矿棉热熔渣保温炉炉衬研究

矿棉是一种利用冶金渣为主要原料生产的人造纤维，生产工艺包括：将已经熔化的热渣液调整成分使之达到相应要求，而后热渣液经过离心机高速抛甩出纤维，纤维经收集、整理和固化得到矿棉板、毡等产品。

热渣液通常采用冲天炉将冷态冶金渣、焦炭及其它辅料熔化获得。考虑到循环经济能源和资源的有效利用，越来越多的人想到了利用冶金过程形成的副产物热渣液直接制棉。这样可同时利用了副产物渣和热能两种资源。在利用冶炼热渣液直接制棉生产线中，热渣液保温炉是非常关键的设备。

热渣液保温炉在制棉过程中的作用：①正常制纤维。冶金副产物热渣液由于出炉和运输等原因进入保温炉时温度一般都低于制纤维所需值；②调整成分。根据不同产品要求，如外墙保温绝热用板与制天花板的粒状棉酸度系数不同，需要调整渣成分。完成上述两项任务均需要热能来升温保温。

1、目前热熔渣保温炉炉衬存在的不足

目前直接利用冶金热渣液直接制棉在国内应用时间不长。多家企业处于产业化前期，实现产业化的凤毛麟角。实践中热渣液保温炉运行效果均不理想，主要是炉衬消耗快、炉龄短。多则数10d，少则6~7d，影响了整条制棉生产线的效率和效益。

热熔渣保温炉的工作流程如下：每隔一个固定的时间周期，如2~4h从进渣口流入热渣液，与此同时放渣口以某个特定的量持续不断地流出。保温炉内的渣液面随着流出时间不断降低，当降至某个位置时又有新渣液补入。

简而言之，在生产过程中，流入的渣液是间断的，流出的渣液是连续的。其工艺流程对保温炉炉衬造成损伤：①机械损伤：频繁状态的新渣液补充对炉衬造成强烈的冲刷；②热损伤：当新渣液补满时炉衬温度升高，当渣液放空时炉衬温度降低，热胀冷缩使炉衬产生热震而损伤；③化学浸蚀：一方面热熔渣或多或少地与炉衬发生反应；另一方面当渣液放空时炉衬暴露在空气中某些材料如炭砖会发生强烈的氧化反应而损耗。

2、解决问题的思路

根据上述问题，提出炉壁挂渣、炉底保温的思路。炉壁挂渣：在保温炉筒体部分，从炉衬内壁至炉壳水套夹层间形成一定的温度梯度，这个温度梯度在炉衬内壁形成一层渣保护层，对炉衬取到有效地保护。炉底保温：由于保温炉底部炉衬始终处于渣层覆盖，受损伤的几率和程度远远低于侧壁，再加之处于尽量减少热能损失的考虑。因此，保温炉底部炉衬只要确保不发生泄漏即可。

3、实施方案

流过水套的冷却水作为载体带走从炉衬传出的热能，炭砖具有耐高温和热传导性好的优点但抗氧化能力差；粘土砖主要成分是二氧化硅属于酸性耐火材料，抗氧化能力强并且与热熔渣几乎不发生化学反应但耐高温性能弱和热传导性能差。

理想的状态是：当热渣液注满保温炉时，在炉衬粘土砖内壁形成一层渣保护层，合适的温度梯度使渣层保持一定的厚度来保护炉衬。粘土砖在炉衬中取的作用是牺牲层，即便粘土砖层上没有形成很好的渣保护层，由于其抗氧化性和与热熔渣不发生反应的特点也可使炉衬具有一定的使用寿命期。当粘土砖层消耗到一定程度时可以重新砌新砖来更换。

保温炉底部炉衬始终处于渣层覆盖，采用炭砖不会被氧化并且在无氧下炭砖具有优良的热稳定性。炭砖下面是高铝砖，高铝砖具有耐高温和保温性好的特点，能够确保炉底不会发生泄漏同时又不使底部炉衬散热过多。

不同材料之间粘接采用的材料不同。保温炉底部钢壳与高铝砖之间采用高铝浇注料；保温炉筒体钢壳与炭砖之间采用炭质捣打料；炭砖与粘土砖之间采用炭质捣打料，确保分别获得良好的传热性能和保温性能。