СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ


RU (11) 2263082 (13) C2

(51) 7 C03B37/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 05.02.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.10.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003123185/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.22 
(43) Дата публикации заявки: 2005.02.20 
(45) Опубликовано: 2005.10.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2149841 C1, 27.05.2000.

RU 2096356 C1, 20.11.1997. 

US 5576252 A, 19.11.1996.

US 5250488 A, 05.10.1993. 

WO 95/01941 A1, 19.01.1995.

RU 2052400 C1, 20.01.1996. 
(72) Имя изобретателя: Линейцев А.В. (RU); Нефедов Б.Н. (RU); Павлов В.Ф. (RU); Павлов И.В. (RU); Шабанов В.Ф. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН") (RU) 
(98) Адрес для переписки: 660036, г.Красноярск, Академгородок, 12, кв.12, В.Ф. Павлову 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Изобретение относится к области использования техногенного сырья. В частности, золошлаковых отходов от сжигания углей для получения минеральной ваты с попутным извлечением железа. Техническая задача изобретения - получение минеральной ваты с температурой использования до 1000°С. Способ получения минеральной ваты из техногенного сырья с температурой использования 1000°С включает операции плавления в восстановительной среде с полным разделением расплава на силикатную и металлическую на основе железа части, последующего раздува силикатной части с остаточным содержанием железа не более 0,05% вододутьевым способом. Металлическая часть расплава на основе железа выливается в изложницы для использования в металлургии. 1 н. и 1 з.п. ф-лы.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области использования отходов промышленности для получения температуростойкой минеральной ваты с попутным извлечением железа.

В известном способе [Charles Н., Schwarb el al. Apparatus and method for making mineral wool from coal-ash, US Patent 4969940, Nov.13, 1990] получения минеральной ваты из золошлаковых отходов в дуговой трехэлектродной печи, заключающемся в том, что первоначально в дуговой печи плавят металл, затем ведут загрузку золы и добавок, которые плавятся за счет тепла расплавленного металла, подачи расплава золы в специальное отверстие и последующего слива расплава золы на вращающиеся барабаны и сдува образующихся волокон струей воздуха в камеру осаждения. Поскольку процесс плавления идет в условиях, не приводящих к восстановлению железа, полученная минеральная вата имеет ограниченную область температур использования до 600°С.

Известен способ [US Patent 5576252: November 19, 1996. Rapp, et al.] получения стекловолокна неправильной формы, состоящего из двух несмешивающихся стекол с разными коэффициентами теплового расширения (КТР) из чистых окисных материалов: одно (стекло А) - содержит окислы железа, второе (стекло В) - имеет в своем составе значительное количество щелочных окислов (до 20%) и, в приведенном примере наилучшего способа внедрения изобретения, в стекле В отсутствуют окислы железа. В результате после раздува получаются двухкомпонентные волокна, т.е. стекловолокна состоят из двух стекол разных составов (стекло А и стекло В), которые собираются и формируются в стандартный изоляционный продукт. Неправильная форма волокна позволяет достичь однородного заполнения объема, что приводит к более низкому значению теплопроводности, а также обеспечивает лучшую целостность волоконного пакета. На оптических микрофотографиях волокон видны две компоненты, поскольку их коэффициенты преломления различны. Две компоненты можно видеть из-за разницы в цвете, если содержание железа в двух стеклах значительно различается. Железо содержится либо в каждом из двух стеклах этого изоляционного продукта, при этом содержание его может значительно различаться, либо в одном из них. Значительное количество в конечном продукте окислов как щелочных металлов, так и железа не приводит к увеличению температуростойкости полученного изоляционного продукта, особенно при температурах использования 800-1200°С, вследствие фазовых превращений, сопровождающихся изменением объема (усадкой), приводящей к изменению физико-механических свойств.

