專利名稱：礦渣棉及其制造方法和制備系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于礦棉或渣棉技術領域，更具體地，本發明涉及一種礦渣棉及其制造方法和制備系統。
背景技術：
陶瓷纖維產品主要有二類巖棉和礦渣棉。從原料來源看，巖棉主要以玄武巖、輝綠巖、花崗巖等酸性物質為主，配石灰石、白云石等堿性熔劑熔化制絲獲得。玄武巖、輝綠巖、花崗巖等酸性物質的主要組成物是Si02、Al203。其中，SiO2是組成巖棉纖維的結構骨架，提高SiO2含量使熔體粘度增加，有利于纖維延伸，提高纖維在大氣和潮濕環境下的化學穩定性，但S^2含量過高則使熔化困難，纖維變粗。Al2O3也是組成巖棉纖維的結構骨架，適量的Al2O3有利于維持纖維在大氣和潮濕環境下的化學穩定性和纖維合適的直徑，Al2O3過多則造成熔化困難和影響成絲性能。石灰石、 白云石的主要成分是CaO和MgO，CaO和MgO的主要作用是降低熔體熔化溫度并使之在一個較寬的溫度范圍內保持熔體一定粘度。熱能作為資源的一種形式在礦渣棉的生產中也得到不同程度的利用。授權公告日為2005年11月16日的中國專利CN1227173C，公開了“一種采用高爐渣熱裝熔煉生產礦棉纖維的方法”。將高爐熔渣從封閉出渣溝流入熔渣調質爐，同時從封閉出渣溝均勻加入酸性主料和生石灰(堿性輔料)，酸性輔料可以是硅砂、砂石、硅石或貧鐵礦，以調節熔料的酸度至1.09至1.20。該專利是用堿性輔料高爐渣熱裝固態酸性主料。雖然高爐渣熱裝節約了一些熱能，但是在調質爐中要加熱熔化主料還需要大量熱能，也使熔料的酸度值控制的較低而堿性物質較多，使產品存在生成硅酸二鈣的風險。發明人在對現有技術的研究和實踐過程中發現目前存在以下不足之處完全采用天然原料生產的巖棉產品雖然具有優良的品質，但生產成本高，耗能高；以堿性高爐廢渣添加酸性物料生產的礦渣棉雖然資源和熱能得到了不同程度的利用，降低了生產成本，雖然高爐渣熱裝或鐵合金熱渣液節約了熱能，但在調質爐、高溫爐中要加熱或者熔化其他物料還需要熱能。此外，礦渣棉成絲后多制成氈、板和管等產品，產品的色彩也是產品的標志之一。 然而，現有技術通常采用后期染色進行著色，從環保、成本、設備等方面而言均優待改善。另一方面，對于錳鐵合金冶煉企業，硅錳渣和碳錳渣是采用有熔劑法冶煉硅錳合金和碳錳合金獲得的副產物。以往對副產物的處理方式是將硅錳渣熱液和碳錳渣熱液水淬后提供給水泥廠作為原料，附加價值極低。
發明內容
本發明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明需要提供一種礦渣棉的制造方法，所述方法工序簡單、生產成本低且熱能利用率高。
進一步地，本發明需要提供一種上述礦渣棉的制備系統。 進一步地，本發明需要提供一種礦渣棉，所述礦渣棉制造成本低且天然著色、不需要著色工序。根據本發明第一方面實施例的礦渣棉的制造方法，所述制造方法包括a)提供硅錳渣熱液和碳錳渣熱液；b)將所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液進行混熔以獲得混合熔體；以及c)對所述混合熔體進行制絲，得到所述礦渣棉。根據本發明實施例的礦渣棉的制造方法，由于硅錳渣熱液和碳錳渣熱液都呈高溫狀態，最大限度的利用了熱能，得到的礦渣棉自然成色，并且所得色彩為永久性的，免除了著色工序，降低了生產成本。另外，根據本發明上述實施例的礦渣棉的制造方法，還可以具有如下附加的技術特征根據本發明的一個實施例，在所述步驟a)中，使所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液在 13000C -1500°C下靜置保溫1小時以內，以排出氣體和固體雜質。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下對所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液攪拌10 15分鐘，此后靜置15 20分鐘。根據本發明的一個實施例，在所述步驟a)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為6. 6% 18%。根據本發明的一個實施例，在所述混合熔體中加入硅石以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4，優選酸度為1. 0 1. 2。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4，優選酸度為1. 0 1. 2。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，在所述混合熔體中加入金屬氧化物以調節所述礦渣棉的色彩。根據本發明的一個實施例，所述金屬氧化物包括含鐵氧化物、含銅氧化物中的至少一種。根據本發明的一個實施例，所述碳錳渣熱液的質量百分數為30% -100%，所述硅錳渣熱液的質量百分數為0-70%。根據本發明第二方面實施例的礦渣棉的制備系統，包括保溫爐；調質爐，所述調質爐通過封閉流道與所述保溫爐相連通以便接受來自所述保溫爐的熱液；以及制絲系統， 所述制絲系統通過封閉流道與所述調質爐相連通以接受來自所述調質爐的熔體并對所述熔體進行制絲。另外，根據本發明上述實施例的礦渣棉的制備系統，還可以具有如下附加的技術特征根據本發明的一個實施例，所述保溫爐包括硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐， 所述硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐分別通過封閉流道與所述調質爐相連通，且所述硅錳渣用保溫爐還通過封閉流道與所述制絲系統相連通。根據本發明的一個實施例，所述保溫爐與所述調質爐之間設有流量調節閥以控制所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的流量。根據本發明的一個實施例，所述保溫爐和調質爐的加熱裝置為三相電極。
