CN1237147A - 无机纤维生产废料再循环的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无机纤维的生产技术,玻璃棉或石棉,更具体地涉及将废料再循环到生产设备中。将制成碎片的废料(9)加到熔融玻璃物质在到达成纤机之前通过的输送管道(11)。本发明还涉及一种设备,该设备包括将压力隔开的加料系统(6、7、8)。可以加入大量的废料而不会干扰矿棉的生产。

Description

无机纤维生产废料再循环的方法与设备

本发明涉及无机纤维生产技术，更具体地涉及废料在这些生产设备中再循环。

在现代工业中，对生态和环保的关心激发人们采用一切手段研究循环使用任何性质的废物。于是，每种工业不仅寻找这些废物本身的循环使用，而且一般地还寻找不论何种来源的任何废物的循环使用。

无机纤维工业，具体地基本上用于绝缘的矿棉工业，即玻璃棉或岩石棉工业，在不同的生产阶段都产生废料。重要的是采用一种名为“自循环”的操作能够循环使用这些废料。但是，另外，还循环使用其他来源的废料，甚至某些不含任何无机纤维的废料也都是有效的。这时涉及可以称之“杂循环”的操作。

工业上，基本上用于绝缘的毡垫可以采用两段法制造得到，即首先熔融玻璃态物质经拉伸与凝固生产出严格意义上的纤维，然后将非常大量的纤维合并起来构成垫。在两段之间，往玻璃纤维或岩石纤维喷洒在第二段之后会聚合的粘合剂。一旦制成垫，还要进行最后加工操作以得到准备使用的产品。具体地，应该切下带的纵向边以便使其非常整齐。这种操作得到了废料，即垫的边，希望这些废料要再使用。同样地，以后使用板或辊得到的一些废料是副产物，它们最好能够循环使用。例如涉及不同装饰板、玻璃纱、牛皮纸、塑料薄膜等。这些板被认为不符合质量要求，在生产线终端检查时被弃去，或者甚至被不满意的顾客所退回。

当生产矿棉时，有不同的技术可将不同来源的废料循环使用。这些技术不同之处在于加废料时的生产时刻。

矿棉生产方法可归并成两类，即玻璃棉生产方法与所述的“岩石”棉生产方法。在第一种方法中，构成玻璃组合物的原料，主要是氧化物混合物，在炉中在控制非常好的条件下进行加热，然后将熔融玻璃化物质加到离心机，例如在EP-B-0 091 866专利中描述的离心机，生成单根纤维。一般以完全不同的方式加工用于生产岩石棉的熔融玻璃化物质。这些原料(各种不同的岩石，如玄武岩或铁熔渣)由冲天炉(cubilot)顶部随碳氢燃料(碳)一起同时加入。它们下降时，熔融并均化。在下部，回收熔融玻璃化物质。将该物质加到成纤机，例如在EP-A-0 059 152专利申请中描述的所述“外离心”成纤机。这种机器也生产单根无机纤维。

最常用的加入废料的方法是在单根纤维通过树脂结合成垫时进行的。在上面指出的第二种方法中，该方法一般使用唯一一种纤维源，这些废料呈薄片状，注入到接受罩(hotte de reception)中，这些薄片与传送带上的新纤维同时被抽吸，而传送带是一种生产最前面垫的打了孔的传送带。在其他的方法中，使用串联的多个生产纤维设备，应用了两种技术，即或者在两个生产纤维头之间的传送带上面加入薄片状废料，或者根据FR2 559 793专利中描述的技术，直接加入到一个或多个接受罩中。

可能将待循环物质再加入矿棉生产线的接受罩中的量是可变的；其量主要取决于所生产产品与待循环产品的各自密度。其量还取决于期待生产这种产品的市场。无论如何，可以加入的量太少，不能吸纳全部希望能够再循环的废料，甚至仅仅基于无机纤维的废料。

一种另外的实施再循环废料的技术是将这些废料加入原料之中。这些技术按照所涉及的是玻璃炉(玻璃棉)还是冲天炉(cubilot)(石棉)而有不同。在第一种情况下，将这些废料原样加入原料之中。这种炉子一般是电炉，其电炉整个表面覆盖粉状原料。FR2 199 856专利申请特别提出了加入硫酸盐或硝酸盐，补偿因燃烧有机物质所产生的还原作用。事实上，已知将矿棉与它们的粘合剂一起加入熔融玻璃化物质槽中严重地干扰了玻璃生产，会产生泡沫、渣皮，它们严重阻碍并干扰成纤操作。

