巖棉生產(chǎn)工藝流程

一、概述

1、巖棉的起源

巖棉起源于夏威夷。當(dāng)夏威夷島***次火山噴發(fā)之后，島上的居民在地上發(fā)現(xiàn)了一縷一縷融化后質(zhì)地柔軟的巖石，這就是***初人類認(rèn)知的巖棉纖維，巖棉的生產(chǎn)過程，其實是模擬了夏威夷火山噴發(fā)這一自然過程，巖棉產(chǎn)品均采用***玄武巖、白云石等為主要原材料，經(jīng)1450℃以上高溫熔化后采用國際先進(jìn)的四軸離心機(jī)高速離心成纖維，同時噴入一定量粘結(jié)劑、防塵油、憎水劑后經(jīng)集棉機(jī)收集、通過擺錘法工藝，加上三維法鋪棉后進(jìn)行固化、切割，形成不同規(guī)格和用途的巖棉產(chǎn)品。

受多項利好政策的影響，社會對節(jié)能的需求不斷增加，2016年巖棉行業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的良好局面，產(chǎn)品供不應(yīng)求。巖棉在以下領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，帶動了巖棉產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，建筑外墻外保溫：2014年GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》頒布，該規(guī)范對建筑用保溫材料提出了明確要求，這對***不燃和耐火度較好的巖棉是一個重大利好?；馂?zāi)事故的頻發(fā)，也使人們意識到無論內(nèi)墻還是外墻保溫材料的不燃性能都非常重要。各地也出臺了一些地方性政策，例如：江蘇省頒布了建筑節(jié)能領(lǐng)域“十三五”***推廣應(yīng)用新技術(shù)和***禁止使用落后技術(shù)名錄，將巖棉薄抹灰等列入推廣之列，巖棉替代了其他***材料成為建筑外保溫市場的重要保溫材料。

在我國，絕熱保溫材料有很多種，巖棉生產(chǎn)量***大，這是因為它利用塊狀巖石和工業(yè)廢渣為原料，使用我國極為普遍的煤炭制取的焦炭為主要燃料，建廠條件不太受***，成本較低的緣故。巖棉保溫氈板是利用高爐礦渣和玄武巖等巖石為原料，經(jīng)沖天爐熔制，離心機(jī)成纖并施加粘結(jié)劑生產(chǎn)出絮狀樹脂棉，然后通過加熱加壓固化和切割處理而制成的制品。它是優(yōu)良的絕熱材料，用于電廠、石油化工廠、冶金廠及交通運輸?shù)雀鞑块T，管道、罐體、鍋爐及各種加熱爐體的絕熱工程；它又是重要的新型建筑材料，與其它材料復(fù)合即可制成各種復(fù)合材料用于建筑物的墻板或屋面、地板等。

    以巖棉、玻璃棉為代表的***絕熱材料，美、法國、瑞典、日本等國家在五十年代就已工業(yè)化生產(chǎn)， 一條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力達(dá)到數(shù)萬噸乃至十幾萬噸，其生產(chǎn)工藝裝備不斷完善，產(chǎn)品已系列化。生產(chǎn)廠商為建筑業(yè)提供了種類繁多的以巖棉為芯材的復(fù)合板等產(chǎn)品，以及與建筑施工相適應(yīng)的配套材料、配套件和有關(guān)施工技術(shù)軟件，因此各發(fā)達(dá)國家的***絕熱材料在發(fā)用建筑業(yè)上取得非常廣泛的應(yīng)用。 八十年代先后在北京、上海等地引進(jìn)國外的巖棉、玻璃棉生產(chǎn)技術(shù)與裝備，開創(chuàng)了我國新型***保溫絕熱材料的新時期，縮短了我國與西方發(fā)展國家在絕熱保溫材料領(lǐng)域的差距。 

    隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源緊缺的加深，節(jié)能意識的強(qiáng)化，我國的巖棉、玻璃棉工業(yè)得以迅速發(fā)展，形成了一個初具規(guī)模的***絕熱材料行業(yè)。  巖棉是一種***的輕質(zhì)、保溫、吸聲、防火材料，廣泛應(yīng)用于工工業(yè)、交通運輸業(yè)和建筑業(yè)等。 

2、巖棉市場未來發(fā)展

     巖棉制品在建筑業(yè)、工業(yè)和交通運輸業(yè)的作用早已被人們所公認(rèn)，在我國，巖棉制品在建筑業(yè)的應(yīng)用才剛剛開始。能源緊缺，嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高；能源過度消耗還加劇環(huán)境污染和生態(tài)平衡的破壞。我國已成為世界上第二大能源消費大國。目前我國每年建筑能耗已超4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。隨著城鄉(xiāng)民用建筑的飛速發(fā)展，我國建筑能耗將更加突出，建筑耗能很快增加。為此，國家對建筑節(jié)能非常重視，先后制定了《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《中華人民共和國建設(shè)部節(jié)能技術(shù)政策》和《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等法規(guī)，規(guī)定在***階段，民用建筑節(jié)能30%、第二階段民用建筑節(jié)能50%，北京等部分省市已率先實施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。然而，我國目前大約只有5%的辦公樓和居民樓達(dá)到了國家規(guī)定的***低節(jié)能50%的要求，可想而知建筑節(jié)能的潛在市場有多么巨大! 作為新型建筑材料，市場對巖棉制品需求正在日益增大。各種利用礦棉進(jìn)行內(nèi)外墻保溫的小區(qū)示范工程相繼建成，這都為建筑上推廣巖棉打下了堅實基礎(chǔ)。我國“冬冷夏熱”的中部地區(qū)城鄉(xiāng)廣大人民對居住環(huán)境舒適性越來越迫切，給巖棉等優(yōu)良保溫隔熱材料在建筑上 的應(yīng)用提供了越來越大的市場。美國“911事件”之后，全世界更重視了高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的防火處理，這又為鋼結(jié)構(gòu)的巖棉噴涂提供很好的契機(jī)。巖棉制品作為建筑保溫材料的應(yīng)用除了它具有保溫節(jié)能的特性外，還具有安全、防火、防霉、電絕緣和耐火性的優(yōu)點。它不但可以應(yīng)用于低層建筑保溫，更可以用于多層和高層建筑；它不但適用于混凝土結(jié)構(gòu)，而且適用于磚混結(jié)構(gòu)和加氣混凝土結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)。巖棉制品和其它材料復(fù)合成墻體材料、屋面材料，一旦被廣泛使用，目前全國50萬噸巖棉的年產(chǎn)量，將遠(yuǎn)不能滿足市場的要求。 至今為止，多數(shù)對節(jié)能要求較高的民用建筑還是采用聚苯板。聚苯板的缺點人們不是不知道，萬一著起火來，聚苯板會產(chǎn)生有毒的氣體。而巖棉是優(yōu)良的不燃的保溫材料，但是對多年來，我國普遍存在大大小小的礦巖棉制品廠，只能生產(chǎn)一般的礦棉制品，不能滿足建筑上對外墻外保溫對保溫材料的要求。新型的***巖棉生產(chǎn)線，生產(chǎn)出的巖棉制品滿足建筑上對外墻外保溫的要求，這就使得它有可能對我國民用建筑尤其是高層建筑提供***好的材料。

