СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ СИЛИКАТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C03B5/10 

Изобретение относится к производству строительных материалов путем плавки шихты в расплаве и может быть использовано в стекольной, химической и металлургической промышленности при обработке материалов в расплаве.

Известны способ и устройство для получения стекла в расплавленном состоянии методом быстрой очистки вспениванием. Для получения сырой стекломассы предназначенной для очистки вспениванием, готовят однородную смесь твердых стеклующихся продуктов и расплава, нагревают смесь, подводя тепло непосредственно к смеси. Устройство для осуществления способа представляет собой многокамерную печь, состоящую из камер загрузки, расплавления, вспенивания и отстоя.

Устройство может быть использовано для получения стеклообразных материалов с низкой вязкостью или материалов, не предъявляющих высоких требований с точки зрения очистки. Для известных способа и устройства характерны низкая производительность, относительно высокие энергозатраты, значительные потери тепла и высокие капитальные затраты.

Более производительным является способ получения стеклокристаллических изделий, включающий загрузку шихты, ее расплавление с помощью источника тепла, отстаивание расплава и его продувку струей газа, подаваемого под уровень расплава через дутьевые устройства, установленные в днище. Струя газа перемешивает расплав и переносит тепло к расплаву, что вызывает полное или частичное осветление. Устройство для осуществления способа содержит загрузочное, плавильное устройство с нагревателем и плавильное устройство с дутьевыми устройствами, размещенными в его днище, и выпускным приспособлением для выпуска расплавленного материала.

Известные способ и устройство характеризуются относительно низкой производительностью и значительными капитальными затратами, вызываемыми громоздкостью оборудования.

Цель предлагаемого изобретения создание способа и устройства для получения силикатных строительных материалов.

Способ включает загрузку шихтовых материалов в конвертер, расплавление их за счет продувания расплава теплосодержащим газом и обработку расплава до технологических параметров продуваемым газом с последующим выпуском продуктов плавки. Устройство содержит камеру с приспособлениями для загрузки шихты на поверхность расплава и выпуска продуктов плавки. Устройство снабжено приспособлениями для подачи теплосодержащего газа в расплав, представляющими собой короб, размещенный на боковой стене камеры для плавления, имеющий переменное сечение по длине и отверстия в боковой стене.

Способ обеспечивает более высокую производительность, чем известные, однако конструкция приспособления для подачи в расплав теплосодержащего газа не позволяет подавать газ с необходимыми параметрами. Продувка расплава газом осуществляется в пузырьковом режиме, для которого характерны низкие значения коэффициентов тепломассообмена, плохое перемешивание всей массы расплава, длительность обработки и низкая эффективность использования производственных площадей, а также энергоносителей. Кроме того, загрузка шихтовых материалов на поверхность расплава приводит к значительному брызгообразованию из-за всплесков расплава и повышенного пылевыноса из рабочего объема плавильной камеры устройства.

Цель изобретения повышение удельной производительности и снижение капитальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что способ непрерывного получения расплавленных строительных материалов путем загрузки шихты в камеру плавления, нагрева и плавления подводом теплоносителя в расплав и выпуска продуктов плавки, предусматривает загрузку шихты в расплав, использование в качестве теплоносителя топливовоздушной смеси, подачу ее отдельными струями на глубину, равную 10-15 диаметрам струи на входе в расплав. Суммарный расход смеси определяют из соотношения
Q /4-10/nd² где n количество струй, d диаметр струи на входе в расплав, м; ρ_р плотность расплава, кг/м³; ρ_г плотность топливовоздушной смеси, кг/м³.

Цель достигается также тем, что расстояние между струями топливовоздушной смеси составляет 9-25 диаметров струи на входе в расплав, а также тем, что выпуск продуктов плавки производят при достижении уровня расплава, определяемого из соотношения h 1,667h_o, где h_о расстояние от оси струи до уровня расплава в отсутствие продувки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке, содержащей плавильную камеру с дутьевыми устройствами, устройства для загрузки шихты и выпуска продуктов плавки, дутьевые устройства размещены на продольных стенах камеры, расстояние между их осями составляет 9-25 устройства, а расстояние до подина камеры не менее 2,5 диаметров выходного сечения дутьевого устройства, нижняя кромка загрузочного устройства размещена на одной из стен камеры на расстоянии 12-16 диаметров выходного сечения дутьевого устройства, а нижняя кромка сливного отверстия устройства для выпуска продуктов плавки размещена на уровне не менее 16,67 диаметров выходного сечения дутьевого устройства от его оси. Кроме того, дутьевые устройства на противоположных стенах размещены соосно или в шахматном порядке.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А фиг.1.

Установка содержит плавильную камеру 1, в продольных стенах которой выполнены отверстия для дутьевых устройств 2, подающих в расплав топливовоздушную смесь. Дутьевые устройства могут быть установлены как соосно, так и в шахматном порядке относительно дутьевых устройств, установленных на противоположной стене плавильной камеры. Оси дутьевых устройств размещены от подины на расстоянии не менее 2,5 диаметров выходного сечения дутьевого устройства. На высоте 12-16 диаметров выходного сечения дутьевого устройства от уровня размещения дутьевых устройств находится нижняя кромка отверстий загрузочного устройства, установленного на одной из стен плавильной камеры. Устройство снабжено приспособлением для выпуска продуктов плавки 4, в котором выполнено сливное отверстие 5. Плавильная камера сообщается с устройством для выпуска плавки с помощью перетока 6. Нижняя кромка сливного отверстия 5 размещена от уровня размещения дутьевых устройств 2 на расстоянии не менее 16,67 диаметров выходного сечения дутьевого устройства, а дутьевые устройства размещены на расстоянии одно от другого на каждой из продольных стен от 9 до 25 диаметров выходного сечения дутьевого устройства. В камере предусмотрен газоход 7.

