利用液态热熔渣直接制备矿渣棉生产工艺及市场分析

张德信，杨静，韩继先，杜选东

（中国绝热节能材料协会，北京 100831）

岩棉、矿棉及其制品，具有体积密度小、导热系数低、吸声、隔声性能好、不燃、耐火、抗冻、耐腐蚀、防虫蛀、化学性能稳定等特性，被广泛应用于建筑和工业设备、管道和窑炉的绝热、防火、吸声和隔声等方面。

1 矿渣棉组成及生产工艺

矿渣棉是一种高效防火绝热材料，传统生产方法以高炉干渣（简称冷矿渣）为原料，采用冲天炉焦炭为燃料生产矿渣棉，此方法能源消耗高，一般融化1 t原料需300～350 kg焦炭，存在环保处理难度大等问题。利用液态热熔渣（1400～1450℃）生产，有效利用热熔渣的热量，相比冷矿渣生产可节省能源40%～60%。采用电炉生产相对比较环保。

液态热熔渣既是以液态形式产出，又含有一定的热量，热熔渣的温度一般在1000～1450℃。在冶金行业的高炉炼铁和合金类熔炼（锰铁合金、镍铁合金、硅锰合金、硅铁合金等），有色金属行业冶炼（磷矿冶炼、铬矿冶炼等），化工行业（磷矿冶炼、铬矿冶炼等），火力发电行业煤粉经过锅炉燃烧后产生的液态热熔渣（旋风炉液态渣、循环硫化床炉的液态渣）等生产过程中产生液态热熔渣。

1.1 液态热熔渣的化学成分（见表1）

表1 液态热熔渣的化学成分 %

1.2 国内外矿渣棉的化学成分（见表2）

表2 国内外典型矿渣棉的化学成分[1] %

1.3 国内外典型玄武岩棉化学组成分（见表3）

表3 国内外典型玄武岩棉化学组成分[1] %

1.4 生产工艺（见图1、图2）

图1 生产工艺流程

图2 液态热熔渣直接制备矿渣棉生产工艺流程示意

此生产工艺的直接与间接都理解为直接取料，因直接取料的概念应在排液态处经导流槽到离心成纤，但实际操作中都是用包接走再生产。

液态热熔渣直接制备矿渣棉目前采用电炉形式：（1）引进线是日本的技术。（2）国内有2种情况，一是有色金属冶炼企业已有电炉熔制技术，都是自选的；二是冶金高炉熔炼渣大部分是由西安银海电炉厂提供电炉熔制工艺与设备。后加工部分由国内设备厂家提供。电炉见图3，产品样品见图4。

图3 电炉照片

图4 产品样品

2 国内外液态热熔渣直接制备矿渣棉的发展概况

2.1 国外发展概况

国外液态热熔渣生产主要有日本，因日本是资源非常匮乏的国家，他们在各项工业生产活动中都想办法尽量采用可回收的、可循环发展的方式进行工业生产。他们在20世纪中期就开始研发利用高炉产出的液态热熔渣直接生产矿渣棉技术，主要以JFE公司为代表。

2.2 我国的发展过程

（1）1992年，南京玻璃纤维设计研究院采用电加热导流新工艺，利用旋风炉液态渣制取岩棉。液态渣要进行调值，用增钙方法使酸度系数在1.2～2.0，曾经在沈阳热电厂和锦西化工厂进行了小试和中试。

（2）1997年，南京玻璃纤维研究设计院发表的《我国工业废渣制棉技术的开发》中，曾提出应发展热电联产的联合设计方案，采用电厂旋风炉液态渣直接制棉工艺，利用化学工业磷矿渣制成棉工艺等模式。

（3）2002年2月，苏州钢厂启动利用高炉矿渣直接制取矿渣棉新工艺，2003年正式投产，生产1万t粒状棉，前后生产45个月，共生产4万t。后因苏州钢厂临近运河，实施拆迁，于2008年停产。

（4）2002年4月2日，中国节能投资公司在沈阳热电厂召开旋风炉液态渣制成棉工艺的论证会。

（5）大连环境科学研究院杨铧利用热电厂施风炉液态渣显热生产矿棉技术现状及其改进探讨[2]。

（6）山西省交城义望铁合金厂。2010年二季度开始建设，2011年正式投产，目前有3条粒状棉生产线，2条板材生产线，棉产能12.5万t，板4.5万t。2014年8月，液态炉渣直接制取矿渣棉工艺技术获得中国钢铁协会、中国金属学会、冶金科学技术二等奖。

（7）2015年8月，太钢不锈钢有限公司引进日本生产线，板材和粒状棉产能各3.5万t。

（8）2016年11月25日，宝钢集团利用高炉热熔渣直接制棉新工艺，“十二五”规划科研项目进行科技成果鉴定。

2.3 国内液态热熔渣企业分布状况

国内液态热熔渣企业主要分布在山西、山东、云南、河北、宁夏、内蒙古等地区（见表4）。

表4 国内热态液熔渣企业位置分布状况

3 液态热熔渣产品拓展及市场分析

（1）目前国内的发展形势可用迅猛二字形容，短短5～6年的时间，技术从无到有，形成自己的生产工艺，产能达到65万～70万t的能力，其中，矿渣棉产能达到40万t左右，粒状棉产能25万～30万t，今后在矿渣棉生产过程中，建议政府有关部门、行业协会禁止采用冷矿渣生产工艺，尽量采用液态热熔渣技术生产矿渣棉制品。

（2）从市场需求分析，粒状棉产品在为开拓新的市场，应慎重投产。矿渣棉板生产线可适当扩展。

（3）由于金属面绝热夹芯板标准中绝热材料选用之一模塑聚苯乙烯泡沫板，因处理不当等频频发生火灾，造成人员财产的重大损失，公安部消防局规定，凡是住人和人员活动场所严禁使用不燃材料做芯材的夹芯板，为此岩棉、矿渣棉板、玻璃棉板得以发展。按照GB/T 23932—2009《建筑用金属面绝热夹芯板》的规定，岩棉、矿渣棉除热荷重收缩温度外，应符合GB/T 11835—2007《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》的规定，密度应大于100 kg/m3；玻璃棉除热荷重收缩温度外，应符合GB/T 13350—2008《绝热玻璃棉及其制品》的规定，且密度应不小于64 kg/m3。

（4）液态热熔渣还可以生产矿渣微晶玻璃。矿渣微晶玻璃既可做装饰装修材料，又可用于耐酸、耐碱、耐磨材料的应用。

（5）关于液态热熔渣生产岩棉、矿渣棉产品，目前市场上有称为岩棉制品，也有称为矿渣棉制品。在此建议在对岩棉、矿渣棉产品界定不是很清晰的情况下，在宣传方面应慎重行事。

（6）关于产品质量问题，建议各生产企业改进工艺路线，提升设备加工技术水平，使矿渣棉制品的手感更好，满足用户需要。