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高爐渣是鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)1t鐵水約產(chǎn)生0.3t渣，以2016年7億t生鐵計(jì)算，約產(chǎn)生高爐渣2.1億t。利用高爐渣制取礦棉，尤其是高爐熔渣，不僅可以替代目前鋼鐵企業(yè)普遍采用的水淬工藝，減少環(huán)境污染，還可以充分利用高爐熔渣顯熱，提升高爐渣產(chǎn)品的附加值，無(wú)論對(duì)鋼鐵行業(yè)還是礦棉行業(yè)都具有十分重要的意義。

高爐渣制取礦棉產(chǎn)品工藝

高爐渣制取礦棉產(chǎn)品工藝過(guò)程主要分為熔融、制棉、集棉、成型四個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)熔融工藝的不同可將其分為沖天爐法和高爐熔渣直接生產(chǎn)礦棉法，二者的區(qū)別在于原料和熔煉設(shè)備的不同。

1沖天爐法

沖天爐法以冷態(tài)高爐渣為主要原料，以焦炭為燃料，同時(shí)添加適量的調(diào)質(zhì)劑(石灰石、粉煤灰等)在沖天爐內(nèi)熔煉、調(diào)質(zhì)，其工藝流程如圖1所示。將高爐渣、焦炭、調(diào)質(zhì)劑等原料按比例混合后，由爐頂加入沖天爐內(nèi)，同時(shí)通入助燃空氣，由焦炭燃燒產(chǎn)生1600℃左右的高溫，將原料熔融成高溫熔體，高溫熔體經(jīng)噴吹或離心制成礦棉纖維，再經(jīng)收集器集棉或擺錘鋪棉、固化、切割、包裝等加工工序制得不同性能和用途的礦棉產(chǎn)品(板、氈、帶及管等)。

目前我國(guó)的礦棉生產(chǎn)工藝多以沖天爐法為主，但該法存在一定的缺點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量煙氣和粉塵，污染環(huán)境;采用冷態(tài)高爐渣入料，需要燃料再熔化，生產(chǎn)1t礦棉約消耗400kg焦炭，從而增加了能源消耗和生產(chǎn)成本;生產(chǎn)出的礦棉產(chǎn)品渣球含量高、纖維粗、手感差。

2高爐熔渣直接生產(chǎn)礦棉法

高爐熔渣溫度在1400～1550℃之間，每噸渣約含顯熱1260×103～1880×103kJ，大致相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)放出的熱值。高爐熔渣直接生產(chǎn)礦棉法是以高爐熔渣為主要原料，將液態(tài)高爐渣引入可補(bǔ)熱調(diào)質(zhì)爐內(nèi)，同時(shí)加入調(diào)質(zhì)劑，利用電極或燃?xì)庋a(bǔ)熱進(jìn)行調(diào)溫、調(diào)質(zhì)處理后，經(jīng)成纖系統(tǒng)制成礦棉纖維，再經(jīng)集棉和后加工工序制得不同性能和用途的礦棉產(chǎn)品。與沖天爐法相比，利用高爐熔渣直接生產(chǎn)礦棉可回收熔渣80%以上顯熱，其能源消耗不到?jīng)_天爐法的30%，生產(chǎn)成本只有沖天爐的60%～80%，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。目前，國(guó)內(nèi)外開發(fā)的高爐熔渣直接生產(chǎn)礦棉法主要有JFE的高爐熔渣制備礦棉技術(shù)、大連環(huán)保設(shè)計(jì)院的新一步法礦棉生產(chǎn)技術(shù)和河北聯(lián)合大學(xué)提出的直接成纖技術(shù)。

2.1JFE高爐熔渣制備礦棉技術(shù)

JFE高爐熔渣制備礦棉工藝流程如圖2所示：用60t渣罐將高爐熔渣通過(guò)鐵路運(yùn)輸?shù)降V棉生產(chǎn)線，裝入1號(hào)電爐，1號(hào)電爐將約1400℃的熔渣和調(diào)質(zhì)劑升溫至1500℃以上，再將高溫熔體送入2號(hào)電爐進(jìn)行成分微調(diào)和保溫，使其滿足成纖要求，從2號(hào)電爐流出的高溫熔體分為兩部分，一部分送至粒狀棉生產(chǎn)線，另一部分送至擺錘法板氈生產(chǎn)線。JFE所用的電爐為碳素電極電弧爐，離心機(jī)為4輥垂直串列式離心機(jī)，輥周裝有壓縮空氣噴嘴。

2.2新一步法高爐熔渣制備礦棉技術(shù)

2001年大連環(huán)保設(shè)計(jì)院提出新一步法礦棉生產(chǎn)技術(shù)，其工藝流程為：高爐流出的高爐熔渣連同輔料一起經(jīng)敞開式渣溝進(jìn)入均化爐，利用電極補(bǔ)熱進(jìn)行調(diào)溫、調(diào)質(zhì)處理，使熔體溫度保持在1300～1340℃范圍內(nèi)，通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流攪拌使之均化。然后將調(diào)質(zhì)均化后的熔體引至離心機(jī)進(jìn)行成纖、集棉和制品的后加工，具體見(jiàn)圖3。該高爐熔渣生產(chǎn)粒狀棉生產(chǎn)線已于2003年4月在鋼廠正式投入運(yùn)行。與JFE的高爐熔渣生產(chǎn)礦棉技術(shù)相比，該一步法礦棉生產(chǎn)技術(shù)是就地取渣、一級(jí)熔煉，而JFE采取的是異地送渣、兩級(jí)熔煉。

2.3直接成纖法高爐熔渣制備礦棉技術(shù)

河北聯(lián)合大學(xué)利用特制氣體噴嘴，通過(guò)熔渣氣淬直接成纖方式制得了平均直徑為3.5μm的礦棉纖維，纖維為白色且表面光潔，其工藝流程如圖4所示：將高爐熔渣與一定比例的調(diào)質(zhì)劑(粉煤灰、鐵尾礦廢石等)混合達(dá)到所需的酸度系數(shù)后，進(jìn)入電弧爐進(jìn)行調(diào)質(zhì)熔煉，當(dāng)熔渣溫度達(dá)到1500℃左右時(shí)，停止加熱，將熔體通過(guò)出渣口倒入末端裝有高壓載能噴氣嘴的渣槽，經(jīng)0.35MPa的氣壓進(jìn)行噴吹成絲，其渣槽出口處熔渣溫度為1350℃左右。該技術(shù)不僅可以充分利用熔渣顯熱，還可以利用粉煤灰等酸性固體廢棄物，同時(shí)纖維生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定。

3高爐渣生產(chǎn)礦棉工藝比較

JFE法、一步法和直接成纖法在節(jié)能環(huán)保、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面與沖天爐法相比，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，是礦棉生產(chǎn)技術(shù)的巨大飛躍，具體比較如表1所示。

表1高爐渣生產(chǎn)礦棉工藝比較

之前我們寫過(guò)關(guān)于礦棉生產(chǎn)的技術(shù)要點(diǎn)文章 ，礦棉生產(chǎn)的難點(diǎn)在于礦熱爐內(nèi)襯耐火材料的問(wèn)題，礦棉生產(chǎn)的原料要調(diào)酸，熔渣要不停的加入到爐子里，然后渣線部位的侵蝕及爐底的損壞是最常見(jiàn)的，有幾個(gè)鋼鐵廠反映目前用的爐襯用不到半個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。