根據本發明的一個實施例，所述調質爐內設有攪拌裝置。根據本發明第三方面實施例的礦渣棉，所述礦渣棉含有Si02、A1203、CaO、MgO和 MnO，其中，所述MnO的質量百分數為6. 6% 18%。另外，根據本發明上述實施例的礦渣棉，還可以具有如下附加的技術特征根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為6. 6% 9%。根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為10 13%。根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為14 18%。根據本發明的一個實施例，所述SW2的質量百分數為25% -43%，所述Al2O3的質量百分數為7% -19%，所述CaO的質量百分數為19% -40%，所述MgO的質量百分數為 2. 0% -7. 5%。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本發明的一個實施例的礦渣棉的制造方法的流程圖；以及圖2是根據本發明的一個實施例的礦渣棉的制備系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“連通”應做廣義理解，例如，可以是固定連接和/或者一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。首先，參考圖1描述本發明所涉及的礦渣棉的制造方法的流程。具體地，本發明所涉及的礦渣棉的制造方法包括以下步驟a)首先，提供硅錳渣熱液和碳錳渣熱液。由此，由于硅錳渣熱液和碳錳渣熱液都呈高溫狀態，最大限度的利用了熱能，得到的礦渣棉自然成色，并且所得色彩為永久性的，免除了著色工序，降低了生產成本。有利地，根據本發明的一個實施例，在所述步驟a)中，使所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液在1300°C -1500°C下靜置保溫1小時以內，以排出氣體和固體雜質。由此，可以提高硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的純度。進一步地，根據本發明的一個實施例，在所述步驟a)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為6. 6% 18%。經發明人研究發現，通過使礦渣棉中含有質量百分數為6. 6% 18%的MnO，可以使得礦渣棉呈現自然的不同色度的綠色。由此，根據制備所得礦渣棉的色彩需要，通過調節混合熔體中MnO的質量百分數，可以調節所得礦渣棉的成色。例如，所需礦渣棉制品用于民用建筑室內裝飾的隔音板，則對礦渣棉的色彩具有一定要求，需要嚴格控制MnO含量如果所需礦渣棉的顏色為淡綠色至淺果綠色，則需調節硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為 6. 6% ％ ；如果所需礦渣棉的顏色為果綠色至淡豆綠色，則需調節硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為10% -13% ；如果所需礦渣棉的顏色為豆綠色至深綠色，則需調節硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為14% -18%。步驟a)的具體操作沒有限制，例如可以將硅錳渣熱液和碳錳渣熱液通過行車吊渣包倒入保溫爐流槽，流入硅錳渣或碳錳渣的保溫爐，保持保溫爐溫度為1300°C -1500°C 即可。在此，需要說明的是，上述步驟a)還包括如下情況，即根據硅錳渣熱液和碳錳渣熱液中各成分含量的不同，可以針對產品要求只提供硅錳渣熱液或碳錳渣熱液。b) ！^，■■鶴㈱赫石炭鶴艦搬混合碰。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下對所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液攪拌10 15分鐘，此后靜置15 20分鐘。由此，可以實現硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的充分混熔，并且在靜置后可對混合熔體進行制絲，得到礦渣棉。有利地，根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4，優選為1. 0 1. 2。由此， 可以通過調節混合熔體的酸度以適應不同的用途需要。例如，如果礦渣棉制品用于工業管道的保溫，對色彩要求較低，則應該調整硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以滿足酸度要求。