專利名稱：用等離子氣化爐由固體廢棄物生產礦棉的方法
技術領域：
本發明主要涉及建材生產、環保、能源等技術領域，具體涉及采用等離子氣化爐氣化處理城市固體廢棄物產生的熱熔渣直接生產礦棉制品。
背景技術：
礦棉是一種由硅酸鹽熔融物制得的蓬松狀短細纖維，具有質輕、導熱系數小、不燃燒、防蛀、價廉、耐腐蝕、化學穩定性好、吸聲性能好等特點。可用于建筑物的填充絕熱、吸聲、隔聲、制氧機和冷庫保冷及各種熱力設備填充隔熱等。按所用的原料可分為巖棉和礦渣棉兩大類。巖棉是以天然巖石如玄武巖、輝長巖、白云石、鐵礦石、鋁礬土等為主要原料，經高溫熔化、纖維化而制成的無機質纖維。該方法需要大量開采天然巖石，易造成植被破壞， 水土流失、占用土地等環境問題。而且，天然巖石要經過高溫熔化，需要消耗大量的能源。礦渣棉是以工業廢料礦渣如高爐礦渣、磷礦渣、粉煤灰等為主要原料，經高溫熔化、采用高速離心法或噴吹法等工藝制成的棉絲狀無機纖維。這種方法適用范圍小，僅針對高爐礦渣等小范圍原料；而且，這種方法也需要消耗大量的能源。在國家提倡節能減排的背景下，現有技術中的這些方法受到的制約也越來越大；在環境保護、資源循環利用方面受到的壓力也越來越大。另一方面，等離子氣化技術是國際上一種先進的氣化技術，它主要被應用于城市固體廢棄物處理、煤氣化處理、生物質氣化處理領域。熱等離子體放電產生的電弧具有極高的溫度，其產生輻射熱、對流傳熱以及電子引起的傳熱等，能夠用它來熔融城市固體廢物， 包括煤渣、生物質、居民生活垃圾等。在等離子氣化過程中，爐反應腔上部的是氣體，主要為 co、H2 ；下部的是玻璃態熱熔渣。在現有技術中，所述上部的氣體可用于發電、供熱或用于生產其它燃料，可替代化石燃料。另一方面，由于城市固體廢棄物成分復雜且性狀不穩定，現有技術對下部玻璃態熱熔渣的應用局限在將所述玻璃態熱熔渣水冷卻、降溫處理后用形成的固體渣來制磚。顯然，現有技術中的水冷卻降溫處理過程要消耗大量的水來吸收玻璃態熱熔渣的熱量，由此產生的大量熱量會釋放到大氣中，不僅形成大氣熱污染，并且浪費了玻璃態熱熔渣中所含的大量熱能。因此，急需一種能妥善處理，并以更加經濟、環保、節能和可循環地方式利用等離子氣化技術中玻璃態熱熔渣的方法。
發明內容
經過研究，申請人發現等離子氣化爐產生的玻璃態熱熔渣的溫度高達1400°C以上，尤其是1600°C以上，并以玻璃態(近液態)方式從等離子氣化爐底部流出。通過對等離子氣化爐排出的熱熔渣進行模擬測試后發現，其熔渣的玻璃態無定形程度優良，析晶傾向小，表現出優良的結構穩定性，其酸度系數Mk在1.2以上，酸堿指數pH值在4-8之間。由此，本申請發明人創造性地發現通過適當添加少量的Ca0、Al203、CaF2等礦物輔料，調節該玻璃態熱熔渣的粘度和酸堿度指數等，該玻璃態熱熔渣無需冷卻便適用高速離心法或噴吹法等工藝，直接用于制造礦棉。由此制得的礦棉穩定性達到中等以上，其質量標準達到國家礦棉質量標準例如，GB11835-2007絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品。而在現有技術中并未提及通過等離子氣化爐直接處理城市固體廢棄物，并利用產生的高溫玻璃體熱熔渣直接生產巖礦棉制品。本發明提供一種用等離子氣化爐由城市固體廢棄物生產礦棉的方法，所述方法包括以下步驟a.在等離子氣化爐內處理城市固體廢棄物，形成玻璃態熱熔渣和低分子可燃氣體化合物；b.所述玻璃態熱熔渣未經冷卻直接從等離子氣化爐底部通過保溫出料道流入保溫調節池；c.根據保溫出料道中的在線檢測裝置所測得的熱熔渣參數，往保溫調節池中添加礦物輔料，必要時并調節該礦物輔料的用量；d.所述經調節后的玻璃態熱熔渣通過保溫調節池的出料口進入礦棉生產系統，由此制得礦棉。在本發明一個實施方式中，所述城市固體廢棄物包含無機固體廢棄物、有機生物質、居民生活垃圾、煤渣、工業有毒有害廢棄物、醫療垃圾，以及它們的組合，這些固體廢棄物通常情況下由政府環衛部門統一收集、清運。所述未經冷卻的玻璃態熱熔渣的溫度高于 1600°C。在步驟c中，所述熱熔渣參數包括熱熔渣流量、成分及其含量、以及PH參數。所述礦物輔料包含Ca0、Al203、CaF2中的一種或多種。在等離子氣化爐中的低分子可燃氣體化合物包含一氧化碳和氫氣。優選，本發明生產礦棉的方法還利用所述氣體為保溫調節池和礦棉生產系統提供能源。所述礦棉生產方法包括利用高速離心法或噴吹法生產礦棉，優選使用高速離心法。與現有技術中傳統的礦棉生產方法相比，本發明用等離子氣化爐由城市固體廢棄物生產礦棉的方法具有環保、節能、經濟上成本低以及可循環利用資源的優點。此外，考慮中國的現狀，中國每年產生城市固體廢棄物垃圾1. 7億噸，如果將其全部利用，則相當于1340萬噸石油的能量。若全國20%到30%的城市垃圾采用氣化處理，將形成一個300-400億元人民幣的環保設備市場。按中國垃圾年增長量及滿足現有垃圾處理的需要，在今后五年每年約須投資建設20至30家日處理1000噸的垃圾處理廠。由此可見， 本發明具有廣闊的利用前景。附圖簡述