二、巖棉的生產(chǎn)方法

1、巖棉生產(chǎn)方法概述

巖棉的生產(chǎn)方法主要包含幾個環(huán)節(jié)：（1）原材料的熔化過程，（2）利用離心機(jī)成纖和集棉過程，（3）棉氈的固化、熱壓、成板過程；原材料的熔化過程可以通過沖天爐、電弧爐、電阻爐加熱原材料使其熔化；熔體由加熱爐的下部流料口流出，經(jīng)活動流槽被導(dǎo)入離心機(jī)。流入離心機(jī)的高溫熔體被離心輥的離心力和由包絡(luò)在離心輥外的風(fēng)環(huán)噴出的高速氣流的聯(lián)合作用下，將之牽伸成纖維，并將纖維吹送至集棉輸送機(jī)，纖維在飛越過程中，由于與渣球的速度差有效地將未成纖渣球分離出去,同時，采用細(xì)霧粒多點噴射方式，將粘結(jié)劑均勻地施加到纖維表面。  纖維在集棉輸送機(jī)的負(fù)壓風(fēng)抽吸作用下均勻沉降到高速運行的集棉帶上，形成很薄的初棉層，初棉層經(jīng)過渡輸送被送入擺錘機(jī)，在擺錘帶往復(fù)擺動作用下，在與其成90°布置的成形輸送機(jī)上形成多層折疊結(jié)構(gòu)形式的均勻棉氈，根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，集棉帶速度、擺錘機(jī)擺幅、擺速均可分別設(shè)定。  棉氈經(jīng)縱向壓縮或不縱向壓縮、加壓后進(jìn)入固化爐，氈層在固化爐內(nèi)被上下鏈板加壓，同時鼓入220-250℃的熱風(fēng)，穿過氈層，使其中粘結(jié)劑固化并形成具有一定厚度和強(qiáng)度的連續(xù)棉板、棉氈，從固化爐出來的板氈經(jīng)過渡段、冷卻段、切割段和接收站成為成品。產(chǎn)品檢驗后，通過收縮薄膜包裝機(jī)自動包裝入庫。

2、沖天爐的加熱熔化工藝

   現(xiàn)有的沖天爐是采用熱空氣助燃熔化技術(shù)，即用通過沖天爐尾氣與冷空氣交換得到的熱空氣作為助燃?xì)怏w，這種方法簡單，但存在許多問題，（1）由于空氣含氧量低，導(dǎo)致爐內(nèi)升溫速度慢，燃料燃燒不充分，導(dǎo)致爐內(nèi)CO等氣體含量高，因而導(dǎo)致生產(chǎn)出來的巖棉纖維短促、柔韌性及彈性差；采用富氧融化工藝后，向爐內(nèi)通入氧氣后上述問題才有了一些改善，仍然存在一些問題；（2）沖天爐的主要燃料為焦炭，焦炭的好壞直接影響熔體的質(zhì)量，還會產(chǎn)生煙氣排放，還需要進(jìn)行煙氣環(huán)保處理系統(tǒng)，不可避免的仍會產(chǎn)生煙氣泄漏等，造成環(huán)境惡劣；（3）沖天爐工藝使用的原材料為玄武巖礦石、白云石礦石、爐渣等，原材料為塊狀，在沖天爐內(nèi)沒有融化的熔體、礦石從沖天爐爐底落下，沖天爐的熔化溫度不容易精確控制，有時會造成熔體不均勻產(chǎn)生熔渣，一般來說，沖天爐的原材料損耗為1:1.4，生產(chǎn)1噸巖棉需要1.4噸原材料，造成原材料浪費；（4）生產(chǎn)1噸巖棉需要290公斤焦炭，焦炭的市場價格為2850元/噸，因此，僅焦炭一種原材料生產(chǎn)成本就抬高700多元。因此， 2012年3月10日國家工業(yè)和信息化部發(fā)布《巖棉行業(yè)準(zhǔn)入條件》 ：新建巖棉項目總規(guī)模不得低于4萬噸/年，單線規(guī)模不得低于2萬噸/年，新建和改擴(kuò)建巖棉項目應(yīng)使用清潔燃料，嚴(yán)禁使用發(fā)生爐煤氣，鼓勵使用電爐。

