高爐渣是高爐煉鐵的主要副產(chǎn)物，約占鐵水產(chǎn)量的30%左右。剛出爐的高爐熔渣溫度在1400°C以上，噸渣顯熱相當(dāng)于57kg標(biāo)煤。高爐渣的處理目前仍以水淬工藝為主，產(chǎn)品為水渣或礦渣微粉，熔渣顯熱完全未被利用;以回收高爐渣余熱為主要目的干法粒化工藝仍沒有推廣應(yīng)用。
礦棉是一種優(yōu)良的節(jié)能保溫材料，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)保溫、隔熱、隔音、建筑節(jié)能及裝飾等領(lǐng)域。近年來建筑節(jié)能、建筑防火、建筑隔音降噪已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，具備防火吸音功能的礦棉制品越來越受到人們重視，市場(chǎng)需求快速提升。
常規(guī)礦棉生產(chǎn)主要采用沖天爐工藝，不但能耗高，而且污染大，是國家明令嚴(yán)格限制和淘汰的技術(shù)。利用高爐溶渣直接生產(chǎn)礦棉工藝所需熱量的80%可來自熔渣的顯熱，能耗約為沖天爐工藝的30%，產(chǎn)品成本只有沖天爐礦棉制品的60%~80%，高爐渣的出棉率在70%以上，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
采用高爐熔渣生產(chǎn)礦棉技術(shù)，因限于技術(shù)瓶頸和行業(yè)界面等因素，國際上只有日本的JFE等3家企業(yè)的4條生產(chǎn)線采用了高爐液態(tài)渣通過電熔直接制棉，產(chǎn)量約占日本巖礦棉總產(chǎn)量的40%。最近幾年國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅猛，但作為一項(xiàng)跨行業(yè)的交叉技術(shù)，實(shí)際進(jìn)展不盡如人意，僅有江蘇江陰天寶公司依托蘇州鋼廠進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，隨著蘇鋼小高爐的關(guān)閉，目前該試驗(yàn)裝置也已拆除。太鋼于2013年引進(jìn)日本的雙聯(lián)爐法高爐恪渣制棉技術(shù)，但因設(shè)備調(diào)試及產(chǎn)品質(zhì)量等原因，至今未成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
礦棉生產(chǎn)對(duì)熔體有如下要求：①成分必須在礦棉形成區(qū)內(nèi)，可在一定的溫度范圍內(nèi)(通常1400~1500℃)熔化，并且在相應(yīng)溫度下粘度較低;②在礦棉成纖溫度附近培體粘度變化幅度小;③在礦棉工藝溫度范圍內(nèi)不易析晶;④生成的礦棉性能達(dá)到要求;⑤溶體成分均勻，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;⑥盡量減少消耗與排放，降低生產(chǎn)成本，利于保護(hù)環(huán)境。
高爐渣酸度系數(shù)較低，不能直接用來生產(chǎn)礦棉，必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)試驗(yàn)在300kg感應(yīng)爐上進(jìn)行。以髙爐渣為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同酸度系數(shù)，計(jì)算硅砂加入量，并測(cè)定調(diào)質(zhì)后不同酸度系數(shù)的熔渣粘度，為制棉工藝熔體成分的選擇提供依據(jù)。
試驗(yàn)表明，桂砂加入到高爐熔渣中，在充分補(bǔ)熱和攪拌條件下，能夠得到混合均勻的恪體，不同酸度系數(shù)的熔渣粘度見圖1。
圖1 不同酸度系數(shù)的熔渣粘度
圖1表明，熔渣的粘度都隨溫度的升高逐步降低，但變化的斜率不同：酸度系數(shù)較低時(shí)，粘度曲線較平滑，特別是1390℃以上時(shí)，熔體粘度隨溫度升高的變化很小，說明熔渣的粘度對(duì)溫度的變化不敏感，有較寬的溫度適應(yīng)范圍;隨著酸度系數(shù)的提高，熔體粘度曲線的斜率增大，溫度的稍微波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致溶體粘度較大的變化，曲線變得較陡峭;在相同溫度條件下，酸度系數(shù)越大粘度越高。
低酸度系數(shù)小于1.44時(shí)，溫度控制在1400°C左右就能獲得粘度在2.0pa.s以下的熔體，滿足制棉工藝的需要，而高酸度系數(shù)的熔體就必須加熱到較高的溫度才得到較好的流動(dòng)性。
一般來說，酸度系數(shù)越高，礦棉的化學(xué)耐久性越好。但酸度系數(shù)過高時(shí)，爐料難以溶化。為充分發(fā)揮高爐熔渣生產(chǎn)礦棉的成本優(yōu)勢(shì)，礦棉的酸度系數(shù)控制在1.4以內(nèi)，若生產(chǎn)更高酸度系數(shù)的礦棉產(chǎn)品，爐渣調(diào)質(zhì)時(shí)需要添加更多的輔料，熔制系統(tǒng)能耗更高，成產(chǎn)成本也就越高。因此酸度系數(shù)控制在1.2~1.4，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異且成本低。