Установка работает следующим образом. В плавильную камеру через загрузочные отверстия загружают шихту, которая, попадая в расплав, начинает расплавляться. Через дутьевые устройства в плавильную камеру подают топливовоздушную смесь, которая, сгорая в объеме расплава, нагревает его. Продукты сгорания топливовоздушной смеси интенсивно барботируют расплав, в котором протекают окислительно-восстановительные реакции, и покидают его через газоотводящий тракт.

При барботаже расплав увеличивается в объеме и при достижении его уровня, равного не менее 16,67 диаметров выходного сечения дутьевого устройства, сливается через сливное отверстие устройства для выпуска продуктов плавки.

Пример осуществления способа непрерывного получения расплавленных силикатных строительных материалов. Предварительно расплавленную шихту, представляющую собой смесь следующего состава, мас. CaO 40-70; SiO₂ 20-34; MgO 0,3-5; Fe, Fe₂O₃ остальное, заливают в плавильную камеру до уровня над осью отверстий дутьевых устройств, равного 0,6 м. Диаметр выходного сечения отверстия дутьевого устройства равен 0,05 м. Расплав продувают топливовоздушной смесью, которую подают в виде отдельных струй. Скорость истечения топливовоздушной смеси поддерживают равной 314 м/с.В расплав загружают твердую шихту приведенного выше состава. Температура расплава в процессе продувки поддерживается на уровне не ниже 1350^оС. Топливовоздушную смесь подают отдельными струями. Межосевое расстояние струй составляет 22,36 диаметров выходного сечения отверстия дутьевого устройства, или 1,11 м. Количество дутьевых устройств, размещенных по обеим продольным стенам плавильной камеры 6. Нижняя кромка загрузочного отверстия размещена по вертикали от оси дутьевых устройств на расстоянии 0,8 м. При достижении уровня расплава, равного 1 м, продукты плавки сливают через сливное отверстие.

В таблице приведены результаты плавок.

Высокие технико-экономические показатели способа непрерывного получения расплавленных строительных материалов обеспечиваются технологической эффективностью, компактностью и простотой конструкции, являющихся следствием локализации зон технологического процесса и теплогенерации в самом расплаве при определенных параметрах.

Сущность изобретения: способ непрерывного получения расплавленных силикатных строительных материалов включает загрузку шихты, нагрев и плавление подводом теплоносителя в расплав и выпуск продуктов плавки. Шихту загружают в расплав. В качестве теплоносителя используют топливовоздушную смесь. Подают смесь отдельными струями на глубину, равную 10 15 диаметрам струи на входе в расплав. Суммарный расход смеси определяют из соотношения где n количество струи, d диаметр струи на входе в расплав, м; ρ_p плотность расплава, кг/м³ ρ_г плотность топливовоздушной смеси, кг/м³ Расстояние между струями топливовоздушной смеси составляет 9 25 диаметров струи на входе в расплав. Выпуск продуктов плавки производят при достижении уровня расплава, определяемого соотношением h = 1,667h_o где h_o расстояние от оси струи до уровня расплава в отсутствии продувки. Установка для непрерывного получения расплавленных силикатных строительных материалов содержит плавильную камеру с дутьевыми устройствами, устройства для загрузки шихты и выпуска продуктов плавки. Дутьевые устройства размещены на продольных стенах плавильной камеры, расстояние между их осями составляет 9 25, а расстояние до подины камеры не менее 2,5 диаметров выходного сечения дутьевого устройства. Нижняя кромка загрузочного устройства размещена на одной из стен камеры на расстоянии 12 16 диаметров выходного сечения дутьевого устройства. Нижняя кромка сливного отверстия устройства для выпуска продуктов плавки размещена на уровне не менее 16,67 диаметров выходного сечения дутьевого устройства от его оси. Дутьевые устройства на противоположных стенах размещены соосно или в шахматном порядке. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.

1. Способ непрерывного получения расплавленных силикатных строительных материалов путем загрузки шихты, нагрева и плавления подводом теплоносителя в расплаве и выпуска продуктов плавки, отличающийся тем, что шихту загружают в расплав, в качестве теплоносителя используют топливовоздушную смесь, подают ее отдельными струями на глубину, равную 10 15 диаметрам струи на входе в расплав, а суммарный расход смеси определяют из соотношения

где n количество струй;
d диаметр струи на входе в расплав, м;
ρ_р плотность расплава, кг/м³;
ρ_г плотность топливовоздушной смеси, кг/м³. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между струями топливовоздушной смеси составляет 9 25 диаметров струи на входе в расплав. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпуск продуктов плавки производят при достижении уровня расплава, определяемого соотношением
h 1,667h₀,
где h₀ расстояние от оси струи до уровня расплава в отсутствии продувки. 4. Установка для непрерывного получения расплавленных силикатных строительных материалов, содержащая плавильную камеру с дутьевыми устройствами, содержащая устройства для загрузки шихты и выпуска продуктов плавки, отличающаяся тем, что дутьевые устройства размещены на продольных стенах плавильной камеры с расстоянием между их осями составляет 9-25 устройства, а расстояние до подины камеры не менее 2,5 диаметра выходного сечения дутьевого устройства, нижняя кромка загрузочного устройства размещена на одной из стен камеры на расстоянии 12 16 диаметров выходного сечения дутьевого устройства, а нижняя кромка сливного отверстия устройства для выпуска продуктов плавки размещена на уровне не менее 16,67 диаметра выходного сечения дутьевого устройства от его оси. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что дутьевые устройства на противоположных стенах размещены соосно. 6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что дутьевые устройства на противоположных стенах размещены в шахматном порядке.