用于生产矿物纤维的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种生产矿物纤维的方法以及能用于该方法中的设备。特别是，本发明专利技术的方法包括：提供熔炉；向熔炉中装填包括氧化铁的矿物材料；在还原气氛中熔融装填的矿物材料，以使熔炉中有一聚集熔融铁的底部区域和矿物熔体聚集的在底部区域上方的熔池；从炉中移走矿物熔体并将其转变为矿物纤维；以及从底部区域去除熔融铁；其特征在于，在生产过程中，将添加剂直接释放到熔炉的底部区域，其中，添加剂包括选自氧化剂和非还原气体的一种或多种物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生产矿物纤维的方法以及能够在这一方法中使用 的设备。
技术介绍
常规的生产矿棉的方法是往熔炉中装填矿物材料的混合物，并熔 融这些材料以形成矿物熔体，矿物熔体随后转变成纤维。一种特殊类型的方法涉及对熔炉中装料的熔融，通常由于所使用 的燃料的类型，特别是焦炭，熔炉具有还原气氛。沖天炉就是个例子。在这种方法中，大量的固体矿物材料和燃料(通常是焦炭)是通 过熔炉的顶部引入到熔炉中。燃料在熔融区域燃烧，从而产生用于熔 融矿物材料的热量。通过由设在熔融区域中的入口 (通常称作鼓风口 ) 输入助燃空气，可辅助燃料的燃烧。尽管通过鼓风口添加空气，但还 是产生压倒性的还原气氛，这意味着装填材料中的氧化铁被还原并产 生了熔融铁。熔融铁聚集在熔炉的底部。在熔融铁之上但在熔融区域 之下有矿物熔体的熔池。从熔炉中移走矿物熔体并送给纤维形成设备。因为装填料是连续地喂入到熔炉中的，所以连续地产生熔融铁， 必须定期将熔融铁从熔炉移走。这是通过"出渣"完成的，所迷"出 渣"涉及在熔炉底部开一开口，熔融铁通过所述开口从熔炉中移走。在传统的方法中，铁必须按规定的时间间隔进行出渣，所述时间间隔由一些工艺参数决定，例如熔炉内压力的升高；或适宜地在生产计 划中的一定时间出渣，例如在产品变换时。尽管能够在熔炉被使用的 时候执行出渣，但是还是希望在尽可能长的时间间隔执行出渣，以便 使工艺中的方便性最大。对必须要出渣的条件(例如压力的升高)进 行监测，并在需要的时候执行出渣。最初，标准的冲天炉可以每15-20个小时进行一次出渣。然而， 一段时间后冲天炉就会出现问题，从而有必要以不断缩短的间隔将熔 融牵失出纟查。这个问题与材料在底部区域中的凝固有关。底部区域已经凝固的 材料不能通过出渣被移走。这意味着出渣没有达到完全理想的效果， 因为只有少量的熔融铁被移走。而且，材料会凝固在通常用于出渣的 孔上。这意味着操作者必须在凝固材料中进行开道疏导，以疏通熔融 铁。这样特别不方便，而且还费时间。在某些情况下，出渣之间的间隔可以在仅仅几天的进程中从最初 的15 - 20个小时的间隔降低到仅2个小时的间隔。这对于操作者来说 显然是不方便的。 一旦凝固材料的高度已经增加到必须大约每4小时 出渣的程度，就必须完全移走凝固的材料。这只有通过完全停止生产、 人力地移除熔炉的底部以移走凝固的材料并在重新开始生产前更换底 部来完成。虽然在间歇的完全停产并移走凝固材料的情况下以不断缩短的间 隔出渣的技术方案是不便利的，但是多年来这一直是解决上述问题的 标准方法。美国专利4，822，388讨论了被称为沖天炉炉底区域"硅质堆积"的 问题，并认可了去除炉底以消除堆积的传统技术方案。这篇专利文献 的目的是通过往冲天炉中加入诸如氟化物的化学添加剂来减少凝固材 料的堆积。更具体的，使用氟含量非常高的材料，例如一直是在生产 铝时使用的衬里，通常被称为"废槽村"(spent potlining)，而不是使 用普通的燃料。氟据说能通过降低熔体的粘度从而降低其凝固趋势来 减少堆积。这个解决方案需要把冲天炉所使用的燃料改变为特别是很难获得 的氟含量高的燃料。燃烧这种燃料的主要缺陷在于产生了对环境有害 的气体，该有害的气体需要进一步处理才能被释放到大气中。这样费 用就很高而且很不便利。因此，仍然需要以成本有效和便利的方式来解决矿物纤维生产过程中出渣时间间隔缩短的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供了一种生产矿物纤维的方法，其包括提供熔炉；向熔炉中装填包含氧化铁的矿物材料；在还原气氛中熔化装填的矿物材料，以使熔炉中有一熔融铁聚集 的底部区域和在底部区域上方的矿物熔体聚集的熔池；从熔炉中移走矿物熔体并将矿物熔体转变为矿物纤维；以及 从底部区域去除熔融铁；其特征在于，在生产过程中，添加剂被直接释放到熔炉的底部区 域，其中，添加剂包括选自氧化剂和非还原气体的一种或多种物质。