿粉和铁尾矿废石进行粉碎，并将煤矿粉和铁尾矿废石粉末按照质量3:2的比例混合，其中煤矿粉和铁尾矿废石只需进行简易粉碎，将煤矿粉和铁尾矿废石粉碎至粒径为30CM的小块即可，方便后面酸洗溶解，同时粒径为30CM的小块可以利用普通粉碎机完成，减小粉碎成本，减少矿棉制备的成本；
S2、调质剂酸洗，将混合好的调质剂粉末倒入稀盐酸中进行酸洗，滤去微量的不溶物，获得调质剂酸洗液，其中稀盐酸为过量，使调质剂可以完全溶解，同时使溶解液呈酸性；
S3、高炉熔渣调质，利用高炉熔渣对S2调质剂酸洗中获得的调质剂酸洗液进行干馏，并预热后投入液态高炉熔渣内，此时液态高炉熔渣温度为1500摄氏度，利用调质剂将高炉熔渣的整体pH调制4-6，并进行保温，高炉熔渣调质中，可以利用液态高炉熔渣的热量对调质剂酸洗液进行干馏和预热，防止过冷的调质剂酸洗液加入液态高炉熔渣中时，不易造成部分液态高炉熔渣过冷而出现相变，不易造成矿棉限位制备的品相造成影响，利用液态高炉熔渣的热量对调质剂酸洗液进行干馏和预热，可以大幅节约干馏和预热的能源，减少制造成本；
S4、气淬粒化，利用喷气嘴喷出的空气对经过调质保温的液态高炉熔渣进行气淬，使液态高炉熔渣的温度略微下降至1300摄氏度，用于气淬的气体成分为氮气，且氮气为常温，氮气为惰性气体，不易液态高炉熔渣发生反应，可以作为保护气保护液态高炉熔渣；
S5、气流粉碎，将经过气淬粒化的液态高炉熔渣从电弧炉中转移至渣槽内，并利用渣槽内的高压载能喷嘴对液态高炉熔渣进行喷吹成丝，制得矿棉纤维；
S6、矿棉纤维冷却，在冷却室内将已初步成型的矿棉纤维进行冷却，使矿棉纤维完全冷却，冷却室内需持续通入室温氮气作为保护气体，氮气在辅助冷却的同时还可以保护矿棉纤维，使矿棉纤维不易在高温条件下变质；
S7、多层矿棉制备，利用制备完成的矿棉纤维制备多层矿棉，获得多层矿棉制品。
可以实现对矿棉的制备方法进行改善，大幅减小矿棉生产过程中产生的烟气和粉尘，大幅减小环境污染，同时也减少矿棉生产过程的能源消耗和生成成本，并对生产出的矿棉材质进行大幅度改善
进一步的，S5气流粉碎中高压载能喷嘴包括高压载能喷嘴主体1，高压载能喷嘴主体1的喷射口处固定连接有与自身相匹配的分隔网2，分隔网2远离高压载能喷嘴主体1喷射口的一端固定连接有多组扰流器3，利用扰流器3对气流进行扰流，使高压载能喷嘴喷射出紊乱的气流，增加矿棉纤维拉丝效果，扰流器3包括固定杆301，固定杆301与分隔网2固定连接，固定杆301的上套接有上罩302，固定杆301远离分隔网2的一端固定连接有限位板303，且限位板303位于上罩302内，限位板303与上罩302之间固定连接有压缩弹簧304，且压缩弹簧304套接子啊固定杆301的外侧，固定杆301与上罩302之间连接有耐磨环305，且耐磨环305与上罩302固定连接,通过压缩弹簧304与高压气流的作用，使上罩302沿固定杆301来回运动，用于扰乱气流，上罩302包括扰流罩4，扰流罩4远离分隔网2的一端开凿有进风口5，扰流罩4的侧壁上开凿有一对与出风口6，气流由进风口5进入上罩302内，并从出风口6喷出，使气流变得紊乱，进风口5呈倒梯形，方便进风口5进气。
在进行气流粉碎的过程中，在高压载能喷嘴正常工作的过程中，高压气流从进风口5进入扰流罩4内，在限位板303导向的作用下从出风口6喷出，形成紊乱气流，同时在高压气体和压缩弹簧304的共同作用下使得上罩302沿固定杆301来回他移动，进一步增加高压气流的紊乱性，使得高压载能喷嘴可以喷出高压紊乱气流，增加气流粉碎，喷拉成丝的效果。
