锰系合金渣用于生产矿棉的试验

刘招俊，屠章云

(1. 云南建水锰矿有限责任公司，云南 建水 654399；2. 云南文山斗南锰业股份有限公司，云南 砚山 663101)

锰系合金冶炼废渣资源化综合利用是顺应环保的要求。每生产1 t锰系合金将产生1.2～1.5 t锰渣，全国锰系合金年产量已超过800万t，产生锰渣量在1 000万t以上。由于现有利用锰渣的技术还不是很完善，锰系合金渣大部分采用堆填处理[1]。随着经济的发展，锰渣排放造成的经济发展和环境保护问题日渐严重，一方面堆填占地面积日益增大，环境污染严重；另一方面大量的锰渣排放造成资源浪费。探索开展以锰系合金渣为原料生产矿棉的试验，既能解决锰渣的处理问题，又能解决资源综合利用问题。

1 试验设备及原料

试验以锰系合金渣为原料，采用保温电炉熔锰渣、传统制棉设备制棉，用红外线测温仪测熔渣温度。某公司近3个月的锰硅渣和碳锰渣成分及含量分析结果见表1，单批次锰硅渣成分及含量见表2，单批次碳锰渣成分及含量见表3。

表1 锰硅渣和碳锰渣成分及含量 %

表2 锰硅渣成分及含量 %

表3 碳锰渣成分及含量 %

2 试验过程

2.1 单独用锰硅渣或碳锰渣制棉

利用保温电炉将表2中1号锰硅渣冷料熔化，静置10～20 min后，通过密闭流道将硅锰渣液供给制丝系统，对硅锰渣溶体进行制丝，获得矿棉。同样的操作，用表2～3中其他渣样进行了相同的试验，矿棉酸度系数为(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)，矿棉酸度及纤维直径见表4。

表4 矿棉酸度及纤维直径

试验过程中用红外线测温仪测熔渣温度，温度在1 200℃时开始制棉，每批次试验控制50℃温差，在1 200～1 500℃间，进行了7批次的试验。

2.2 用锰硅渣和碳锰渣的混合冷渣制棉

在单独用锰硅渣或碳锰渣制棉试验的基础上，利用硅锰渣和碳锰渣的混合渣冷渣进行制棉试验，渣熔化后渣液温度在1 350℃以上，锰硅渣和碳锰渣的混合比例及相关参数如表5所示。

表5 锰硅渣和碳锰渣的混合比例及相关参数

2.3 用锰硅渣和碳锰渣热液制棉

在用冷渣完成以上试验后，采用同样的方法和配比，用锰硅渣热液和碳锰渣热液完成了相同操作的试验，温度控制在1 300～1 500℃之间[2]。

3 试验结果分析

3.1 单独用锰硅渣或碳锰渣制棉试验结果

对表2与表4进行分析可以得出以下结果。

1) 熔渣温度在1 200～1 300℃时，熔渣流速不稳定，流动性差，流至离心机的熔渣时多时少，大量熔渣不能成棉，出棉量也时多时少。

2) 温度达1 300℃以上，尤其是达到1 350℃以上，熔渣流速稳定，流动性较好，流量均匀，成棉量大。

3) 经对矿棉纤维直径进行检测，发现矿棉酸度高，其纤维直径小。

4) 根据试验制得的矿棉分析，矿棉自然成色，并且其颜色为永久性的，免除了着色工序从而降低生产成本。

3.2 锰硅渣和碳锰渣混合冷渣制棉试验结果

对表3与表5进行分析可以得出以下结果。

1) 调整锰硅渣和碳锰渣的配比，使得混合渣液中MnO的质量分数为6.0%～16%，同时能调整矿棉颜色深度。

2) 通过调节硅锰渣和碳锰渣的含量，可调节混合渣液的酸度系数，其酸度系数为0.8～1.6。

3) 当矿棉酸度达到1.11以上，纤维直径小于7.0 μm，达到国标GB/T11835-2007要求。

4)碳锰渣的质量分数在30%～100%，硅锰渣的质量分数在0～70%，渣液温度在1 350℃以上，可制得较好的矿棉，且矿棉的酸度系数在0.8～1.6之间。

3.3 锰硅渣和碳锰渣热液制棉试验结果

将混合热渣制棉结果与冷渣制棉对比发现：硅锰渣和碳锰渣热液处于高温熔融状态已有3～4 h，流动性较好，成棉量大；在温度、酸度相同的情况下，热液制得的棉比冷渣制得棉纤维直径小，矿棉总体质量偏好。

4 结 论

1) 锰系合金渣是生产矿棉的较好原料，成棉率高，制成的棉的品质可与玄武岩生产的岩棉相媲美。

2) 通过调节硅锰渣和碳锰渣的含量，可调节矿棉的酸度系数。

3) 直接利用硅锰渣和碳锰渣热液制棉，其矿棉质量更好。

4) 要生产出合格的棉，渣液温度应在1 300～1 500℃之间、MnO含量为6%～16%、酸度系数为0.8～1.6。

参考文献：

[1] 王一靓,陈平,马帅,等. 锰铁合金渣在水泥中应用的研究进展[J]. 铁合金, 2010(2): 33-36.

[2] 杨铧.高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技术[J]. 新型建筑材料,2013(3):54-55.