专利US-A-4 422 862提出处理在原料表面上的玻璃废料，以便炉子的气体可使粘合剂燃烧。这种灵巧技术不是非常可信的，因为粉状原料覆盖物是不均匀的，哪里覆盖物薄，哪里就不均匀，哪里也就更缺少覆盖物，这些废料立刻掉落在该炉中，就有所述的缺陷；在生产玻璃时，人们观察到一种不可控制干扰，这是一种难以处理的化学反应。另一方面，当原料覆盖物很厚时，它使其上沉积的废料严重隔热，因此不能保证粘合剂燃烧。

在生产用于制造岩石棉的熔融玻璃化物质时使用的冲天炉(cubilot)中，通常加入粉状原料的方式是首先将其成型为小砖块状。这种技术还用于将从冲天炉(cubilot)排放烟中回收的粉状废物循环，这种技术还用于循环使用以无机纤维为主要成分的废料。生产小砖块是一种相当昂贵的技术，因此人们试图将这种技术限制用于唯一一种可使用技术中。使用一种能够直接循环废料，而不需要如制小砖之类的称之补充中间操作的技术。

还有一种最新的再循环纤维废料的技术，可将这种技术与把废料再加入原料中相结合，这关系到所述的OXYMELT技术。该技术是使用以无机纤维为主要成分的残余物，如像一般的煅烧，将其残余物制成应与原料合并的玻璃。在氧气中烧掉废料中的粘合剂和其他有机残余物，然后借助燃烧器熔化纤维物质。在冷却后，可将得到的玻璃加到其他的原料中，再循环。这种操作的能量平衡是不利的，因为只得到应再熔化的冷玻璃。

在用冲天炉(cubilot)生产石棉时，还有一种在生产玻璃时产生废料的再循环方法。该方法涉及将废料再加到冲天炉(cubilot)的下部的燃烧器内。正是在这个地方加入燃烧气，其燃烧气与碳化合，结果提供了熔化这些岩石的热量。专利申请EP-A-0 611 212描述了这样一种方法，将废料制成粉末，使之仅通过重力加到冲天炉(cubilot)“风箱”与冲天炉(cubilot)内部相连接的管道中。但是，这种非常有效的方法需要预备废料，因为它们应该制成非常小的碎片，以便很容易将它们加到较小截面的管道中。

本发明的任务是取代上述废料再循环方法，提出一种比较简单、比较经济的方法，该方法能够使大量废料再循环。

本发明提出一种在生产矿棉设备中再循环废料的方法，上述矿棉是在一种设备中采用熔融玻璃化材料的成纤技术得到的，该设备包括至少一根所述玻璃化材料输送管道，其中废料是由挥发性或可燃烧的物质或熔点至多等于矿棉熔点的物质构成的，这些物质是碎片，并将这些碎片加入输送管道中。

在生产场所(炉子或冲天炉(cubilot))与成纤机之间有熔融玻璃化物质通道的任何地方，本发明的方法都可提供有关废料，具体是以矿棉为主要成分的废料的再循环问题的简洁解决方案。

优选地，将废料加到管道中的玻璃化物质温度为至少1000℃的区域。

同样地，废料碎片尺寸最大为10厘米，有利地，再循环废料的重量比是约4％。

可看到实施本发明的条件是非常有利的，利于实施。

本发明还提出了实施本发明方法的设备，该设备包括安装在管道上游的罩，该罩配置了一种将压力隔开的加料系统。

在一种方案中，该加料系统使用废料本身以便将压力隔开，在另外一种方案中，该系统包括一个减压室(sas)，尤其是配置节流阀(registre)的减压室。

有利地，本发明的设备包括安装在管道上的烟道。

可看到设备元件特别简单，运转简单并易于使用。

通过唯一的附图与说明可以了解本发明的运行情况与所有的优点。

该图简要地示出了用于生产无机纤维的玻璃炉前部。

本发明说明书中提到的炉子，由采用熔融原料成纤技术生产得到的矿棉设备部分构成，事实上，这样一种设备在生产垫时或以后使用它们时立刻产生含有待循环的无机纤维的废料，而有前部的玻璃炉，这种炉子例如用于生产玻璃瓶，同样能够配置本发明的设备以实施该方法。

