ПЕЧЬ ДЛЯ ВАРКИ СТЕКЛА Российский патент 1995 года по МПК C03B5/00 

Изобретение относится к производству волокон, а именно к устройству для изготовления волокон из горных пород, и может быть использовано при производстве волокон для строительства, машиностроения и других областей техники.

Известно устройство для изготовления волокон из горных пород, которое содержит плавильную печь, зону выработки и фильеры. В плавильную печь, где происходит плавление, с помощью загрузочного устройства подают дробленую горную породу. Из печи расплав подают в зону выработки фидер. Затем с помощью фильер проводят формование волокна. В таком устройстве отношение площади зоны плавления к площади зоны выработки обычно составляет 0,45-0,55.

Такое устройство позволяет получать непрерывное волокно из минерального сырья. Однако в связи с особенностями химического состава горных пород и низкой теплопроводностью их расплавов использование известных для производства стекловолокон отношений площади зоны плавления к площади зоны выработки приводит к тому, что при непрерывном процессе получения волокон расплав не успевает гомогенизоваться в зоне плавления и поступает в зону выработки со значительным содержанием кристаллической фазы. Это приводит к нарушению процесса формования волокон в фильерном сосуде, увеличению обрывности волокон, а следовательно, снижению производительности устройства и не позволяет получать волокна высокого качества.

Задача изобретения выбрать такое соотношение площадей ванны и зоны выработки в устройстве для изготовления волокон из горных пород, чтобы обеспечить быстрое получение полностью гомогенизированного расплава горной породы.

Это достигается тем, что в печи для варки стекла преимущественно для изготовления волокон из горных пород, включающей варочный и выработочный бассейны, площадь варочного бассейна составляет 0,6-1,3 площади выработочного бассейна.

Устройство обеспечивает при оптимальном расходе энергоносителей и оптимальной температуре расплава горных пород стабильное формование волокон за счет поступления в зону формования полностью гомогенизированного равномерного расплава и позволяет повысить производительность, так как полностью гомогенизированный расплав не имеет кристаллических включений и исключает обрыв волокна в момент его вытягивания.

Необходимо отметить, что глубина ванны для плавления горных пород обычно составляет около 0,3 м. Такая небольшая глубина варочной части обусловлена меньшей теплопроводностью расплава горной породы и значительными колебаниями химического состава исходного сырья.

Известно, что горные породы характеризуются тем, что в процессе их образования из расплавленной магмы не остается отдельных частей минералов-окислов, а получаются их соединения, например альбит NaAlSi₃O₈, апортит CaAl₂Si₃O₈, диоксид Ca(MgFeSi₂O₆), оливин (MgFe)₂SiO₄, авгит Ca(MgFe)(Si₂O₆) и другие. Эти соединения при плавлении в процессе получения гомогенизированного расплава переходят по отдельности из одной фазы в другую. Поэтому процесс плавления горной породы можно рассматривать как гетерогенную систему, состоящую из нескольких физически однородных, различающихся между собой тел (кристалл, стекло).

Из этого следует, что в случае выбора отношения площади ванны к площади зоны выработки менее 0,6 при непрерывном процессе получения волокон из горных пород возможно попадание кристаллических включений из зоны плавления в зону выработки, что вызывает нарушения в процессе формования волокон фильерами и приводит к обрывности волокон. Если указанное отношение более 1,3, то увеличивается удельный расход энергоносителей при снижении производительности печей, так как при таком отношении увеличивается площадь ванны относительно площади зоны выработки. Однако производительность установки определяется именно площадью зоны выработки, т.е. при той же выработке объем загружаемой породы увеличивается, а следовательно, увеличиваются удельные энергозатраты на получение расплава в ванном объеме. Такие энергозатраты являются лишними, так как они не приводят к увеличению производительности и не влияют на качество расплава, поступающего в зону выработки, а следовательно, и на качество получаемого волокна.

На чертеже изображена предлагаемая печь.

Печь для варки стекла содержит ванну 1 для получения расплава 2, изготовленную из огнеупорного материала с отверстием 3 для загрузки горных пород. Ванна 1 сообщена каналом с зоной 4 выработки, которая выполнена в виде емкости из огнеупорного материала. Дно зоны 4 выработки имеет отверстия, в которых установлены струйные питатели 5, через которые зона 4 выработки сообщена с формирователем волокон. Формирователь волокон может быть выполнен, например, в виде фильерного сосуда 6 и наматывающего устройства 7. В таком устройстве расплав горных пород обогревается с помощью газовых горелок, установленных над ванной и зоной выработки (не показано). Струйный питатель и фильерный сосуд обогревают за счет нагрева при прохождении электрического тока.

Печь работает следующим образом.

В ванну 1 загружают через отверстие 3 кусковую горную породу базальт с размерами частиц 20-40 мм.

Базальт расплавляют при температуре 1450^оС. Площадь ванны 1 составляет 2,4 м². После получения гомогенизированного расплава 2 в ванне 1 он поступает в зону 4 выработки, площадь которой составляет 3,44 м². Через струйные питатели 5, установленные в отверстиях донной части зоны 4 выработки, расплав 2 поступает в фильерные сосуды 6, а затем через отверстия в фильерных сосудах 6 сформированное волокно 8 вытягивают с помощью барабана наматывающего устройства 7. Удельный расход природного газа составляет 2,5 тыс.м³/т для получения 1 т волокна, а производительность до 150 кг волокна в сутки.

Для обоснования диапазона отношения площади ванны 1 к площади зоны 4 выработки были проведены эксперименты для различных площадей. В таблице приведены сравнительные данные для различных вариантов устройства.

Из приведенных в таблице данных следует, что выбранный диапазон отношения от 0,6 до 1,3 является оптимальным. При этом в зоне 4 выработки отсутствует кристаллическая фаза породы, производительность высока, а удельный расход газа минимален.

В приведенные выше варианты выполнения устройства могут быть внесены изменения, не выходящие, однако, за пределы существа настоящего изобретения, а именно устройство формирования волокна может быть выполнено различным образом, например в виде фильерной пластины с отверстиями, которая присоединяется непосредственно к отверстию в дне зоны выработки.

Сущность изобретения: печь для варки стекла для изготовления волокон из горных пород включает варочный и выработочный бассейны. Площадь варочного бассейна составляет 0,6 - 1,3 площади выработочного бассейна. 1 ил., 1 табл.

ПЕЧЬ ДЛЯ ВАРКИ СТЕКЛА, преимущественно для изготовления волокон из горных пород, включающая варочный и выработочный бассейны, отличающаяся тем, что площадь варочного бассейна составляет 0,6 1,3 площади выработочного бассейна.