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利用高炉炉渣生产矿棉的技术难点在哪里?

矿棉是一种优良的节能保温材料,被广泛应用于工业保温、隔热、隔音、建筑节能及装饰等领域。近年来建筑节能、建筑防火、建筑隔音降噪已成为人们关注的焦点,具备防火吸音功能的矿棉制品越来越受到人们重视,市场需求快速提升。
常规矿棉生产主要采用冲天炉工艺,不但能耗高,而且污染大,是国家明令严格限制和淘汰的技术。利用高炉溶渣直接生产矿棉工艺所需热量的80%可来自熔渣的显热,能耗约为冲天炉工艺的30%,产品成本只有冲天炉矿棉制品的60%~80%,高炉渣的出棉率在70%以上,具有较强的市场竞争力。
采用高炉熔渣生产矿棉技术,因限于技术瓶颈和行业界面等因素,国际上只有日本的JFE等3家企业的4条生产线采用了高炉液态渣通过电熔直接制棉,产量约占日本岩矿棉总产量的40%。最近几年国内外相关技术发展迅猛,但作为一项跨行业的交叉技术,实际进展不尽如人意,仅有江苏江阴天宝公司依托苏州钢厂进行了工业性试验,随着苏钢小高炉的关闭,目前该试验装置也已拆除。太钢于2013年引进日本的双联炉法高炉恪渣制棉技术,但因设备调试及产品质量等原因,至今未成功实现产业化。
高炉渣调质试验
矿棉生产对熔体有如下要求:①成分必须在矿棉形成区内,可在一定的温度范围内(通常1400~1500℃)溶化,并且在相应温度下粘度较低;②在矿棉成纤温度附近培体粘度变化幅度小;③在矿棉工艺温度范围内不易析晶;④生成的矿棉性能达到要求;⑤溶体成分均匀,确保产品质量稳定;⑥尽量减少消耗与排放,降低生产成本,利于保护环境。
高炉渣酸度系数较低,不能直接用来生产矿棉,必须进行调质处理。调质试验在300kg感应炉上进行。以高炉渣为基础,根据设计的不同酸度系数,计算硅砂加入量,并测定调质后不同酸度系数的熔渣粘度,为制棉工艺熔体成分的选择提供依据。试验表明,硅砂加入到高炉熔渣中,在充分补热和搅拌条件下,能够得到混合均匀的熔体。
熔渣的粘度都随温度的升高逐步降低,但变化的斜率不同:酸度系数较低时,粘度曲线较平滑,特别是1390℃以上时,熔体粘度随温度升高的变化很小,说明熔渣的粘度对温度的变化不敏感,有较宽的温度适应范围;随着酸度系数的提高,熔体粘度曲线的斜率增大,温度的稍微波动都会导致溶体粘度较大的变化,曲线变得较陡峭;在相同温度条件下,酸度系数越大粘度越高。低酸度系数小于1.44时,温度控制在1400°C左右就能获得粘度在2.0pa.s以下的熔体,满足制棉工艺的需要,而高酸度系数的熔体就必须加热到较高的温度才得到较好的流动性。
一般来说,酸度系数越高,矿棉的化学耐久性越好。但酸度系数过高时,炉料难以溶化。为充分发挥高炉熔渣生产矿棉的成本优势,矿棉的酸度系数控制在1.4以内,若生产更高酸度系数的矿棉产品,炉渣调质时需要添加更多的辅料,熔制系统能耗更高,成产成本也就越高。因此酸度系数控制在1.2~1.4,产品质量优异且成本低。
目前国内在使用热渣成棉的热渣主要为高炉热渣、硅锰合金热渣、镍铁合金渣、其从高炉或矿热炉出来后经过转运方式运送至电炉车间,倒入电炉内,电炉的主要作用是储存热态炉渣、升温保温炉渣、保证流股稳定性。电炉熔炼主要是电耗,以电炉变压器3200KVA电极直径φ400mm,炉壳直径φ5800mm,炉膛直径φ3900mm,电炉额定容量35吨计算每吨矿棉耗电月450度/吨棉(数据来源于用户实际生产数据)要比冲天炉冷轧能耗降低很多。


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