在材料准备阶段利用稀盐酸实现对调质剂进行酸洗，洗去调质剂内不溶用酸的物质，同时稀盐酸还可以增加调质剂的酸度，增加后续调质的效率，而在调质的过程中，通过液态高炉熔渣实现对调质剂酸洗液的干馏和酸洗，节约对调质剂酸洗液加热的能量，减少矿棉限位生产过程的能源消耗，在后续气流粉碎的环节中，利用紊乱的高压气流对液态高炉熔渣进行吹丝，制得均匀的矿棉纤维，避免高压气流在吹丝的过程中吹断矿棉纤维，易于制得长矿棉纤维，同时大幅提高矿棉限位的品质，增加其的加工性能，方便后续的加工。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、调质剂粉碎，将作为调制剂的的煤矿粉和铁尾矿废石进行粉碎，并将煤矿粉和铁尾矿废石粉末按照质量3:2的比例混合；
S2、调质剂酸洗，将混合好的调质剂粉末倒入稀盐酸中进行酸洗，滤去微量的不溶物，获得调质剂酸洗液；
S3、高炉熔渣调质，利用高炉熔渣对S2调质剂酸洗中获得的调质剂酸洗液进行干馏，并预热后投入液态高炉熔渣内，利用调质剂将高炉熔渣的整体pH调制4-6，并进行保温；
S4、气淬粒化，利用喷气嘴喷出的空气对经过调质保温的液态高炉熔渣进行气淬，使液态高炉熔渣的温度略微下降；
S5、气流粉碎，将经过气淬粒化的液态高炉熔渣从电弧炉中转移至渣槽内，并利用渣槽内的高压载能喷嘴对液态高炉熔渣进行喷吹成丝，制得矿棉纤维；
S6、矿棉纤维冷却，在冷却室内将已初步成型的矿棉纤维进行冷却，使矿棉纤维完全冷却；
S7、多层矿棉制备，利用制备完成的矿棉纤维制备多层矿棉，获得多层矿棉制品。
2.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S1、调质剂粉碎中，煤矿粉和铁尾矿废石只需进行简易粉碎，将煤矿粉和铁尾矿废石粉碎至粒径小于30CM的小块即可。
3.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S2、调质剂酸洗中，稀盐酸为过量。
4.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S3、高炉熔渣调质中，可以利用液态高炉熔渣的热量对调质剂酸洗液进行干馏和预热。
5.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S4气淬粒化中，用于气淬的气体成分为氮气，且氮气为常温。
6.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S5气流粉碎中高压载能喷嘴包括高压载能喷嘴主体(1)，所述高压载能喷嘴主体(1)的喷射口处固定连接有与自身相匹配的分隔网(2)，所述分隔网(2)远离高压载能喷嘴主体(1)喷射口的一端固定连接有多组扰流器(3)。
7.根据权利要求6所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述扰流器(3)包括固定杆(301)，所述固定杆(301)与分隔网(2)固定连接，所述固定杆(301)的上套接有上罩(302)，所述固定杆(301)远离分隔网(2)的一端固定连接有限位板(303)，且限位板(303)位于上罩(302)内，所述限位板(303)与上罩(302)之间固定连接有压缩弹簧(304)，且压缩弹簧(304)套接子啊固定杆(301)的外侧，所述固定杆(301)与上罩(302)之间连接有耐磨环(305)，且耐磨环(305)与上罩(302)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述上罩(302)包括扰流罩(4)，所述扰流罩(4)远离分隔网(2)的一端开凿有进风口(5)，所述扰流罩(4)的侧壁上开凿有一对与出风口(6)。
9.根据权利要求8所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述进风口(5)呈倒梯形。
10.根据权利要求1所述的一种新型矿棉多层加工制备方法，其特征在于：所述S6矿棉纤维冷却中，冷却室内需持续通入室温氮气作为保护气体。
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