錳系合金渣用于生產(chǎn)礦棉的試驗

劉招俊，屠章云

(1. 云南建水錳礦有限責(zé)任公司，云南 建水 654399；2. 云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南 硯山 663101)

錳系合金冶煉廢渣資源化綜合利用是順應(yīng)環(huán)保的要求。每生產(chǎn)1 t錳系合金將產(chǎn)生1.2～1.5 t錳渣，全國錳系合金年產(chǎn)量已超過800萬t，產(chǎn)生錳渣量在1 000萬t以上。由于現(xiàn)有利用錳渣的技術(shù)還不是很完善，錳系合金渣大部分采用堆填處理[1]。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，錳渣排放造成的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護問題日漸嚴(yán)重，一方面堆填占地面積日益增大，環(huán)境污染嚴(yán)重；另一方面大量的錳渣排放造成資源浪費。探索開展以錳系合金渣為原料生產(chǎn)礦棉的試驗，既能解決錳渣的處理問題，又能解決資源綜合利用問題。

1 試驗設(shè)備及原料

試驗以錳系合金渣為原料，采用保溫電爐熔錳渣、傳統(tǒng)制棉設(shè)備制棉，用紅外線測溫儀測熔渣溫度。某公司近3個月的錳硅渣和碳錳渣成分及含量分析結(jié)果見表1，單批次錳硅渣成分及含量見表2，單批次碳錳渣成分及含量見表3。

表1 錳硅渣和碳錳渣成分及含量 %

表2 錳硅渣成分及含量 %

表3 碳錳渣成分及含量 %

2 試驗過程

2.1 單獨用錳硅渣或碳錳渣制棉

利用保溫電爐將表2中1號錳硅渣冷料熔化，靜置10～20 min后，通過密閉流道將硅錳渣液供給制絲系統(tǒng)，對硅錳渣溶體進行制絲，獲得礦棉。同樣的操作，用表2～3中其他渣樣進行了相同的試驗，礦棉酸度系數(shù)為(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)，礦棉酸度及纖維直徑見表4。

表4 礦棉酸度及纖維直徑

試驗過程中用紅外線測溫儀測熔渣溫度，溫度在1 200℃時開始制棉，每批次試驗控制50℃溫差，在1 200～1 500℃間，進行了7批次的試驗。

2.2 用錳硅渣和碳錳渣的混合冷渣制棉

在單獨用錳硅渣或碳錳渣制棉試驗的基礎(chǔ)上，利用硅錳渣和碳錳渣的混合渣冷渣進行制棉試驗，渣熔化后渣液溫度在1 350℃以上，錳硅渣和碳錳渣的混合比例及相關(guān)參數(shù)如表5所示。

表5 錳硅渣和碳錳渣的混合比例及相關(guān)參數(shù)

2.3 用錳硅渣和碳錳渣熱液制棉

在用冷渣完成以上試驗后，采用同樣的方法和配比，用錳硅渣熱液和碳錳渣熱液完成了相同操作的試驗，溫度控制在1 300～1 500℃之間[2]。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 單獨用錳硅渣或碳錳渣制棉試驗結(jié)果

對表2與表4進行分析可以得出以下結(jié)果。

1) 熔渣溫度在1 200～1 300℃時，熔渣流速不穩(wěn)定，流動性差，流至離心機的熔渣時多時少，大量熔渣不能成棉，出棉量也時多時少。

2) 溫度達1 300℃以上，尤其是達到1 350℃以上，熔渣流速穩(wěn)定，流動性較好，流量均勻，成棉量大。

3) 經(jīng)對礦棉纖維直徑進行檢測，發(fā)現(xiàn)礦棉酸度高，其纖維直徑小。

4) 根據(jù)試驗制得的礦棉分析，礦棉自然成色，并且其顏色為永久性的，免除了著色工序從而降低生產(chǎn)成本。

3.2 錳硅渣和碳錳渣混合冷渣制棉試驗結(jié)果

對表3與表5進行分析可以得出以下結(jié)果。

1) 調(diào)整錳硅渣和碳錳渣的配比，使得混合渣液中MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0%～16%，同時能調(diào)整礦棉顏色深度。

2) 通過調(diào)節(jié)硅錳渣和碳錳渣的含量，可調(diào)節(jié)混合渣液的酸度系數(shù)，其酸度系數(shù)為0.8～1.6。

3) 當(dāng)?shù)V棉酸度達到1.11以上，纖維直徑小于7.0 μm，達到國標(biāo)GB/T11835-2007要求。

4)碳錳渣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%～100%，硅錳渣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～70%，渣液溫度在1 350℃以上，可制得較好的礦棉，且礦棉的酸度系數(shù)在0.8～1.6之間。

3.3 錳硅渣和碳錳渣熱液制棉試驗結(jié)果

將混合熱渣制棉結(jié)果與冷渣制棉對比發(fā)現(xiàn)：硅錳渣和碳錳渣熱液處于高溫熔融狀態(tài)已有3～4 h，流動性較好，成棉量大；在溫度、酸度相同的情況下，熱液制得的棉比冷渣制得棉纖維直徑小，礦棉總體質(zhì)量偏好。

4 結(jié) 論

1) 錳系合金渣是生產(chǎn)礦棉的較好原料，成棉率高，制成的棉的品質(zhì)可與玄武巖生產(chǎn)的巖棉相媲美。

2) 通過調(diào)節(jié)硅錳渣和碳錳渣的含量，可調(diào)節(jié)礦棉的酸度系數(shù)。

3) 直接利用硅錳渣和碳錳渣熱液制棉，其礦棉質(zhì)量更好。

4) 要生產(chǎn)出合格的棉，渣液溫度應(yīng)在1 300～1 500℃之間、MnO含量為6%～16%、酸度系數(shù)為0.8～1.6。

參考文獻：

[1] 王一靚,陳平,馬帥,等. 錳鐵合金渣在水泥中應(yīng)用的研究進展[J]. 鐵合金, 2010(2): 33-36.

[2] 楊鏵.高效利用工業(yè)爐熔渣顯熱的新一步法礦棉技術(shù)[J]. 新型建筑材料,2013(3):54-55.