岩棉生产工艺流程

一、概述

1、岩棉的起源

岩棉起源于夏威夷。当夏威夷岛***次火山喷发之后，岛上的居民在地上发现了一缕一缕融化后质地柔软的岩石，这就是***初人类认知的岩棉纤维，岩棉的生产过程，其实是模拟了夏威夷火山喷发这一自然过程，岩棉产品均采用***玄武岩、白云石等为主要原材料，经1450℃以上高温熔化后采用国际先进的四轴离心机高速离心成纤维，同时喷入一定量粘结剂、防尘油、憎水剂后经集棉机收集、通过摆锤法工艺，加上三维法铺棉后进行固化、切割，形成不同规格和用途的岩棉产品。

受多项利好政策的影响，社会对节能的需求不断增加，2016年岩棉行业呈现产销两旺的良好局面，产品供不应求。岩棉在以下领域得到了广泛应用，带动了岩棉产业的快速发展，建筑外墙外保温：2014年GB50016-2014《建筑设计防火规范》颁布，该规范对建筑用保温材料提出了明确要求，这对***不燃和耐火度较好的岩棉是一个重大利好。火灾事故的频发，也使人们意识到无论内墙还是外墙保温材料的不燃性能都非常重要。各地也出台了一些地方性政策，例如：江苏省颁布了建筑节能领域“十三五”***推广应用新技术和***禁止使用落后技术名录，将岩棉薄抹灰等列入推广之列，岩棉替代了其他***材料成为建筑外保温市场的重要保温材料。

在我国，绝热保温材料有很多种，岩棉生产量***大，这是因为它利用块状岩石和工业废渣为原料，使用我国极为普遍的煤炭制取的焦炭为主要燃料，建厂条件不太受***，成本较低的缘故。岩棉保温毡板是利用高炉矿渣和玄武岩等岩石为原料，经冲天炉熔制，离心机成纤并施加粘结剂生产出絮状树脂棉，然后通过加热加压固化和切割处理而制成的制品。它是优良的绝热材料，用于电厂、石油化工厂、冶金厂及交通运输等各部门，管道、罐体、锅炉及各种加热炉体的绝热工程；它又是重要的新型建筑材料，与其它材料复合即可制成各种复合材料用于建筑物的墙板或屋面、地板等。

    以岩棉、玻璃棉为代表的***绝热材料，美、法国、瑞典、日本等国家在五十年代就已工业化生产， 一条生产线生产能力达到数万吨乃至十几万吨，其生产工艺装备不断完善，产品已系列化。生产厂商为建筑业提供了种类繁多的以岩棉为芯材的复合板等产品，以及与建筑施工相适应的配套材料、配套件和有关施工技术软件，因此各发达国家的***绝热材料在发用建筑业上取得非常广泛的应用。 八十年代先后在北京、上海等地引进国外的岩棉、玻璃棉生产技术与装备，开创了我国新型***保温绝热材料的新时期，缩短了我国与西方发展国家在绝热保温材料领域的差距。 

    随着我国国民经济的高速发展，能源紧缺的加深，节能意识的强化，我国的岩棉、玻璃棉工业得以迅速发展，形成了一个初具规模的***绝热材料行业。  岩棉是一种***的轻质、保温、吸声、防火材料，广泛应用于工工业、交通运输业和建筑业等。 

2、岩棉市场未来发展

     岩棉制品在建筑业、工业和交通运输业的作用早已被人们所公认，在我国，岩棉制品在建筑业的应用才刚刚开始。能源紧缺，严重制约着国民经济发展和人民生活水平的提高；能源过度消耗还加剧环境污染和生态平衡的破坏。我国已成为世界上第二大能源消费大国。目前我国每年建筑能耗已超4亿吨标准煤。随着城乡民用建筑的飞速发展，我国建筑能耗将更加突出，建筑耗能很快增加。为此，国家对建筑节能非常重视，先后制定了《中华人民共和国节约能源法》和《中华人民共和国建设部节能技术政策》和《民用建筑节能设计标准》等法规，规定在***阶段，民用建筑节能30%、第二阶段民用建筑节能50%，北京等部分省市已率先实施节能65%的标准。然而，我国目前大约只有5%的办公楼和居民楼达到了国家规定的***低节能50%的要求，可想而知建筑节能的潜在市场有多么巨大! 作为新型建筑材料，市场对岩棉制品需求正在日益增大。各种利用矿棉进行内外墙保温的小区示范工程相继建成，这都为建筑上推广岩棉打下了坚实基础。我国“冬冷夏热”的中部地区城乡广大人民对居住环境舒适性越来越迫切，给岩棉等优良保温隔热材料在建筑上 的应用提供了越来越大的市场。美国“911事件”之后，全世界更重视了高层建筑中钢结构的防火处理，这又为钢结构的岩棉喷涂提供很好的契机。岩棉制品作为建筑保温材料的应用除了它具有保温节能的特性外，还具有安全、防火、防霉、电绝缘和耐火性的优点。它不但可以应用于低层建筑保温，更可以用于多层和高层建筑；它不但适用于混凝土结构，而且适用于砖混结构和加气混凝土结构及木结构。岩棉制品和其它材料复合成墙体材料、屋面材料，一旦被广泛使用，目前全国50万吨岩棉的年产量，将远不能满足市场的要求。 至今为止，多数对节能要求较高的民用建筑还是采用聚苯板。聚苯板的缺点人们不是不知道，万一着起火来，聚苯板会产生有毒的气体。而岩棉是优良的不燃的保温材料，但是对多年来，我国普遍存在大大小小的矿岩棉制品厂，只能生产一般的矿棉制品，不能满足建筑上对外墙外保温对保温材料的要求。新型的***岩棉生产线，生产出的岩棉制品满足建筑上对外墙外保温的要求，这就使得它有可能对我国民用建筑尤其是高层建筑提供***好的材料。

