[發明專利]制造礦物熔體的設備和方法

無效

• 申請號: 201180052071.0
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN103189320A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 拉爾斯·埃爾梅基爾德·漢森;拉爾斯·伯倫德
• 申請（專利權）人: 羅克伍爾國際公司
• 主分類號: C03B3/02
• 分類號: C03B3/02;C03B5/12
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發明涉及通過在無機顆粒材料存在下燃燒可燃材料由此形成熔體來生產礦物熔體的設備和方法。該熔體隨后可以被纖維化以形成礦物纖維或用于其他工業工藝。

發明背景

典型地，生產用于礦渣、石或巖纖維的普通方式是采用豎式熔爐，其中在熔爐中通過燃燒可燃材料來加熱自支撐的無機顆粒材料堆。該堆逐漸熔化并且從頂部補充，熔體從堆上排下并且從熔爐底部排出。用于這一目的的普通的熔爐是沖天爐（cupola）。

所述堆需要是自支撐的并且可滲入燃燒氣體，燃燒氣體通常是由堆中的碳材料燃燒所產生的。因此需要堆中的任何物質都是相對粗的（以便堆是可滲入的）并且具有高的物理強度而在燃燒或熔化充分進行前不坍塌。實踐中，這意味著碳材料是焦炭并且顆粒材料是粗的碎巖、石或礦渣。

如果使用礦物材料顆粒，如廢礦物纖維，需要產生將其形成型煤的費用并且很不方便。型煤通常使用含硫材料作為粘結劑，例如帶石膏的Portland水泥，并且這意味著流出物易于具有高的硫含量，而必須要處理它。沖天爐或其他塔式熔爐（stack?furnace）系統也存在熔爐內部的條件總是傾向于足夠還原性使得一些鐵被還原成金屬鐵的缺點。這就需要將金屬鐵從熔體中分離，降低了纖維產生，造成鐵廢物的供給并且也傾向于造成含鐵和礦渣的爐段腐蝕的風險。另外的缺點在于工藝不具有高的熱效率。

盡管有這些缺點，但是使用沖天爐或其他塔式熔爐的工藝被整個世界廣泛采用來制造巖、石或礦渣纖維。在申請人早期公開的WO03/002469中披露了避免或者減少沖天爐系統的缺點而用于生產礦物熔體的替代的且完全不同的系統。這一系統包括在循環燃燒室（即燃燒室）中，在預熱的燃燒空氣中懸浮粉煤或其他燃料并且在懸浮顆粒礦物材料存在下燃燒該懸浮燃料，在循環燃燒室中，懸浮顆粒材料和空氣在作為旋風器循環系統的系統中或者接近該旋風器循環系統的系統中循環。這通常被稱作旋風爐。在預熱空氣中的懸浮煤，以及顆粒礦物材料通過燃燒室的頂部或者接近燃燒室的頂部被引入。在燃燒室內，發生顆粒煤的燃燒并且顆粒材料轉化成熔體。熔體和尚未熔化的顆粒材料被循環氣體拋到室壁上并且將沿燃燒室流下。在燃燒室底部處的沉降池中收集熔體。

在WO03/002469中，為了增加旋風爐的能量效率，使用在1400-1700℃的溫度范圍下離開循環室的排出氣體來預熱顆粒材料。WO03/002469教導了排出氣體被淬滅至1000-1500℃然后與礦物材料混合以將其預熱至700-1050℃的溫度。

WO2009/118180、WO2008/019780、WO2008/086990、WO2009/090040和WO2008/086991也公開了用于制造礦物熔體的旋風器系統。

旋風爐相比于沖天爐或其他塔式熔爐具有顯著的優勢。關于燃料，旋風爐避免使用型煤細顆粒而且可以使用廣泛的燃料，包括例如塑料。使用熔化旋風爐消除了使礦石還原成鐵的風險，并且釋放環境可接受的排出氣體。熔化能力的靈活性比沖天爐要好，這意味著可以容易且快速地將生產，從例如總能力的40%切換到100%，因此極大地降低了響應于指令改變而花費的時間。此外，在旋風爐中熔化比在沖天爐中熔化的情況要快，在旋風爐中熔化是幾分鐘而不是幾小時。

因此，從經濟及環保角度講，使用熔化旋風爐系統是理想的并且在上述文獻中公開的系統工作良好。然而，在工藝上存在著改進空間。

如在上述文獻的至少一些中所公開，熔體旋風爐設有進入旋風器的切向入口。

認識到如果發生通過多個入口的礦物材料供給不均勻或者起伏，由于這對于燃燒室中的旋流存在負面影響，因此在循環燃燒室中的燃燒效率降低。

基于此背景，本發明的目的是提供一種確保向循環燃燒室入口的礦物材料供給的預定且穩定分布的方法。

發明概述