進一步地，根據本發明的一個實施例，在所述混合熔體中加入硅石以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4。由此，在礦渣棉制品的用途和色彩都有要求的情況下，例如所述礦渣棉制品為高檔賓館裝飾用隔音板時，可以調節硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數保持含量一定，再通過添加硅石以增加SiO2含量來提高混合溶體的酸度，從而滿足礦渣棉的酸度和色彩的要求。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，在所述混合熔體中加入金屬氧化物以調節所述礦渣棉的色彩。由此，可以使礦渣棉的色彩更為豐富，使用范圍更為廣泛。進一步地，根據本發明的一個實施例，所述金屬氧化物包括含鐵氧化物、含銅氧化物中的至少一種。由此，可以在豐富礦渣棉色彩的同時降低制備成本。根據本發明的一個優選實施例，所述碳錳渣熱液的質量百分數為30% -100%，所述硅錳渣熱液的質量百分數為0-70%。由此，通過使硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的比例調整在該范圍內，可以使得混合溶體的酸度具有更有利于生產、應用。所述步驟b)的具體操作也沒有特殊限制，只要能將所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液進行混熔即可，例如可以為將硅錳渣熱液和碳錳渣熱液經過封閉流道放入調質爐進行混熔，保持調質爐溫度為1300°C -1500°C。c)最后，對所述混合熔體進行制絲，得到所述礦渣棉。
所述步驟C)可以采用公知的或本領域技術人員熟悉的方法完成。例如，采用四輥離心機制絲熱混熔后的渣液連續、均勻地落在離心機的高速旋轉輥上，使渣液在巨大離心力的作用下被拋制成絲。下面，結合圖2描述根據本發明上述實施例所涉及的礦渣棉的制備系統。具體地，所述礦渣棉的制備系統包括保溫爐、調質爐和制絲系統。所述保溫爐沒有特殊限制，只要能加熱到一定溫度，并且具有保溫作用即可。所述調質爐為所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的混熔裝置，所述調質爐通過封閉流道與所述保溫爐相連通以便接受來自所述保溫爐的熱液。所述制絲系統通過封閉流道與所述調質爐相連通以接受來自所述調質爐的熔體并對所述熔體進行制絲。根據本發明的一個實施例，所述保溫爐包括硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐， 所述硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐分別通過封閉流道與所述調質爐相連通，且所述碳錳渣用保溫爐還通過封閉流道與所述制絲系統相連通。由此，可實現硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的分裝，并實現保溫爐與調質爐之間熔體的流通，所述碳錳渣用保溫爐還通過封閉流道與所述制絲系統相連通可以在所述硅錳渣熱液含量為0時，所述碳錳渣熱液直接從所述硅錳渣用保溫爐中即可流入所述制絲系統進行制絲，簡化了制備工藝。有利地，根據本發明的一個實施例，所述保溫爐與所述調質爐之間設有流量調節閥以控制所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的流量。由此，可以便于整個制備工藝的調節和控制。根據本發明的一個實施例，所述保溫爐和調質爐的加熱裝置為三相電極。由此，可以在保證加熱和保溫效果的前提下，降低整套裝置的成本。有利地，根據本發明的一個實施例，所述調質爐內設有攪拌裝置。由此，可以增強調質爐的攪拌效果，減少攪拌時間。下面進一步描述根據本發明上述制造方法和制備系統制得的礦渣棉。根據本發明的一個實施例，所述礦渣棉含有Si02、A1203、CaO、MgO和MnO，其中，所述MnO的質量百分數為18%以下。有利地，根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為6.6% 9%。由此， 該比例的MnO可以使得礦渣棉的顏色為淡綠色至淺果綠色。有利地，根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為10 13%。由此，該比例的MnO可以使得礦渣棉的顏色為果綠色至淡豆綠色。進一步地，根據本發明的一個實施例，所述MnO的質量百分數為14 18 %。由此，該比例的MnO可以使得礦渣棉的顏色為豆綠色至深綠色。根據本發明的一個實施例，所述SW2的質量百分數為25% -43%，所述Al2O3的質量百分數為7% -19%，所述CaO的質量百分數為19% -40%，所述MgO的質量百分數為 2. 0% -7. 5%。下面通過具體實施例描述本發明的礦渣棉的制造方法。表1為云南文山斗南錳業股份有限公司經過三個月的統計獲得的硅錳渣和碳錳渣的成分及含量分析結果，以下實施例中所涉及到的硅錳渣和碳錳渣為表1中所示的硅錳渣和碳錳渣。由于原料條件和工藝條件，特別是原料條件的變化，使硅錳渣和碳錳渣的成分變化較大，因此，需要預先分析每次出爐的硅錳渣和碳錳渣成分及含量，以便于控制礦渣棉制備過程中MnO的質量百分數和混合溶體的酸度。表1硅錳渣和碳錳渣成分及含量(％ )
權利要求