图的前部1，也称之输送管道或加料器，用于从熔化原料的炉3输送熔融玻璃材料2，并生产玻璃，直到成型机，如成纤机，得到终产品，具体是纤维垫。

在输送管道中，熔融玻璃材料的温度不是处处相同。在生产玻璃棉的情况下，在管道头，该温度高于1200℃，而在下游，该温度一般低约200℃。为了保持这些温度，按照这些设备与对其进行拉制，可能需要补充热能，任选地采用火焰，但一般地借助插在熔融玻璃中的电极由焦耳效应补充热能。

为了进行废料再循环试验，修改输送管道。在上游，靠近炉出口，在熔融玻璃2表面11上的管道拱顶中开一个50×50厘米的口4。首先，这个开口简单地用耐火砖制成的竖立管道5延伸，其管道仍是开口的，并构成了罩的出口。

正是通过管道5在不同的条件下加入废料，基本上是垫纤维废料。

首先，从加入TELSTAR类玻璃棉垫(一种ISOVER SAINT-GOBAIN产品)拉下的碎片开始。这些碎片最大尺寸至多为10厘米。第一个试验是让碎片进入该管道中，未能让其通过管道5：强烈向上的热气流阻止碎片降落。

在第二个试验中，在由开口4加入与前面相同的碎片之前，用水润湿这些碎片。这次，装填的碎片没有向后退。由管道壁上开的孔观察它们的状态，可看到在这些碎片靠近玻璃浴时，它们燃烧，它们漂浮在玻璃浴上继续燃烧，然后逐渐地消逝，被稀释在熔融玻璃浴中。尽管这带来外来物质，但可采用TEL技术(与专利EP-B-0 091 866技术相同)很自然地进行玻璃成纤，而没有任何干扰。

在改进熔制设备之后进行第二个试验。在罩的进口装一个减压室，以便构建成将压力隔开的加料系统。将减压室6安装在管道5中。减压室由管道壁与两个叠置的节流阀7、8构成，节流阀可以关闭该开口。该设备的使用原则是节流阀7或8中总是有一个关闭。因此可间断地加入废料物料。

这些操作以下述方式进行：下面节流阀7关闭时，从上加入废料碎片以便构成物料9。这时关闭上面的节流阀8，借助下面节流阀7开口抽走物料。

借助这种设备，上升气流被抑制，无论废料的密度如何，加入任何废料都是可能的。

上述设备能够加入任何性质的废料，因此能够进行系统试验。可观察到：

·有可能“消化”非常不同性质的废料，

·干废料或湿废料同样都可消纳，

·可以控制大量废料而不会干扰生产线下游，即在成纤点没有看到干扰。尤其是将废料加入接近炉子的玻璃浴中时，观察到的氧化还原问题在这里已不存在。

在试验结束时，对设备进行了两种改动，一方面安装烟道，另一方面安装起泡器。

图上绘出的烟道10的作用是抽出物料含有的有机物质，具体是无机纤维粘合剂或无机纤维浸润剂在加热和/或燃烧时产生的气体。一般用耐火砖砌筑的烟道通到处理烟的设备中。这些烟没有危害时就可将其排放到大气中。

当使用湿的废料时，在输送管道上安装的其他附件证明是有效的。事实上，观察到废料在玻璃槽中下降比较快，因此它们改变了熔融玻璃流。在管道端回收块状玻璃时，发现若加入湿的废料，不能得到很均匀的玻璃。玻璃出现条纹，不同区域折射率不同。这些不均匀性可能导致构成垫的各个玻璃纤维质量不一致。通过使用一种起泡器(该图上未绘出)可使玻璃浴重新匀化。为此使用耐熔金属管，例如铂管，这种管子从上往下插入玻璃槽中，通过它吹入气体。起泡使整个液体玻璃运动而达到均化。

在矿棉废料的情况下，如果废料被润湿，使用起泡器一般才是必需的。

使用了与该图减压室不同的另一种加废料系统，而该图减压室有两个节流阀7、8。它涉及有水平轴的阿基米德螺杆。这种设备是文件EP-A-0 611 212多种设备中的一种设备。该文件中的技术是待加入产品本身就可将压力隔开，即它们呈致密块状，这就构成了支持在上游与在下游两种环境之间的压力差的塞。其轴基本水平的阿基米德螺杆是完全可用于纤维废料的。还是在EP-A-0 611 212中所描述的，使用有振动器的垂直设备，由于待加入碎片密度低而比较棘手。

