高爐渣(zha)是高爐煉鐵(tie)(tie)的(de)主要副產物，約占鐵(tie)(tie)水(shui)產量的(de)30%左右。剛出爐的(de)高爐熔(rong)渣(zha)溫(wen)度在1400°C以(yi)上(shang)，噸渣(zha)顯熱(re)相當(dang)于57kg標(biao)煤。高爐渣(zha)的(de)處理目(mu)前仍以(yi)水(shui)淬(cui)工藝為(wei)主，產品為(wei)水(shui)渣(zha)或礦渣(zha)微(wei)粉，熔(rong)渣(zha)顯熱(re)完全未被利用(yong);以(yi)回收高爐渣(zha)余(yu)熱(re)為(wei)主要目(mu)的(de)干法粒化(hua)工藝仍沒有推廣應(ying)用(yong)。

礦(kuang)棉是(shi)一種(zhong)優(you)良(liang)的節(jie)能保溫(wen)材料，被廣泛應用(yong)于(yu)工業保溫(wen)、隔熱、隔音(yin)、建(jian)筑(zhu)節(jie)能及裝飾(shi)等(deng)領域。近年來建(jian)筑(zhu)節(jie)能、建(jian)筑(zhu)防(fang)火(huo)、建(jian)筑(zhu)隔音(yin)降噪已成為人們關(guan)注的焦(jiao)點，具備(bei)防(fang)火(huo)吸音(yin)功能的礦(kuang)棉制(zhi)品(pin)越(yue)來越(yue)受到(dao)人們重(zhong)視，市場需求快速(su)提升。

常(chang)規(gui)礦(kuang)棉(mian)(mian)生(sheng)產(chan)主要采用沖(chong)(chong)天爐(lu)(lu)工藝，不但能耗高(gao)，而且(qie)污染(ran)大，是國家(jia)明令(ling)嚴格限制和淘汰的技術。利用高(gao)爐(lu)(lu)溶渣(zha)直接生(sheng)產(chan)礦(kuang)棉(mian)(mian)工藝所需熱量的80%可(ke)來自(zi)熔(rong)渣(zha)的顯熱，能耗約為(wei)沖(chong)(chong)天爐(lu)(lu)工藝的30%，產(chan)品成本只有沖(chong)(chong)天爐(lu)(lu)礦(kuang)棉(mian)(mian)制品的60%~80%，高(gao)爐(lu)(lu)渣(zha)的出棉(mian)(mian)率(lv)在70%以上(shang)，具有較強的市場競爭力。

采(cai)用高(gao)爐熔渣生產礦(kuang)棉技術，因(yin)限(xian)于(yu)技術瓶頸和行業(ye)界(jie)面等(deng)因(yin)素，國(guo)際(ji)上只有日本(ben)的(de)(de)JFE等(deng)3家(jia)企業(ye)的(de)(de)4條生產線采(cai)用了高(gao)爐液(ye)態渣通(tong)過電熔直接制(zhi)棉，產量約(yue)占日本(ben)巖(yan)礦(kuang)棉總產量的(de)(de)40%。最近(jin)幾(ji)年國(guo)內外相關(guan)技術發展(zhan)迅猛，但作為一項跨行業(ye)的(de)(de)交叉技術，實際(ji)進展(zhan)不盡如人意，僅有江(jiang)蘇江(jiang)陰天(tian)寶公司依托蘇州鋼廠(chang)進行了工(gong)業(ye)性(xing)試驗(yan)，隨著蘇鋼小高(gao)爐的(de)(de)關(guan)閉，目(mu)前該(gai)試驗(yan)裝置也已拆除。太(tai)鋼于(yu)2013年引進日本(ben)的(de)(de)雙聯爐法高(gao)爐恪(ke)渣制(zhi)棉技術，但因(yin)設備調試及產品質量等(deng)原因(yin)，至今(jin)未成功(gong)實現產業(ye)化。

礦棉(mian)(mian)生(sheng)產(chan)(chan)對熔體有如(ru)下要求：①成分(fen)必(bi)須在(zai)(zai)礦棉(mian)(mian)形成區(qu)內，可(ke)在(zai)(zai)一定的溫度(du)(du)范圍內(通(tong)常1400~1500℃)熔化(hua)，并且在(zai)(zai)相應溫度(du)(du)下粘度(du)(du)較低(di);②在(zai)(zai)礦棉(mian)(mian)成纖溫度(du)(du)附近培體粘度(du)(du)變化(hua)幅度(du)(du)小;③在(zai)(zai)礦棉(mian)(mian)工藝溫度(du)(du)范圍內不易析晶;④生(sheng)成的礦棉(mian)(mian)性能達到(dao)要求;⑤溶(rong)體成分(fen)均勻，確保產(chan)(chan)品質量(liang)穩定;⑥盡量(liang)減少消耗與排放，降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)(chan)成本，利(li)于(yu)保護環境。

