張德信，楊靜，韓繼先，杜選東

（中國(guó)絕熱節(jié)能材料協(xié)會(huì)，北京 100831）

巖棉、礦棉及其制品，具有體積密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸聲、隔聲性能好、不燃、耐火、抗凍、耐腐蝕、防蟲(chóng)蛀、化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，被廣泛應(yīng)用于建筑和工業(yè)設(shè)備、管道和窯爐的絕熱、防火、吸聲和隔聲等方面。

1 礦渣棉組成及生產(chǎn)工藝

礦渣棉是一種高效防火絕熱材料，傳統(tǒng)生產(chǎn)方法以高爐干渣（簡(jiǎn)稱冷礦渣）為原料，采用沖天爐焦炭為燃料生產(chǎn)礦渣棉，此方法能源消耗高，一般融化1 t原料需300～350 kg焦炭，存在環(huán)保處理難度大等問(wèn)題。利用液態(tài)熱熔渣（1400～1450℃）生產(chǎn)，有效利用熱熔渣的熱量，相比冷礦渣生產(chǎn)可節(jié)省能源40%～60%。采用電爐生產(chǎn)相對(duì)比較環(huán)保。

液態(tài)熱熔渣既是以液態(tài)形式產(chǎn)出，又含有一定的熱量，熱熔渣的溫度一般在1000～1450℃。在冶金行業(yè)的高爐煉鐵和合金類熔煉（錳鐵合金、鎳鐵合金、硅錳合金、硅鐵合金等），有色金屬行業(yè)冶煉（磷礦冶煉、鉻礦冶煉等），化工行業(yè)（磷礦冶煉、鉻礦冶煉等），火力發(fā)電行業(yè)煤粉經(jīng)過(guò)鍋爐燃燒后產(chǎn)生的液態(tài)熱熔渣（旋風(fēng)爐液態(tài)渣、循環(huán)硫化床爐的液態(tài)渣）等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生液態(tài)熱熔渣。

1.1 液態(tài)熱熔渣的化學(xué)成分（見(jiàn)表1）

表1 液態(tài)熱熔渣的化學(xué)成分 %

1.2 國(guó)內(nèi)外礦渣棉的化學(xué)成分（見(jiàn)表2）

表2 國(guó)內(nèi)外典型礦渣棉的化學(xué)成分[1] %

1.3 國(guó)內(nèi)外典型玄武巖棉化學(xué)組成分（見(jiàn)表3）

表3 國(guó)內(nèi)外典型玄武巖棉化學(xué)組成分[1] %

1.4 生產(chǎn)工藝（見(jiàn)圖1、圖2）

圖1 生產(chǎn)工藝流程

圖2 液態(tài)熱熔渣直接制備礦渣棉生產(chǎn)工藝流程示意

此生產(chǎn)工藝的直接與間接都理解為直接取料，因直接取料的概念應(yīng)在排液態(tài)處經(jīng)導(dǎo)流槽到離心成纖，但實(shí)際操作中都是用包接走再生產(chǎn)。

液態(tài)熱熔渣直接制備礦渣棉目前采用電爐形式：（1）引進(jìn)線是日本的技術(shù)。（2）國(guó)內(nèi)有2種情況，一是有色金屬冶煉企業(yè)已有電爐熔制技術(shù)，都是自選的；二是冶金高爐熔煉渣大部分是由西安銀海電爐廠提供電爐熔制工藝與設(shè)備。后加工部分由國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家提供。電爐見(jiàn)圖3，產(chǎn)品樣品見(jiàn)圖4。

圖3 電爐照片

圖4 產(chǎn)品樣品

2 國(guó)內(nèi)外液態(tài)熱熔渣直接制備礦渣棉的發(fā)展概況

2.1 國(guó)外發(fā)展概況

國(guó)外液態(tài)熱熔渣生產(chǎn)主要有日本，因日本是資源非常匱乏的國(guó)家，他們?cè)诟黜?xiàng)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中都想辦法盡量采用可回收的、可循環(huán)發(fā)展的方式進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。他們?cè)?0世紀(jì)中期就開(kāi)始研發(fā)利用高爐產(chǎn)出的液態(tài)熱熔渣直接生產(chǎn)礦渣棉技術(shù)，主要以JFE公司為代表。

2.2 我國(guó)的發(fā)展過(guò)程

（1）1992年，南京玻璃纖維設(shè)計(jì)研究院采用電加熱導(dǎo)流新工藝，利用旋風(fēng)爐液態(tài)渣制取巖棉。液態(tài)渣要進(jìn)行調(diào)值，用增鈣方法使酸度系數(shù)在1.2～2.0，曾經(jīng)在沈陽(yáng)熱電廠和錦西化工廠進(jìn)行了小試和中試。

（2）1997年，南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院發(fā)表的《我國(guó)工業(yè)廢渣制棉技術(shù)的開(kāi)發(fā)》中，曾提出應(yīng)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的聯(lián)合設(shè)計(jì)方案，采用電廠旋風(fēng)爐液態(tài)渣直接制棉工藝，利用化學(xué)工業(yè)磷礦渣制成棉工藝等模式。