Известен способ [RU 2149841, 2000, Асланова Л.Г.] получения минераловатных изделий из природных минералов базальтовой группы, отличающихся неоднородностью химического состава и содержащих Fe2О3 (1-7%) и FeO (3-16%). При плавлении в обычных стационарных печах (газовых или электрических) происходит значительное окисление закиси железа и увеличение доли окиси железа в расплаве, т.е. значительно увеличивается соотношение Fe2О3/FeO по сравнению с соотношением их в первоначальной породе. Для минимизации скорости окисления железа закисного в железо окисное, получения наибольшего значения соотношения FeO/Fe2О3, придания необходимых выработочных свойств расплаву (в частности, вязкости) и получения высококачественного температуроустойчивого (850-915°С) волокна состав базальтовой породы ограничивается соотношением основных оксидов: (Al2О3+SiO2)/(СаО+MgO)=3,0-7,0:FeO/FeO 3>0,5; а сумма FeO+Fe2O3=7,0-14,5%. Плавление проводится в условиях, не нарушающих эти соотношения. Поскольку используются угольные электроды, в печи создается слабо восстановительная среда, приводящая к улучшению технологических свойств расплава базальтовой породы: специально поддерживаемое необходимое соотношение и сумма железа закисного (FeO) и железа окисного(Fe2O3) (таблица 1, [RU 2149841, 2000, Асланова Л.Г.). Это также приводит к частичному восстановлению оксидов до металлического состояния (сливается через шпуровое отверстие). Неоднородность раздуваемого расплава, обусловленная наличием в нем значительного количества железа в разных валентных состояниях, неизбежно приводит к разбросу механических свойств волокон, что ограничивает температурную область ее использования. 

Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.

В основу заявляемого изобретения положена задача разработки способа получения минеральной ваты, практически не содержащей железа, с температурой использования до 1000°С из техногенного сырья с попутным извлечением железа. 

Поставленная задача решается тем, что в способе получения минеральной ваты из техногенного сырья, заключающемся в том, что в сырье следующего состава, мас.%: SiO2-54,73; Al2О3-10,15; Fe2O3 -8,67; СаО-20,72; MgO-4,55; SO3-0,13; TiO2 -0,38; Na2O-0,31; К2O-0,36 доводят содержание углерода до 5 мас.% сверх 100 мас.% и плавят в восстановительной среде до полною восстановления железа и разделения расплава, затем силикатную часть расплава раздувают вододутьевым способом с последующим осаждением в камере, а восстановленное железо, содержащее переходные металлы, сливается в изложницы.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в процессе восстановительного плавления окислы железа и переходные металлы, содержащиеся в шихте, восстанавливаются до металлического состояния, опускаются на дно ванны печи, поскольку плотность расплава железа больше плотности силикатной части расплава, и через нижнее шнуровое отверстие расплав на основе железа сливается в изложницы. Раздуву подвергается силикатная часть расплава, при этом содержание остаточного железа в ней составляет не более 0,05 мас. %. Обезжелезненная таким образом силикатная часть расплава, практически не содержащая железа в разных валентных состояниях, обладает необходимыми выработочными свойствами для получения минеральной ваты. Процесс обезжелезнения минеральной ваты приводит к расширению температурного интервала ее использования до 1000°C.

Предлагаемый способ получения минеральной ваты из техногенного сырья, в частности, из золошлаковых отходов поясняется конкретным примером его осуществления.

Пример 1. К 50 кг золошлаковых отходов, содержащих SiO 2; Al2О3; Fe2 О3; CaO; MgO; SO3; TiO2; Na 2O; К2O добавляется углерод в количестве 2,5 кг, шихта плавится в восстановительной среде при температуре 1580-1600°C в течение 4 часов до полного разделения расплава. Силикатная часть расплава, практически не содержащая железа, раздувается вододутьевым способом и осаждается в осадительной камере. Температура использования полученной минеральной ваты - 1000°С. Металлическая часть расплава на основе железа, содержащая переходные металлы, сливается в изложницы через нижнее шнуровое отверстие.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ получения минеральной ваты из техногенного сырья путем плавления шихты, включающей SiO2, СаО, Al 2О3, MgO, Fe2O3, Na 2O, К2O, TiO2, SO3, раздува водо-дутьевым способом, осаждения в камере, отличающийся тем, что для повышения температуры использования до 1000°С плавление проводится в восстановительной среде с разделением расплава на силикатную и железную части, а последующий раздув очищенной от железа силикатной части расплава с остаточным содержанием железа общего не более 0,05% при следующем содержании компонентов в исходном техногенном сырье, мас.%: SiO2-54,73, Al 2О3-10,15, Fe2О3-8,67, СаО-20,72, MgO-4,55, SO3-0,13, TiO2-0,38, Na2O-0,31, К2О-0,36.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическая часть расплава на основе железа выливалась в изложницы.