硅锰矿热炉渣生产矿渣棉的试验和设计

发布时间：2020-07-15 17:59

【摘要】：矿渣棉是一种优质的轻质、保温、吸声、防火材料,矿渣棉生产工艺在国外开始于20世纪30年代,熔融的液态渣在高速离心机下甩制成棉。其由于导热系数小、质轻、防蛀、阻燃、价廉、化学性能稳定、吸音、耐腐蚀等性能而广泛应用于各种环境,如石油、电力,冶金、化工、建筑及交通运输等行业。本课题是用云南某锰矿有限公司硅锰矿热炉渣生产矿渣棉工艺与炉型的试验研究,是利用液态硅锰渣生产矿棉的工艺技术,自产的硅锰渣酸度为2.04,需添加自产的碳锰渣(酸度1.1左右)调整到矿渣棉生产所需的酸度和粘度,使其在成分和温度方面均满足矿渣棉的生产要求,简化调质过程,且该厂矿热炉车间紧邻矿渣棉生产车间,热态炉渣温度高达1300℃,热渣可以直接入炉,充分回收炉渣余热,调质和保温工艺都在电炉内进行,借助成熟的矿渣棉生产工艺,实现硅锰废渣的综合利用。为了充分利用硅锰渣的潜热,挖掘炼铁企业的潜力,生产节能降耗的保温材料,试验研究了用硅锰渣作原料直接生产矿渣棉的可行性。(1)根据矿渣棉生产原料的性能指标,通过实验测定添加不同比例碳锰渣配料的物性参数,主要从密度、表面张力、粘度、熔化温度以及熔速等几个方面对含锰的铁合金炉渣进行物理性能的测定与分析。找出了利用液态硅锰渣作原料时的合理配比,即添加40%的碳锰渣可较好的满足矿棉熔体的原料条件,熔体各项性能指标满足矿渣棉生产要求。(2)进行物料平衡和热平衡计算,并设计了矿渣棉生产的28t容量的加热电炉和6t容量渣罐,同时进行了厂房的工艺布置设计。(3)对电炉的变压器以及石墨电极进行设计,选择使用3000kVA的变压器及400mm石墨电极。(4)结合炉型设计以及原料成分和性能分析测定,进行炉子的安装和调试工作,在符合生产要求后进行工业化生产实验,并进行产品质量与性能测定,针对设备调试过程存在的渣口问题进行详细介绍。(5)简单分析矿渣棉生产的经济效益。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X757
【图文】：

四元系,矿物组成

图 2.2 是 CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系在不同碱度下的等粘度图，本课题主要究不同配比成分对矿渣棉物理化学参数的影响，酸性硅锰渣各组分含量对粘度响很大。如图所示，炉渣中 MgO 含量不超过 20％时，适当增加 MgO 会使炉渣度下降，因为 MgO 的增加不仅降低了高熔点 2CaO2SiO2的生成，且带入较多氧离子，破坏阴离子团的网状结构，形成简单的单、双面体结构，从而减少了离子团（Si-O，Al-O）的聚合度；同时与 Al2O3生成一系列改善炉渣的流动性的熔点物质，但在三元碱度不变时，MgO 代替 CaO 的作用就不明显，即 MgO 含在 8%至 12%时有利于改善炉渣的稳定性和难熔性[73]。当含有较少 Al2O3时，适提高硅锰渣中的Al2O3含量可以降低熔渣粘度，但是当Al2O3含量超过一定含量提高熔渣中的 Al2O3将会使不同酸度的熔渣粘度开始增加，从而使得熔化困难利于锰铁渣制成矿渣棉，故使熔体要温度及粘度稳定在一个相对平稳的范围内图 2.1 四元系渣矿物组成图Fig. 2.1 Four component system of slag mineral composition diagram

熔体,熔化温度,炉渣,熔体物性

表 2.2 熔化温度Table 2.2 Melting point d碳锰渣含量/% 0 100 10 炉渣酸度 2.04 1.06 1.89 熔化温度/℃ 1147 1288 1142 2.4 液态渣粘度、密度、表明张力的测本测定试验分为现场炉渣采集料测定和验的配料成分也是依据现场锰铁渣及所需矿2.4.1 试验设备采用熔体物性综合测定仪（如图 2.4）热重、结晶温度和表面张力。本实验中主要

溜槽,调温,成分

3.3.3 物料平衡计算1）计算所需的原始数据（1）矿渣棉产品种类及成分以云南某锰矿有限公司硅锰矿和碳锰渣为原料，成分见表 3.4。表 3.4 原料成分Table 3.4 Theraw material composition名称成分/%酸度FeO SiO2Al2O3CaO MgO MnOa b图 3.3 调温溜槽Fig.3.3 Tempering chute

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