Технологии использования техногенного металлургического сырья при производстве минераловатных изделий

При существующих объемах образования металлургических шлаков на территории России в количестве до 90 млн.т твердых отходов в год в целом по отрасли их переработка ограничена получением ценных компонентов для самой металлургической отрасли, сельского хозяйства и дорожного строительства.

Многостадийный процесс производства волокнистых теплоизоляционных материалов, состоящий из стадий высокотемпературного плавления минеральных компонентов с получением подвижного расплава и распыления его при помощи центрифуг, завершается механическим формованием минеральной ваты с введением в ее состав жидкого связующего в виде плоского ковра заданной толщины и тепловой обработкой слоя в печах полимеризации. Они характеризуются значительными энергетическими затратами.

Поэтому представленные научные исследования в области разработки новых эффективных технических решений модернизации существующего теплотехнического оборудования минераловатных заводов представляют значительный интерес для проектных организаций и эксплуатационников.

Для повышения энергоэффективности основных этапов получения минерального расплава в вагранках и производства волокнистых теплоизоляционных материалов в печах проходного типа следует решить следующие задачи:

1. Разработать энергоэффективную технологию получения подвижного расплава требуемого состава и температуры перегрева.
2. Определить рациональные параметры технологии получения формованных минераловатных изделий, включая этапы механического формования минеральной ваты, его слоевой сушки и термического отверждения жидкого связующего.
3. Разработать технические мероприятия по изменению схемы газопотоков и конструкции тепловой камеры, обеспечивающей минимальные энергетические затраты на процесс.

Проведенный анализ химического состава и физических свойств твердых отходов металлургического производства позволил установить, что для производства минерального расплава с заданными свойствами требуются шихты определенного состава и температуры.

Современные тенденции развития техники и технологии производства минераловатных изделий из металлургических шлаков и горных пород показывают, что минераловатные вагранки являются наиболее эффективными агрегатами для получения подвижного расплава. Однако, несмотря на широкое распространение в промышленности, их реальные показатели остаются низкими в силу конструктивных и технологических недостатков.

На основании экспериментальных данных о конструкции и показателях работы минераловатных вагранок разработана методика оценки их тепловой и газодинамической работы. Установлено, что характерной особенностью эксплуатации минераловатной вагранки любой конструкции является наличие существенной неравномерности температурного и скоростного полей в горизонтальном сечении столба шихты, вызванной распределением воздушного дутья и работой отсасывающего вентилятора.

Выделение тепла и движение газов в вагранках с открытым колошником осуществляется от участков фурменного ввода дутья к центру вагранки и вверх. В центральной части рабочего пространства печи в направлении от места загрузки располагается зона с пониженной скоростью движения газов и температурой. Вагранки закрытого типа с организованным удалением, очисткой и дожиганием газообразных продуктов работают с преимущественным развитием процессов горения и теплопередачи в центральной части слоя и вдоль воздушных струй воздуха из фурм.