（3）2002年2月，蘇州鋼廠啟動(dòng)利用高爐礦渣直接制取礦渣棉新工藝，2003年正式投產(chǎn)，生產(chǎn)1萬(wàn)t粒狀棉，前后生產(chǎn)45個(gè)月，共生產(chǎn)4萬(wàn)t。后因蘇州鋼廠臨近運(yùn)河，實(shí)施拆遷，于2008年停產(chǎn)。

（4）2002年4月2日，中國(guó)節(jié)能投資公司在沈陽(yáng)熱電廠召開(kāi)旋風(fēng)爐液態(tài)渣制成棉工藝的論證會(huì)。

（5）大連環(huán)境科學(xué)研究院楊鏵利用熱電廠施風(fēng)爐液態(tài)渣顯熱生產(chǎn)礦棉技術(shù)現(xiàn)狀及其改進(jìn)探討[2]。

（6）山西省交城義望鐵合金廠。2010年二季度開(kāi)始建設(shè)，2011年正式投產(chǎn)，目前有3條粒狀棉生產(chǎn)線，2條板材生產(chǎn)線，棉產(chǎn)能12.5萬(wàn)t，板4.5萬(wàn)t。2014年8月，液態(tài)爐渣直接制取礦渣棉工藝技術(shù)獲得中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)、冶金科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。

（7）2015年8月，太鋼不銹鋼有限公司引進(jìn)日本生產(chǎn)線，板材和粒狀棉產(chǎn)能各3.5萬(wàn)t。

（8）2016年11月25日，寶鋼集團(tuán)利用高爐熱熔渣直接制棉新工藝，“十二五”規(guī)劃科研項(xiàng)目進(jìn)行科技成果鑒定。

2.3 國(guó)內(nèi)液態(tài)熱熔渣企業(yè)分布狀況

國(guó)內(nèi)液態(tài)熱熔渣企業(yè)主要分布在山西、山東、云南、河北、寧夏、內(nèi)蒙古等地區(qū)（見(jiàn)表4）。

表4 國(guó)內(nèi)熱態(tài)液熔渣企業(yè)位置分布狀況

3 液態(tài)熱熔渣產(chǎn)品拓展及市場(chǎng)分析

（1）目前國(guó)內(nèi)的發(fā)展形勢(shì)可用迅猛二字形容，短短5～6年的時(shí)間，技術(shù)從無(wú)到有，形成自己的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)能達(dá)到65萬(wàn)～70萬(wàn)t的能力，其中，礦渣棉產(chǎn)能達(dá)到40萬(wàn)t左右，粒狀棉產(chǎn)能25萬(wàn)～30萬(wàn)t，今后在礦渣棉生產(chǎn)過(guò)程中，建議政府有關(guān)部門(mén)、行業(yè)協(xié)會(huì)禁止采用冷礦渣生產(chǎn)工藝，盡量采用液態(tài)熱熔渣技術(shù)生產(chǎn)礦渣棉制品。

（2）從市場(chǎng)需求分析，粒狀棉產(chǎn)品在為開(kāi)拓新的市場(chǎng)，應(yīng)慎重投產(chǎn)。礦渣棉板生產(chǎn)線可適當(dāng)擴(kuò)展。

（3）由于金屬面絕熱夾芯板標(biāo)準(zhǔn)中絕熱材料選用之一模塑聚苯乙烯泡沫板，因處理不當(dāng)?shù)阮l頻發(fā)生火災(zāi)，造成人員財(cái)產(chǎn)的重大損失，公安部消防局規(guī)定，凡是住人和人員活動(dòng)場(chǎng)所嚴(yán)禁使用不燃材料做芯材的夾芯板，為此巖棉、礦渣棉板、玻璃棉板得以發(fā)展。按照GB/T 23932—2009《建筑用金屬面絕熱夾芯板》的規(guī)定，巖棉、礦渣棉除熱荷重收縮溫度外，應(yīng)符合GB/T 11835—2007《絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品》的規(guī)定，密度應(yīng)大于100 kg/m3；玻璃棉除熱荷重收縮溫度外，應(yīng)符合GB/T 13350—2008《絕熱玻璃棉及其制品》的規(guī)定，且密度應(yīng)不小于64 kg/m3。

（4）液態(tài)熱熔渣還可以生產(chǎn)礦渣微晶玻璃。礦渣微晶玻璃既可做裝飾裝修材料，又可用于耐酸、耐堿、耐磨材料的應(yīng)用。

（5）關(guān)于液態(tài)熱熔渣生產(chǎn)巖棉、礦渣棉產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上有稱為巖棉制品，也有稱為礦渣棉制品。在此建議在對(duì)巖棉、礦渣棉產(chǎn)品界定不是很清晰的情況下，在宣傳方面應(yīng)慎重行事。

（6）關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，建議各生產(chǎn)企業(yè)改進(jìn)工藝路線，提升設(shè)備加工技術(shù)水平，使礦渣棉制品的手感更好，滿足用戶需要。