根据本专利技术的第二个方面，提供了用于由包含氧化铁的矿物材料 来生产矿物纤维的设备，该设备包括包括顶部、中部和底部的熔炉，其中顶部包括矿物材料进口 ，中部包括矿物熔体出口，和底部包括出渣口和注入装置，熔融铁通过出渣口能被移走，添加 剂通过注入装置能^^注入；以及纤维化装置，其设置成与矿物熔体出口流体连通，并且能够将矿 物熔体转变成矿物纤维。已发现，把这种添加剂直接提供到底部区域中可以显著减少出渣 时间间隔缩短的问题。已经发现，底部区域材料的凝固大大减少，甚 至基本消除。这意味着，熔炉能连续运行的时间不再受出渣间隔的限 制。出渣间隔可以基本保持在初始的速率，即每15至20小时出渣。 这对于现有技术是一个巨大的改进，而且可以在不改变燃料成分或装 填材料的情况下就能实现。向底部区域供应添加剂的效果被注意到，特别是当装填料的硅含量高时，和/或当条件是与底部区域中熔融铁结合的硅金属量相对较高 时。氧化剂可以是任何物理形式固体、液体或气体。在优选实施例 中，添加剂材料包括气体氧化剂。例如氧和臭氧，氧的形式比如空气 或纯氧。因而，在这种情况下，添加剂包括单一的物质(氧气)，其既 是氧化剂又是非还原气体。令人惊讶的是，氧化剂和/或非还原气体的注入能对出渣间隔有这 样的影响，尤其是在熔炉中压倒性气氛是还原性的并且添加剂被认为 是不影响所产生熔融铁总量的情况时。本专利技术涉及对生产矿物纤维的常规方法和设备进行的改进。本专利技术适用于使用具有还原气氛的熔炉的任何方法，因为正是还 原气氛将氧化铁还原成必须被出渣的熔融铁。本专利技术解决了在这种系 统中已经被注意到的在使用过程中出渣间隔缩短的问题。在熔化过程中形成还原气氛的任何熔炉都可以使用。 一般来说， 还原气氛的产生是熔炉中所使用燃料类型(例如焦炭)的结果。 一个 例子是沖天炉。另一个例子是鼓风炉。矿物材料以常规的方式装填到熔炉中。矿物材料通常与诸如焦炭 的燃料混合。当原料包括氧化铁时，出现了与出渣间隔时间缩短相关 的问题。已经发现，当在生产过程中相对较高比例的二氧化硅被还原成熔 融硅时，特别是当聚集在底部区域的总的熔融材料中超过4%或5%、 尤其是约6%的熔融材料为硅时，出渣时间间隔缩短的问题就特别明 显。因此，当装填的材料包括氧化硅(通常称为硅石)时，本专利技术特 别有效。其它氧化物特别是磷的氧化物的还原也与出渣时间间隔缩短的问 题有关。当矿物熔体具有如下成分时(以氧化物的重量比计)，也注意到特 定的问题Si02 32~48%,优选33~43%A120310 --30%,优选16~24%CaO10~30%， CaO+MgO优选23 ~ 33%MgO2--20%FeO2'-15%,优选3~9%Na20+K200--12%,优选1~8%Ti020~6%，优选0~3%其它成分0~15%特别是，Ah03含量优选至少16%。这些纤维是在使用中具有特 别好的生物可降解性以及良好耐用性的类型。据认为特别高含量的氧 化铝促成了出渣时间间隔缩短的倾向。当矿物装填料包括硅和/或硅化合物(包括硅石和其它硅化合物) 时，本专利技术特别有价值。在熔炉中，燃料燃烧且装填的原料熔化，这些与传统的一样。一 些存在的氧化铁被还原成熔融铁，熔融铁聚集在熔炉的底部。熔融铁所聚集的熔炉底部区域被称为"底部区域"。聚集到底部区 域的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产矿物纤维的方法，其包括：　提供熔炉；　向熔炉中装填包括氧化铁的矿物材料；　在还原气氛中熔融装填的矿物材料，以使熔炉中有一熔融铁聚集的底部区域和矿物熔体聚集的在底部区域上方的熔池；　从熔炉中移走矿物熔体并将其转 变为矿物纤维；以及　从底部区域去除熔融铁；　其特征在于，在生产过程中，将添加剂直接释放到熔炉的底部区域，其中，该添加剂包括选自于氧化剂和非还原气体的一种或多种物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LM延森，
申请(专利权)人：罗克伍尔国际公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]