Способ варки минерального сырья и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК C03B5/04 

2. Устройство для варки минерального сырья, содержащее ванную плавильную печь с обогреваемым зеркалом расплава, загрузчик шихты, горелки для сжигания топлива, расположенные в стене напротив шихтовых куч, о т- личающееся тем, что, с целью интенсификации процесса плавления, оно снабжено по крайней мере одной,рарположенной на уровне зерИзобретение относится к области минераловатного производства, пре- имущественно из многокомпонентной шихты, в частности к способам получения силикатного расплава в ванных плавильных печах, и может найти применение в промьшшенности строительных материалов.

Целью изобретения является интенсификация процесса плавления.

На фиг.1 схематически показано устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - узел на фиг.1; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Спбсоб осуществляют следующим образом.

Шнеральную двухкомпонентную шихту фракции 0,5-1,0 мм (соотношение легкоплавкого и тугоплавкого компонента равно 75:25 в.ч.) загружают в ванную печь, разогретую до 1500 С До образования перед завалочными окнами шихтовых куч загрузку печи шихтой ведут непрерывно, а затем - периодически, по мере выработки расплава по сигналу датчика уровнеме-: ра или от реле времени. Основание шихтовых куч расположено на дне ванны печи. Шихта плавится в первую очередь за счет тепла высокотемпе- ратурного факела, направленного на шихтовые кучи, а также за счет тепла, излучаемого сводом, стенами и зеркалом расплава.

Процесс плавления шихты начинает ся с образования с помощью тепла направленного высокотемпературного факела на поверхности шихтовых куч участков первичного расплава из легкоплавкого компонента, в котокала с возможностью заглубления в расплав, скоростной горелкой с форкамерой для сжигания топлива, примем форрамера выполнена с сужением в сторону выхода продуктов сгорания топлива, а в устье форкамеры установлен подсоединенный к магистрали сжатого воздуха кольцевой коллектор с соплами, ориентированными в сторону ванны плавильной печи.

рых происходит постепенное звтек- тическое растворение тугоплавкого компонента. В зоне перегретого расплава создают локальные понижения

уровня расплава путем выброса послед/ него с верхних слоев зеркала расп- лава к вершинам шихтовьк куч высоконапорными струями энергоносителя, откуда расплав стекает в виде тонкой пленки по поверхности куч к зеркалу расплава.

При этом интенсифицируется процесс растворения тугоплавкого компонента в легкоплавком, а пылеунос пы-

левидных частиц в дашовой тракт сокращается до минимума.

Дополнительная обработка шихты перегретым расплавом способствует активизации тепломассообмена и дальнейшей интенсификации процесса плавления .

При образовании локальных понижений уровня расплава создается перепад в уровнях, приводя1ций к тому, что образовавшуюся впадину сразу же стремится заполнить расплав, при зтом в зоне выброса расплава с верхних слоев зеркала расплава у основания шихтовых куч создаются направленные замкнутые стек- лопотоки, в которые вовлекаются непроплавленные частицы шихты, удерживающиеся там до полного их раство- реш1я.

Устройство для реализации предлагаемого с пособа содержит ванную регенеративную плавильную печь 1, обогреваемое зеркало расплава 2, загрузчик 3 шихты,в виде плунжерного питателя, горелки 4 для сжигания топлива, расположенные напротив шихтовых

куч 5 в стене 6 печи, скоростные горелки 7 с форкамерой 8, расположенные на уровне зеркала расплава с возможностью заглубления в расплав. Форкамера 8 выполнена сужающейся в сторону выхода продуктов сгорания топлива, в устье форкамеры установлен кольцевой и воздушный коллектор 9 с соплами, ориентированными в сторону ванны плавильной печи 1,присоединенный к магистрали 10 сжатого воздуха с давлением 18атм. Скорость выхода продуктов сгорания топлива из форкамеры 8 составляет 100-250 м/с. Скоростной режим горелки выбирается, исходя из конкретных технологических

.условий, таких как фракционный состав шихты, температура и вязкость расплава и т.п., а также из соображений обеспечения продуваемости форкамеры в заглубленном состоянии.

При погружении горелки в расплав на 9СЮ глубину жидкого слоя (150 мм горелка сохраняет работоспособность при скоростях вылета факела не менее 250 м/с. При скоростях выше 250 M/V: возникают затруднения с выбросом расплава к вершинам шихтовых куч, так как расплав становится чрезмерно мелкодисперсным, а выброс расплава неорганизованным, расплав помимо шихтовых куч попадает также на свод и стены печи, а капельный унос с дымовыми газами приводит к зашлаковыванию регенератора.

