岩棉(rock wool),即外墙外保温材料的一种。属于无机材料,采用玄武岩、辉长岩、白云石、铁矿石、铝矾土等为主要原材料,经高温熔融后,由高速离心设备制成的人造无机纤维,具有优良的保温隔热和防火功能。
绝热性能
绝热性能好是岩棉制品的基本特性,在常温条件下(25℃左右)它们的热导率通常在0.03~0.047W/(m.K)之间。
燃烧性能
岩棉的燃烧性能取决于其中可燃性粘接剂的多少。岩棉本身属无机质硅酸盐纤维,不可燃,在加工成制品的过程中,有时要加入有机粘结剂或添加物,这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。
隔音性能
岩棉制品具有优良的隔音和吸声性能,其吸声机理是这种制品具有多孔性结构,当声波通过时,由于流阻的作用产生磨擦,使声能的一部分为纤维所吸收,阻碍了声波的传递。
一、生产方法
岩棉始于1978年从瑞典容格公司引进,是七十年代末八十年代初的高端科技水平,至今已经有三十多个年头,这三十年来不断的进化,从各国引进高端的设备、技术所生产的产品质量、产量设计都达到了使用要求。
国外几家岩棉公司在激烈的市场竞争中不断进行探索,在原有冲天炉熔化,多辊离心法成纤的基础上于上世纪八十年代末发展起来新的岩棉生产技术——摆锤技术,这是岩棉技术发展的又一次飞跃,代表了当今岩棉生产技术的最高水平。该技术在矿棉生产中对多辊离心法成纤技术进行革新,增加纤维成型的牵伸作用并减少产生渣球的可能性,提高对渣球的分离能力;对喷吹粘结剂技术进行技术革新,使其在纤维中分布更为均化;对集棉铺毡技术进行革新,使纤维在棉毡中的分布更趋合理。芬兰Parket公司、瑞典Rockwool AB公司及南斯拉夫Termo公司先后采用了摆锤技术,已将欧洲原有的十九条普通法岩棉生产线都改造为摆锤法生产线。采用摆锤技术后,能生产出纤维长、渣球少、高弹性、低密度、高强度的岩棉制品,产品迅速取代原有矿棉和部分玻璃棉产品市场。
为了提高熔化工艺设备的温度,国外普遍采用纯氧鼓吹或者高速高压空气鼓风的技术,经过不断的改进,熔体的最高温度可达到1500度,甚至还能再提高。风的速度相当于离心机的3倍以上,能够让纤维加长,从而也可提高岩棉制品的质量。
二、生产线建设
① 工业配置,建设场地,投资金额方面
岩棉生产线宜建在气候条件适宜,远离市中心,交通便利,原料易得,供水、供电和其它工业配套设施均有保障的地方。生产线建设期约为一年半,年总生产能力为10万吨的生产线占地约10000m2。
岩棉生产所需的主要原、燃料有:高炉矿渣、玄武岩、白云石、焦炭、0号柴油、酚醛树脂合成料等。
在生产设备投资上,以2.5万吨/年的单线为例,国内设备约需3000万,国外设备约8000万。不同生产线每小时成品岩棉产量3-5吨不等。
② 主要设备
原材料处理和装填系统:主要包括原料输送带,接收仓,当日接收仓,振动器,和称重计量器。生产时,原材料先被装到接收仓,通过接收仓上的振动器输送到输送带上,然后由分配输送带分别输送到4个当日存储仓里。分别由称重设备根据预先设置的配方剂量自动将不同的原料称重并配比,然后通过装填输送带将配比好的原材料装填到冲天炉里。
冲天炉:矿石的熔化是在冲天炉里实现的。冲天炉体的上部是自动装填装置和防止烟气逸出的液压控制炉盖,中部是放射性料位计,下部是采用强制水冷设计的熔化区和液压控制的放铁口。
