礦棉是一種利用冶金渣為主要原料生產(chǎn)的人造纖維，生產(chǎn)工藝包括：將已經(jīng)熔化的熱渣液調(diào)整成分使之達(dá)到相應(yīng)要求，而后熱渣液經(jīng)過(guò)離心機(jī)高速拋甩出纖維，纖維經(jīng)收集、整理和固化得到礦棉板、氈等產(chǎn)品。
熱渣液通常采用沖天爐將冷態(tài)冶金渣、焦炭及其它輔料熔化獲得。考慮到循環(huán)經(jīng)濟(jì)能源和資源的有效利用，越來(lái)越多的人想到了利用冶金過(guò)程形成的副產(chǎn)物熱渣液直接制棉。這樣可同時(shí)利用了副產(chǎn)物渣和熱能兩種資源。在利用冶煉熱渣液直接制棉生產(chǎn)線中，熱渣液保溫爐是非常關(guān)鍵的設(shè)備。
熱渣液保溫爐在制棉過(guò)程中的作用：①正常制纖維。冶金副產(chǎn)物熱渣液由于出爐和運(yùn)輸?shù)仍蜻M(jìn)入保溫爐時(shí)溫度一般都低于制纖維所需值；②調(diào)整成分。根據(jù)不同產(chǎn)品要求，如外墻保溫絕熱用板與制天花板的粒狀棉酸度系數(shù)不同，需要調(diào)整渣成分。完成上述兩項(xiàng)任務(wù)均需要熱能來(lái)升溫保溫。
1、目前熱熔渣保溫爐爐襯存在的不足目前直接利用冶金熱渣液直接制棉在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)。多家企業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化前期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鳳毛麟角。實(shí)踐中熱渣液保溫爐運(yùn)行效果均不理想，主要是爐襯消耗快、爐齡短。多則數(shù)10d，少則6~7d，影響了整條制棉生產(chǎn)線的效率和效益。
熱熔渣保溫爐的工作流程如下：每隔一個(gè)固定的時(shí)間周期，如2~4h從進(jìn)渣口流入熱渣液，與此同時(shí)放渣口以某個(gè)特定的量持續(xù)不斷地流出。保溫爐內(nèi)的渣液面隨著流出時(shí)間不斷降低，當(dāng)降至某個(gè)位置時(shí)又有新渣液補(bǔ)入。
簡(jiǎn)而言之，在生產(chǎn)過(guò)程中，流入的渣液是間斷的，流出的渣液是連續(xù)的。其工藝流程對(duì)保溫爐爐襯造成損傷：①機(jī)械損傷：頻繁狀態(tài)的新渣液補(bǔ)充對(duì)爐襯造成強(qiáng)烈的沖刷；②熱損傷：當(dāng)新渣液補(bǔ)滿時(shí)爐襯溫度升高，當(dāng)渣液放空時(shí)爐襯溫度降低，熱脹冷縮使?fàn)t襯產(chǎn)生熱震而損傷；③化學(xué)浸蝕：一方面熱熔渣或多或少地與爐襯發(fā)生反應(yīng)；另一方面當(dāng)渣液放空時(shí)爐襯暴露在空氣中某些材料如炭磚會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)而損耗。
2、解決問(wèn)題的思路根據(jù)上述問(wèn)題，提出爐壁掛渣、爐底保溫的思路。爐壁掛渣：在保溫爐筒體部分，從爐襯內(nèi)壁至爐殼水套夾層間形成一定的溫度梯度，這個(gè)溫度梯度在爐襯內(nèi)壁形成一層渣保護(hù)層，對(duì)爐襯取到有效地保護(hù)。爐底保溫：由于保溫爐底部爐襯始終處于渣層覆蓋，受損傷的幾率和程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于側(cè)壁，再加之處于盡量減少熱能損失的考慮。因此，保溫爐底部爐襯只要確保不發(fā)生泄漏即可。
3、實(shí)施方案圖片
流過(guò)水套的冷卻水作為載體帶走從爐襯傳出的熱能，炭磚具有耐高溫和熱傳導(dǎo)性好的優(yōu)點(diǎn)但抗氧化能力差；粘土磚主要成分是二氧化硅屬于酸性耐火材料，抗氧化能力強(qiáng)并且與熱熔渣幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)但耐高溫性能弱和熱傳導(dǎo)性能差。
理想的狀態(tài)是：當(dāng)熱渣液注滿保溫爐時(shí)，在爐襯粘土磚內(nèi)壁形成一層渣保護(hù)層，合適的溫度梯度使渣層保持一定的厚度來(lái)保護(hù)爐襯。粘土磚在爐襯中取的作用是犧牲層，即便粘土磚層上沒(méi)有形成很好的渣保護(hù)層，由于其抗氧化性和與熱熔渣不發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)也可使?fàn)t襯具有一定的使用壽命期。當(dāng)粘土磚層消耗到一定程度時(shí)可以重新砌新磚來(lái)更換。
保溫爐底部爐襯始終處于渣層覆蓋，采用炭磚不會(huì)被氧化并且在無(wú)氧下炭磚具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。炭磚下面是高鋁磚，高鋁磚具有耐高溫和保溫性好的特點(diǎn)，能夠確保爐底不會(huì)發(fā)生泄漏同時(shí)又不使底部爐襯散熱過(guò)多。
不同材料之間粘接采用的材料不同。保溫爐底部鋼殼與高鋁磚之間采用高鋁澆注料；保溫爐筒體鋼殼與炭磚之間采用炭質(zhì)搗打料；炭磚與粘土磚之間采用炭質(zhì)搗打料，確保分別獲得良好的傳熱性能和保溫性能。