上述刚刚描述的不同技术方案的设备被用来确定本发明方法的范围。

首先改变再循环产品的性质，这些产品主要是玻璃棉、岩石棉、通过离心所得到的任何两种，或玻璃纱，其玻璃纱的纤维从拉丝模出来，还用粘合剂制成一定结构。所有这些产品都可以采用本发明的方法很容易再循环。

然后，增加所加入纤维废料的量(自循环)。在长的时间内(几小时)，能够达到甚至超过4％的比率，即管道输出熔融玻璃量是每天为80-85吨，加入玻璃棉废料比率为140公斤/小时，这是以连续方式计的。没有观察到对所得到玻璃棉的质量有任何影响。在这些试验期间，这些废料是从TELSTAR玻璃棉垫得到的碎片。它们的组成是93％玻璃与7％有机粘合剂。

该方法的范围是“待消化”玻璃的量。这就是说即使这些废料例如被润湿，其范围是被加入到熔融玻璃中的玻璃比率范围。产品中含有的水在这个范围不起任何作用。

前面描述的设备使得有可能进行能量平衡。为了根据加入废料的性质能够调节供给前部的热量，以便在同样的温度下总是有玻璃产出，这些能量平衡是有用的。

在矿棉废料中含有的机物质，主要是粘合剂，在它们燃烧时往环境里放出热量。相反地，为了熔化纤维玻璃，并将其温度升到前部熔融玻璃温度，应该供给能量。在另一方面，应该将水加热，然后蒸发掉。试验期间计算与鉴定表明，干玻璃棉的平衡是中性的，既不提供也不消耗能量；玻璃纱的平衡是正的，它提供的能量比消耗的能量多(每吨废料为800千瓦时)，而与此相反，湿的玻璃棉消耗能量(每吨废料约100千瓦时)。

在输送管道中再加入石棉或玻璃纱废料的经济平衡，在与其他技术相比时，也是很有用的。可以看到，这里能量平衡或者是中性的，或者是非常正的，或许稍微负的。其他的成本或者与其他方法的成本(粉碎与搬运装卸)相同，或者没有。

仅仅在接受时再加入单一纤维的方法具有类似的平衡。在原料中再加入的方法，如所提到的，需要用如硫酸盐或硝酸盐之类的氧化剂补偿还原剂(粘合剂)带来的东西，这不无成本的。

使用冲天炉(cubilot)，生产砖是一种昂贵的操作，这往往在生产地之外的地方进行。

OXYMELT技术提供冷玻璃产品，为了再加热与熔化该玻璃，必需消耗热量。

前面的说明都集中在有前部的玻璃炉，它通到成纤机，如具体在EP-B-0 091 866中描述的TEL方法的成纤机，但所有所述的这些也都可用于其他矿棉生产技术中，例如像使用冲天炉(cubilot)与石棉外离心的技术，如具体在EP-B-0 059 152专利中所描述的技术，只要在到达成纤机之前将熔融玻璃通过管道。例如在专利申请FR2572 390中描述了这样一种管道。

Claims (10)

1、一种在生产矿棉(laine minérale)设备中再循环废料的方法，上述矿棉是在一种设备中采用熔融玻璃化材料的成纤技术得到的，该设备包括至少一根所述玻璃化材料输送管道，其特征在于废料是由挥发性或可燃烧的物质或熔点至多等于矿棉熔点的物质构成的，其特征还在于这些物质是碎片，其特征还在于将这些碎片加入输送管道中。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于废料是以矿棉为主要成分的。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将废料加到管道中玻璃化物质的温度为至少1000℃的区域。

4、根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于废料碎片最大尺寸是10厘米。

5、根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于再利用废料的重量比例是约4％。

6、实施上述权利要求中任一权利要求所述方法的设备，其特征在于该设备包括在管道上游部分所安装的罩，其特征还在于该设备还配置了隔开压力的加料系统。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于它包括安装一个在管道上的烟道。

8、根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于加料系统包括减压室，具体地是配置节流阀的减压室。

9、根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于加料系统使用废料本身以便将压力隔开。

10、根据权利要求6-9中任一权利要求所述的设备，其特征在于它配置了至少一个起泡器。

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