二、岩棉的生产方法

1、岩棉生产方法概述

岩棉的生产方法主要包含几个环节：（1）原材料的熔化过程，（2）利用离心机成纤和集棉过程，（3）棉毡的固化、热压、成板过程；原材料的熔化过程可以通过冲天炉、电弧炉、电阻炉加热原材料使其熔化；熔体由加热炉的下部流料口流出，经活动流槽被导入离心机。流入离心机的高温熔体被离心辊的离心力和由包络在离心辊外的风环喷出的高速气流的联合作用下，将之牵伸成纤维，并将纤维吹送至集棉输送机，纤维在飞越过程中，由于与渣球的速度差有效地将未成纤渣球分离出去,同时，采用细雾粒多点喷射方式，将粘结剂均匀地施加到纤维表面。  纤维在集棉输送机的负压风抽吸作用下均匀沉降到高速运行的集棉带上，形成很薄的初棉层，初棉层经过渡输送被送入摆锤机，在摆锤带往复摆动作用下，在与其成90°布置的成形输送机上形成多层折叠结构形式的均匀棉毡，根据不同产品的要求，集棉带速度、摆锤机摆幅、摆速均可分别设定。  棉毡经纵向压缩或不纵向压缩、加压后进入固化炉，毡层在固化炉内被上下链板加压，同时鼓入220-250℃的热风，穿过毡层，使其中粘结剂固化并形成具有一定厚度和强度的连续棉板、棉毡，从固化炉出来的板毡经过渡段、冷却段、切割段和接收站成为成品。产品检验后，通过收缩薄膜包装机自动包装入库。

2、冲天炉的加热熔化工艺

   现有的冲天炉是采用热空气助燃熔化技术，即用通过冲天炉尾气与冷空气交换得到的热空气作为助燃气体，这种方法简单，但存在许多问题，（1）由于空气含氧量低，导致炉内升温速度慢，燃料燃烧不充分，导致炉内CO等气体含量高，因而导致生产出来的岩棉纤维短促、柔韧性及弹性差；采用富氧融化工艺后，向炉内通入氧气后上述问题才有了一些改善，仍然存在一些问题；（2）冲天炉的主要燃料为焦炭，焦炭的好坏直接影响熔体的质量，还会产生烟气排放，还需要进行烟气环保处理系统，不可避免的仍会产生烟气泄漏等，造成环境恶劣；（3）冲天炉工艺使用的原材料为玄武岩矿石、白云石矿石、炉渣等，原材料为块状，在冲天炉内没有融化的熔体、矿石从冲天炉炉底落下，冲天炉的熔化温度不容易精确控制，有时会造成熔体不均匀产生熔渣，一般来说，冲天炉的原材料损耗为1:1.4，生产1吨岩棉需要1.4吨原材料，造成原材料浪费；（4）生产1吨岩棉需要290公斤焦炭，焦炭的市场价格为2850元/吨，因此，仅焦炭一种原材料生产成本就抬高700多元。因此， 2012年3月10日国家工业和信息化部发布《岩棉行业准入条件》 ：新建岩棉项目总规模不得低于4万吨/年，单线规模不得低于2万吨/年，新建和改扩建岩棉项目应使用清洁燃料，严禁使用发生炉煤气，鼓励使用电炉。

   目前，市场上95％的岩棉生产企业，都使用冲天炉制造岩棉，冲天炉生产岩棉的成本为2500-2600元/吨。

2、岩棉加热电炉的现状

   目前，***早用于生产岩棉和矿棉的电炉是电弧炉，电弧炉通过金属电极或非金属电极产生电弧加热的工业炉叫做电弧炉。电弧炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉是通过石墨电极向电弧炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行熔炼。电弧炉炼钢发明后不久，就首先用于冶炼合金钢，并得到较大的发展。

    目前，市场上主要用电弧炉生产矿棉，主要原料为钢厂的热熔渣，矿棉的熔点较低，熔体的流动性较好，使得利用渣包运输热熔渣成为现实，节约热熔渣的显热。能够用于制备岩棉的热熔渣熔点较高，热熔渣的流动性较差，仅利用电弧炉难于解决利用热熔渣生产岩棉的工艺难题。利用电弧炉制备岩棉还没有成熟的先例。