   目前，市場上95％的巖棉生產(chǎn)企業(yè)，都使用沖天爐制造巖棉，沖天爐生產(chǎn)巖棉的成本為2500-2600元/噸。

2、巖棉加熱電爐的現(xiàn)狀

   目前，***早用于生產(chǎn)巖棉和礦棉的電爐是電弧爐，電弧爐通過金屬電極或非金屬電極產(chǎn)生電弧加熱的工業(yè)爐叫做電弧爐。電弧爐的爐體由爐蓋、爐門、出鋼槽和爐身組成，爐底和爐壁用堿性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。電弧爐按每噸爐容量所配變壓器容量的多少分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐是通過石墨電極向電弧爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行熔煉。電弧爐煉鋼發(fā)明后不久，就首先用于冶煉合金鋼，并得到較大的發(fā)展。

    目前，市場上主要用電弧爐生產(chǎn)礦棉，主要原料為鋼廠的熱熔渣，礦棉的熔點較低，熔體的流動性較好，使得利用渣包運輸熱熔渣成為現(xiàn)實，節(jié)約熱熔渣的顯熱。能夠用于制備巖棉的熱熔渣熔點較高，熱熔渣的流動性較差，僅利用電弧爐難于解決利用熱熔渣生產(chǎn)巖棉的工藝難題。利用電弧爐制備巖棉還沒有成熟的先例。

3、利用熱熔渣生產(chǎn)巖棉加熱電爐技術(shù)的新突破

    洛陽西格馬爐業(yè)股份有限公司的技術(shù)團(tuán)隊經(jīng)過幾年的跟蹤和實驗，利用巖棉加熱電爐生產(chǎn)線技術(shù)獲得新突破，并申報了5項發(fā)明。

巖棉加熱電爐分為：（1）利用熱熔渣生產(chǎn)巖棉的巖棉加熱電爐，（2）利用玄武巖、爐渣生產(chǎn)巖棉的巖棉加熱電爐；其包括原材料輸送機(jī)構(gòu)、調(diào)質(zhì)反應(yīng)電熔爐、均質(zhì)調(diào)速調(diào)溫電熔爐、攪拌機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)、溫度控制儀、熱電偶、變壓器、熔池等巖棉原材料加熱融化調(diào)質(zhì)設(shè)備。

經(jīng)過技術(shù)數(shù)據(jù)測算，利用熱熔渣生產(chǎn)巖棉的巖棉加熱電爐生產(chǎn)線生產(chǎn)的巖棉成本為2000元/噸，利用玄武巖礦石或者爐渣生產(chǎn)巖棉的巖棉加熱電爐生產(chǎn)線生產(chǎn)的巖棉成本為2100-2200元/噸，生產(chǎn)成本顯出降低。

利用巖棉加熱電爐生產(chǎn)線技術(shù)生產(chǎn)巖棉不僅生產(chǎn)成本低，還具有環(huán)保、節(jié)能、再生資源利用等顯著特點。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和組成 

1、生產(chǎn)工藝描述

利用在線電加熱熔爐（Ⅰ）和在線梯度加熱液態(tài)化系統(tǒng)（Ⅱ）接收旋風(fēng)爐下部的熱熔渣，實現(xiàn)熱熔渣的自動流出、自動接收、自動加熱功能，不僅有利于改善電廠生產(chǎn)環(huán)境和成本，而且，實現(xiàn)熱熔渣自動生產(chǎn)線的***個環(huán)節(jié)：實現(xiàn)熱熔渣的自動流出、自動接收、自動加熱功能。

經(jīng)過用戶自制運輸系統(tǒng)，將熱熔渣運送到巖棉生產(chǎn)車間，將熱熔渣導(dǎo)入電加熱調(diào)質(zhì)反應(yīng)熔爐（Ⅲ），根據(jù)熱熔渣的化驗結(jié)果進(jìn)行調(diào)質(zhì)，通過輸送系統(tǒng)將調(diào)質(zhì)需要石灰石固體粉狀原料自動添加到電加熱調(diào)質(zhì)反應(yīng)熔爐內(nèi)，經(jīng)過加熱、保溫、反應(yīng)過程，熱熔渣的成分符合巖棉需要的酸度系數(shù)后，液態(tài)熱熔渣通過溢流口、溢流通道流入電加熱均質(zhì)調(diào)速調(diào)溫熔爐（IV），液態(tài)熱熔渣在電加熱均質(zhì)調(diào)速調(diào)溫熔爐內(nèi)，經(jīng)過均質(zhì)、攪拌、混合均勻、調(diào)速、調(diào)溫環(huán)節(jié)后，液態(tài)熱熔渣自動流入離心機(jī)進(jìn)行拉絲成綿固化成板包裝工藝。