冲天炉的助燃风温度可达650度,并可选用富氧加强燃烧来促进矿石的熔化。先进的设计可让冲天炉连续生产2周才停1天炉,每次停炉后从点火到出熔岩只需19分钟。
离心机:作用是将熔岩转化成岩棉纤维,同时离心机也负责向岩棉纤维里均匀地加入粘合剂和防尘油。
鼓式集棉机:鼓式集棉机是目前最先进的集棉和铺棉形式,它的作用是将由离心机出来的岩棉纤维与渣球分离开,并将用负压将岩棉纤维和少部分的渣球吸附到转鼓的表面并铺成均匀的一次岩棉薄毡后输送到摆锤铺棉成型系统。
铺棉摆锤和成型机:由鼓式集棉机出来的一次岩棉薄毡会被输送带送到铺棉摆锤,通过调节铺棉摆锤的速度,一次岩棉薄毡会被均匀地而又互相重叠地在成型机上铺上几层,形成较厚的岩棉毡。成型机上装有称重装置,称重装置可根据预先设定的重量值来调节成型机的输送带的速度。这样,不同密度的岩棉规格就可以通过成型机速度的变化而生产出来。
打褶机:打褶机的作用是通过改变岩棉纤维在岩棉毡里的排列方向来增加成品的抗压和抗撕裂能力。打褶机包括可调节高度的预压系统,变速的纵向压缩系统和变速输送带组成。
固化炉:作用是通过将树脂加热固化而达到将被压缩的岩棉毡固化成岩棉板。固化炉主要包括:固化炉加热系统,固化炉尾气焚烧系统,热回收系统,可打开方便维修的炉体,可调节间隙的上下输送带,上下输送带的清洁装置和上下输送带的变速系统。
切割成型系统:在切割成型系统,大块连续的岩棉板会被裁边,然后根据需要成品尺寸的长度和宽度进行切割。裁下来的废边会被采用负压抽送系统回收到废料仓,以便粉碎后循环利用。切割成型系统主要包括裁边刀,宽度锯,横向飞锯和厚度锯。
码垛机:码垛机的功能是将生产线上的成品岩棉板根据需要的块数自动码成小垛,以方便后续的包装工作。
冲天炉尾气清洁系统和冲天炉鼓风的余热系统:在冲天炉熔化矿石的过程中会产生大量的尾气,这些尾气这含有会对环境造成污染的高浓度一氧化碳和粉尘。另外,如果原料配方中含矿渣比较多的话,尾气中还会有大量的硫。
控制系统:岩棉生产线的控制系统包括以下部分:数个电机控制柜,由总线连接起来的数个PLC组成的生产过程控制中心和由以太网连接到生产过程控制中心的目视监控系统。
其中目视监控系统包括对以下部分的监控:原材料的输送和装填,冲天炉(包括冷却系统和熔岩流道),离心机和鼓式集棉机,摆锤和成型机,打褶机,固化炉(包括加热炉和废气焚烧炉),冷却部分和废料回收部分,冲天炉的尾气清洁部分和粘合剂供应系统。
③生产能耗方面
岩棉生产线的能耗主要是原料的熔化以及标准和非标设备的运转。
从冲天炉熔化原料所需的焦炭是最重要的能耗之一。选择冲天炉的合理结构以及利用冲天炉的废气热能,经换热提高了送入冲天炉的助燃风温度,从而节省燃料、降低能耗,从生产实践统计每生产1吨棉可节约60-70kg焦炭。
合理的工艺和设备设计也可以降低能耗。标准设备中尽可能的选用性能可靠,质量有保证且为国家推荐的节能型设备,如风机、电机、泵等。非标设备设计时在不影响设备功能、使用寿命的原则下,尽量减轻设备的自重及优化传动系统设计,以便减少电机的拖动负荷,以利于降低其能耗。
3万吨/年摆锤法岩棉生产线在引进消化吸收先进工艺技术装备的基础上结合我国实际情况设计的生产工艺装备,性能可靠,能保证合理的正常周期运转,每个生产周期约6天,减少频繁的点火和打炉停产的局面,节约焦炭,使单位能耗得到降低。