1.一種礦渣棉的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括a)提供硅錳渣熱液和碳錳渣熱液；b)將所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液進行混熔，以獲得混合熔體；以及c)對所述混合熔體進行制絲，得到所述礦渣棉。
2.根據權利要求1所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步驟a)中，使所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液在1300°C -1500°C下靜置保溫1小時以內，以排出氣體和固體雜質。
3.根據權利要求1所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步驟b)中，所述混熔包括在1300°C -1500°C下對所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液攪拌10 15分鐘，此后靜置 15 20分鐘。
4.根據權利要求1所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步驟a)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體中MnO的質量百分數為6. 6% 18%。
5.根據權利要求4所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述混合熔體中加入硅石以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4。
6.根據權利要求1所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步驟b)中，調整所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的質量百分數以使所述混合熔體的酸度為0. 8 1. 4。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，在所述步驟 b)中，在所述混合熔體中加入金屬氧化物以調節所述礦渣棉的色彩。
8.根據權利要求7所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，所述金屬氧化物包括含鐵氧化物、含銅氧化物中的至少一種。
9.根據權利要求1所述的礦渣棉的制造方法，其特征在于，所述碳錳渣熱液的質量百分數為30% -100%，所述硅錳渣熱液的質量百分數為0-70%。
10.一種礦渣棉的制備系統，其特征在于，包括保溫爐；調質爐，所述調質爐通過封閉流道與所述保溫爐相連通以便接受來自所述保溫爐的熱液；以及制絲系統，所述制絲系統通過封閉流道與所述調質爐相連通以接受來自所述調質爐的熔體并對所述熔體進行制絲。
11.根據權利要求10所述的礦渣棉的制備系統，其特征在于，所述保溫爐包括硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐，所述硅錳渣用保溫爐和碳錳渣用保溫爐分別通過封閉流道與所述調質爐相連通，且所述碳錳渣用保溫爐還通過封閉流道與所述制絲系統相連通。
12.根據權利要求11所述的礦渣棉的制備系統，其特征在于，所述保溫爐與所述調質爐之間設有流量調節閥以控制所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液的流量。
13.根據權利要求10或11所述的礦渣棉的制備系統，其特征在于，所述保溫爐和調質爐的加熱裝置為三相電極。
14.根據權利要10或11所述的礦渣棉的制備系統，其特征在于，所述調質爐內設有攪拌裝置。
15.一種礦渣棉，其特征在于，所述礦渣棉含有Si02、A1203、CaO, MgO和MnO，其中，所述 MnO的質量百分數為6. 6% 18%。
16.根據權利要求15所述的礦渣棉，其特征在于，所述MnO的質量百分數為6.6 % 9%。
17.根據權利要求15所述的礦渣棉，其特征在于，所述MnO的質量百分數為10 13%。
18.根據權利要求15所述的礦渣棉，其特征在于，所述MnO的質量百分數為14 18%。
19.根據權利要求15所述的礦渣棉，其特征在于，所述S^2的質量百分數為 25% -43%，所述Al2O3的質量百分數為7% -19%，所述CaO的質量百分數為19% -40%, 所述MgO的質量百分數為2. 0% -7. 5%。
全文摘要
本發明公開了一種礦渣棉及其制造方法和制備系統，所述礦渣棉制造方法包括提供硅錳渣熱液和碳錳渣熱液；將所述硅錳渣熱液和碳錳渣熱液進行混熔以獲得混合熔體；以及對所述混合熔體進行制絲，得到所述礦渣棉。根據本發明實施例的礦渣棉的制造方法，由于硅錳渣熱液和碳錳渣熱液都呈高溫狀態，最大限度的利用了熱能，得到的礦渣棉自然成色，并且所得色彩為永久性的，免除了著色工序，降低了生產成本。
文檔編號C03B37/005GK102515499SQ20111043324
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者余強, 張志斌, 張玉林, 張自義, 杭祖輝, 王運正, 臧建, 高德云, 魏霞 申請人:云南冶金(美國)科技有限公司, 云南文山斗南錳業股份有限公司