高爐渣(zha)酸(suan)度系(xi)數較低，不(bu)能直接用來生產礦棉(mian)，必(bi)須進行(xing)調質(zhi)處理。調質(zhi)試驗在300kg感應爐上(shang)進行(xing)。以(yi)髙(gao)爐渣(zha)為基礎，根據(ju)設計的不(bu)同(tong)酸(suan)度系(xi)數，計算硅(gui)砂加入量(liang)，并測(ce)定調質(zhi)后不(bu)同(tong)酸(suan)度系(xi)數的熔(rong)渣(zha)粘度，為制棉(mian)工藝(yi)熔(rong)體(ti)成分的選擇提(ti)供依據(ju)。

試驗表明，桂砂加入到高爐熔渣(zha)中，在充(chong)分補熱(re)和(he)攪拌條件下，能夠得到混合均勻的恪體(ti)，不同酸(suan)度(du)系數的熔渣(zha)粘度(du)見(jian)圖1。

圖1  不同酸度系數的熔渣粘(zhan)度

圖1表明，熔渣(zha)的(de)(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)都(dou)(dou)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)逐步降低，但變化(hua)的(de)(de)(de)斜率(lv)不(bu)同：酸度(du)(du)(du)系數(shu)較低時，粘(zhan)度(du)(du)(du)曲(qu)(qu)線較平(ping)滑，特(te)別是1390℃以(yi)上時，熔體(ti)(ti)粘(zhan)度(du)(du)(du)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)的(de)(de)(de)變化(hua)很小，說明熔渣(zha)的(de)(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)對溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變化(hua)不(bu)敏感，有較寬的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)適應范圍(wei);隨(sui)著酸度(du)(du)(du)系數(shu)的(de)(de)(de)提高(gao)，熔體(ti)(ti)粘(zhan)度(du)(du)(du)曲(qu)(qu)線的(de)(de)(de)斜率(lv)增大，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)稍(shao)微波動都(dou)(dou)會導致溶(rong)體(ti)(ti)粘(zhan)度(du)(du)(du)較大的(de)(de)(de)變化(hua)，曲(qu)(qu)線變得較陡峭;在相同溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)條件下(xia)，酸度(du)(du)(du)系數(shu)越大粘(zhan)度(du)(du)(du)越高(gao)。

低(di)酸(suan)度(du)系(xi)(xi)數小于1.44時(shi)，溫(wen)度(du)控制(zhi)在(zai)1400°C左右就能獲得(de)粘度(du)在(zai)2.0pa.s以下的(de)熔體，滿(man)足制(zhi)棉(mian)工(gong)藝的(de)需要，而高酸(suan)度(du)系(xi)(xi)數的(de)熔體就必須加(jia)熱到較(jiao)高的(de)溫(wen)度(du)才得(de)到較(jiao)好的(de)流動性。

一(yi)般(ban)來(lai)說，酸(suan)(suan)度(du)(du)系數(shu)越高(gao)，礦(kuang)棉(mian)的化學耐久性越好。但(dan)酸(suan)(suan)度(du)(du)系數(shu)過高(gao)時，爐料難(nan)以溶化。為充分發揮高(gao)爐熔渣(zha)生(sheng)產(chan)礦(kuang)棉(mian)的成本(ben)優(you)勢，礦(kuang)棉(mian)的酸(suan)(suan)度(du)(du)系數(shu)控制(zhi)在1.4以內(nei)，若生(sheng)產(chan)更高(gao)酸(suan)(suan)度(du)(du)系數(shu)的礦(kuang)棉(mian)產(chan)品，爐渣(zha)調質(zhi)時需要添加更多的輔料，熔制(zhi)系統能耗更高(gao)，成產(chan)成本(ben)也就越高(gao)。因此酸(suan)(suan)度(du)(du)系數(shu)控制(zhi)在1.2~1.4，產(chan)品質(zhi)量(liang)優(you)異且成本(ben)低(di)。