圖1顯示了本發明用等離子氣化爐由城市固體廢棄物生產礦棉方法的流程圖。圖2是垃圾飛灰的XRD譜。圖3是垃圾底灰的XRD圖譜。圖4是畢節垃圾灰渣玻璃的DTA譜。圖5是畢節垃圾灰渣玻璃的XRD圖譜。圖6是摻鈣畢節垃圾灰渣玻璃的DTA譜。圖7是垃圾焚燒底渣玻璃的高溫粘度曲線。圖8是垃圾焚燒全渣玻璃的高溫粘度曲線。圖9是畢節垃圾灰渣玻璃的高溫粘度曲線。圖10是摻鈣畢節垃圾灰渣玻璃的高溫粘度曲線。
具體實施例方式下面將參照附圖描述本發明的具體實施方式
。應理解，這些具體實施方式
不是要以任何方式限制本發明的范圍。如圖1所示，所述城市固體廢棄物從卸料庫送入滾筒分篩裝置，形成大塊物料和小物料。其中，所述小物料可直接送入磁分選裝置，而大塊物料經人工分選和破碎之后也送入所述磁分選裝置。然后，磁分選裝置的出料優選和煤、焦炭等物料一并加入等離子氣化爐 (購自美國西屋公司)中。在等離子氣化爐上部產生的氣體用于發電供熱等，產生的電力可上網或者自用。在等離子氣化爐下部產生的玻璃態熱熔渣通過保溫出料道送入調節保溫池，所述保溫出料道和調節保溫池可用電極保溫，優選使用等離子氣化爐上部氣體產生的電力提供能量。所述玻璃態熱熔渣經調節之后送入制棉系統，優選送入進行高速離心法或噴吹法制礦棉的裝置中，由此制得礦棉。以下具體實施方式
對現有城市固體廢棄物包括生活垃圾焚燒灰渣進行的實施例， 其中進行垃圾焚燒灰渣分析、玻璃熔制試驗和礦棉成型性能評價，確認所述城市固體廢棄物用于生產礦棉制品的可行性。1.生活垃圾灰渣的成分分析利用SRS3400型X射線熒光光譜儀對上海城市固體廢棄物焚燒處理后產生的灰渣進行化學成分分析，具體結果如表1所示表1灰渣的化學成分
權利要求
1.一種用等離子氣化爐由城市固體廢棄物生產礦棉的方法，所述方法包括a.在等離子氣化爐內處理城市固體廢棄物，形成玻璃態熱熔渣和低分子可燃氣體化合物；b.所述玻璃態熱熔渣未經冷卻直接從等離子氣化爐底部通過保溫出料道流入保溫調節池；c.根據在線檢測裝置所測得的熱熔渣參數，往保溫調節池中添加礦物輔料進行調節；d.經調節后的玻璃態熱熔渣通過保溫調節池的出料口進入礦棉生產系統。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述城市固體廢棄物包含無機固體廢棄物、 有機生物質、居民生活垃圾、煤渣、工業有毒有害廢棄物、醫療垃圾以及它們的組合。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在保溫調節池中，所述玻璃態熱熔渣的溫度高于 1600 0C ο
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟c中，所述熱熔渣參數包括熱熔渣流量、粘度、成分、酸堿指數以及它們的組合。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述礦物輔料包含CaO、A1203、CaF2中的一種或多種。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述低分子可燃氣體化合物包含一氧化碳和/或氫氣。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用所述低分子可燃氣體化合物所產生的電力為等離子氣化爐、保溫調節池和礦棉生產系統提供能源。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述礦棉生產方法包括利用高速離心法或噴吹法生產礦棉。
全文摘要
本發明涉及建材生產、環保、能源等技術領域，具體涉及采用等離子氣化爐氣化處理城市固體廢棄物產生的熱熔渣直接生產礦棉制品。該方法包括在等離子氣化爐內處理城市固體廢棄物，獲得玻璃態熱熔渣；所述玻璃態熱熔渣未經冷卻直接從等離子氣化爐底部通過保溫出料道流入保溫調節池；根據在線檢測裝置所測得的熱熔渣參數往保溫調節池中添加礦物輔料；經調節后的玻璃態熱熔渣通過保溫調節池的出料口進入礦棉生產系統，由此制得礦棉。與現有技術中的礦棉生產方法相比，本發明用等離子氣化爐由城市固體廢棄物生產礦棉的方法具有環保、節能、經濟上成本低以及可循環利用資源的優點。
文檔編號C03B37/00GK102180593SQ20101062460
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者游家明, 胡玨輝 申請人:美國綠色能源發展有限公司