2、設(shè)備的組成

巖棉加熱電爐生產(chǎn)線設(shè)備組成：旋風(fēng)爐液固態(tài)廢渣熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：主要由（1）在線加熱熔渣系統(tǒng)、（2）在線梯度加熱液態(tài)化系統(tǒng)、（3）電加熱調(diào)質(zhì)發(fā)應(yīng)熔爐系統(tǒng)、（4）電加熱均質(zhì)調(diào)速調(diào)溫熔爐系統(tǒng)、（5）溫度控制和測量系統(tǒng)、（6）自動化控制和監(jiān)視系統(tǒng)等組成、（7）調(diào)質(zhì)工藝及技術(shù)方案、（8）其他輔助設(shè)施。

3、整套設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

3.1設(shè)備使用溫度范圍：室溫-1550℃

3.2主體設(shè)備數(shù)量：6套（詳見設(shè)備組成描述）

3.3電加熱熔爐熔池數(shù)量：6套

3.4電加熱熔爐生產(chǎn)線加熱功率：2600KW，裝機(jī)總功率：3500KW

2.5電源參數(shù)：380V、50HZ₂

3.6保溫材料種類：耐火磚、澆注料、剛玉、陶瓷纖維、氧化鋁纖維等

3.7添加劑：石灰石

3.8添加劑加料方式：輸送帶輸送

3.9攪拌方式：電動攪拌

3.10液態(tài)爐渣的凈流出流量范圍：3.3-4.0噸/小時

3.11流出的液態(tài)爐渣的酸度系數(shù)：1.5-2.0

3.12液態(tài)熔渣***終流入離心機(jī)的溫度范圍：1350-1500℃

3.13液態(tài)熔渣的酸度系數(shù)均勻性：1.8±0.3

3.14液態(tài)熔渣的流速穩(wěn)定性：3.8±0.5噸/小時

3.15自動化控制系統(tǒng)：

旋風(fēng)爐液固態(tài)廢渣熱回收控制系統(tǒng)主要分五個部分，分別是用戶界面、溫度測量、加熱控制、動作控制、計量檢測。這五個部分相對獨立，各自采用***優(yōu)的配置方案，通過系統(tǒng)部件之間的互相協(xié)調(diào)，可以達(dá)到***好的控制效果。

3.16動作控制部分通過西門子smart系列PLC實現(xiàn)對設(shè)備所有動作的控制，西門子smart系列PLC擁有豐富的配置選項，可以通過各種擴(kuò)展模塊實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，比如通過旋轉(zhuǎn)型編碼器、光柵尺或者伺服電機(jī)進(jìn)行位置控制，通過模擬量擴(kuò)展模塊和變頻器實現(xiàn)速度控制，通過數(shù)字量模塊實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、動作指定等。西門子smart系列PLC是新一代高性能邏輯控制單元，具有速度快、容量大、體積小、擴(kuò)展性好、模塊豐富、通信簡便的特點，具有良好的業(yè)界口碑。該PLC面向高速、高精度、更加實時的控制，配以高性能的脈沖計數(shù)單元、脈沖輸出單元、數(shù)字I/O單元、模擬量I/O單元，就可以實現(xiàn)所有的控制目標(biāo)。

3.17安全性、可靠性：具有溫度控制部分具有自動控制、自動報警功能；電動調(diào)制攪拌、調(diào)速通過PLC控制功能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)；全套系統(tǒng)采用傳統(tǒng)技術(shù)+西格馬創(chuàng)新理念實現(xiàn)旋風(fēng)爐液固態(tài)廢渣熱自動回收、自動攪拌、自動調(diào)節(jié)流速。

三、技術(shù)

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