3、利用热熔渣生产岩棉加热电炉技术的新突破

    洛阳西格马炉业股份有限公司的技术团队经过几年的跟踪和实验，利用岩棉加热电炉生产线技术获得新突破，并申报了5项发明。

岩棉加热电炉分为：（1）利用热熔渣生产岩棉的岩棉加热电炉，（2）利用玄武岩、炉渣生产岩棉的岩棉加热电炉；其包括原材料输送机构、调质反应电熔炉、均质调速调温电熔炉、搅拌机构、调速机构、温度控制仪、热电偶、变压器、熔池等岩棉原材料加热融化调质设备。

经过技术数据测算，利用热熔渣生产岩棉的岩棉加热电炉生产线生产的岩棉成本为2000元/吨，利用玄武岩矿石或者炉渣生产岩棉的岩棉加热电炉生产线生产的岩棉成本为2100-2200元/吨，生产成本显出降低。

利用岩棉加热电炉生产线技术生产岩棉不仅生产成本低，还具有环保、节能、再生资源利用等显著特点。

二、产品结构和组成 

1、生产工艺描述

利用在线电加热熔炉（Ⅰ）和在线梯度加热液态化系统（Ⅱ）接收旋风炉下部的热熔渣，实现热熔渣的自动流出、自动接收、自动加热功能，不仅有利于改善电厂生产环境和成本，而且，实现热熔渣自动生产线的***个环节：实现热熔渣的自动流出、自动接收、自动加热功能。

经过用户自制运输系统，将热熔渣运送到岩棉生产车间，将热熔渣导入电加热调质反应熔炉（Ⅲ），根据热熔渣的化验结果进行调质，通过输送系统将调质需要石灰石固体粉状原料自动添加到电加热调质反应熔炉内，经过加热、保温、反应过程，热熔渣的成分符合岩棉需要的酸度系数后，液态热熔渣通过溢流口、溢流通道流入电加热均质调速调温熔炉（IV），液态热熔渣在电加热均质调速调温熔炉内，经过均质、搅拌、混合均匀、调速、调温环节后，液态热熔渣自动流入离心机进行拉丝成绵固化成板包装工艺。

2、设备的组成

岩棉加热电炉生产线设备组成：旋风炉液固态废渣热回收系统的结构组成：主要由（1）在线加热熔渣系统、（2）在线梯度加热液态化系统、（3）电加热调质发应熔炉系统、（4）电加热均质调速调温熔炉系统、（5）温度控制和测量系统、（6）自动化控制和监视系统等组成、（7）调质工艺及技术方案、（8）其他辅助设施。

3、整套设备主要技术参数

3.1设备使用温度范围：室温-1550℃

3.2主体设备数量：6套（详见设备组成描述）

3.3电加热熔炉熔池数量：6套

3.4电加热熔炉生产线加热功率：2600KW，装机总功率：3500KW

2.5电源参数：380V、50HZ₂

3.6保温材料种类：耐火砖、浇注料、刚玉、陶瓷纤维、氧化铝纤维等

3.7添加剂：石灰石

3.8添加剂加料方式：输送带输送

3.9搅拌方式：电动搅拌

3.10液态炉渣的净流出流量范围：3.3-4.0吨/小时

3.11流出的液态炉渣的酸度系数：1.5-2.0

3.12液态熔渣***终流入离心机的温度范围：1350-1500℃

3.13液态熔渣的酸度系数均匀性：1.8±0.3

3.14液态熔渣的流速稳定性：3.8±0.5吨/小时

3.15自动化控制系统：

旋风炉液固态废渣热回收控制系统主要分五个部分，分别是用户界面、温度测量、加热控制、动作控制、计量检测。这五个部分相对独立，各自采用***优的配置方案，通过系统部件之间的互相协调，可以达到***好的控制效果。

3.16动作控制部分通过西门子smart系列PLC实现对设备所有动作的控制，西门子smart系列PLC拥有丰富的配置选项，可以通过各种扩展模块实现复杂的控制功能，比如通过旋转型编码器、光栅尺或者伺服电机进行位置控制，通过模拟量扩展模块和变频器实现速度控制，通过数字量模块实现状态监控、动作指定等。西门子smart系列PLC是新一代高性能逻辑控制单元，具有速度快、容量大、体积小、扩展性好、模块丰富、通信简便的特点，具有良好的业界口碑。该PLC面向高速、高精度、更加实时的控制，配以高性能的脉冲计数单元、脉冲输出单元、数字I/O单元、模拟量I/O单元，就可以实现所有的控制目标。

3.17安全性、可靠性：具有温度控制部分具有自动控制、自动报警功能；电动调制搅拌、调速通过PLC控制功能实现自动调节；全套系统采用传统技术+西格马创新理念实现旋风炉液固态废渣热自动回收、自动搅拌、自动调节流速。

三、技术

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