Работа скоростной горелки 7 може осуществляться в одном из трех режимов: устье форкамеры расположено над поверхностью зеркала расплава; усть форкамеры частично заглублено в расплав; устье форкамеры полностью заглублено и находится под расплавом. При этом ось форкамеры может быть как параллельна зеркалу расплава, так и располагаться под некоторым углом к нему.

На случай аварийного останова печи и предотвращения заливания форкамеры .8 в ее устье предусмотрен кольцевой врздушный коллектор 9 с соплами, обращенными в сторону ванны печи, присоединенный к магистрали сжатого воздуха (или к баллонам) с давлением 1-8 атм. Коллектор

9может также выполнять роль вспомогательного разбрызгивателя при

08023

вязких расплавах или форсировании режима.

Устройство работает следующим образом.

5 Минеральная двухкомпонентная шихта из смеси габбро-долерита (70%) и доломита (30%), фракции 1- 2 мм, загружается плунжерными питателями 3 в ванную плавильную печь с

0 площадЬю зеркала расплава 7 м, выведенную на рабочий режим (температура под сводом 1500 с) и. заполненную на глубину 150 мм жидким расп- лавой. Загрузка ведется непрерыв 5 но для образования перед завалочными окнами шихтовых куч, являющихся основой получения расплава и, одновременно, предохраняющих плунжерные питатели 3 от перегрева со стороны

20 плавильного пространства печи. Далее загрузка осуществляется периодически по мере вьфаботки расплава по сигналу датчика уровнемера или от реле времени.

Основания шихтовых куч расположены на поду печи и омываются на уровне зеркала жидким перегретым расплавом (1450 с), причем в местах контакта с расплавом шихтовые кучи быстро выплавляются и образуют ниши, которые периодически обрушиваются и распределяются по зеркалу расплава. Для предотвращения выноса непроплавленных частиц в выработочный проток под основными горелками напротив шихтовых куч 5 в стене 6 печи на уровне зеркала установлены скоростные горелки 7 с форкамерой 8, заглубленной на 100 мм в расплав, что способствует созданию локальных понижений уровня расплава путем выброса последнего к вершинам шихтовых куч высоконапорными струями энергоносителя (газового факела с температурой 1600-1700 с при скорости вылета струй м/с).

При выбросе расплава начальное понижение уровня зеркала расплава достигает глубины 110-120 мм, причем первоначально выбрасывается весь расплав как, перегретый с поверхностных слоев, так и более холодный с придонных слоев. Образовавшуюся впадину сразу же заполняет перегретый расплав с поверхностных слоев соседних участков, поэто- му следующий выброс содержит только перегретый расплав.

Форкамера 8 осуществляет выброс непрерывно. Однако можно организовать работу форкамеры в импульсном режиме с помощью воздушного коллектора 9, подсоединенного к компрессорной магистрали устройством. При работе в импульсном режиме скоростная горелка 7 переводится на менее форсированный режим и скорость выпета газов должна быть такой, чтобы предотвратить залив расплава в форкамеру 8 в промежутке между импульсами. Давление воздуха редуцируется с учетом заглубления, дисперсности шихты, вязкости расплава, а также дальности выброса струи и живого сечения сопел в кол- .лекторе.

При достаточном перегреве расплава выброс последнего к вер- шинам шихтовых куч может осуществлятся только с помощьювоздушного коллектора, работающего внепрерьгеном режиме

Влияние гранулометрического состава шихты на время плавления образцов

Время плавления , мин

14

12080236

На стороне загрузки печи стена ванны может быть снабжена защитным поясом из жаростойкой стали, предохраняющим огнеупорную кладку от 5 разъедания расплавом и способствующим перегреву попадающего на него расплава.

Применение данных технических решений способствует интенсификации процесса получения расплава, что позволяет использовать пылевидную щихту с малой влажностью.. Это в известных технических решениях не осуществимо из-за значительного уноса с дымовыми газами. Кроме того, при этом сокращается время плавления, что видно из следующей таблицы (плавка проводилась на лабораторной крипто- ловой печи при . Навеска 50 г. Состав шихты: габбро-доле-. рит 70%; доломит 30%), )

17

20

28

Воздух

Воздух

л Сжатый

Газ

Фиг. 2

-Ч

III

ill

ogoifu

-poffot/oi/cfae i/н ffocf/j i/лнажпнои

09OMtfO)fOlf DHO

M

5

&

1.Способ варки минерального сырья путем загрузки минеральной шихты в ванную печь и ее плавление в шихтовых кучах направленным высокотемпературным факелом, о т- лич ающийся тем, что, с целью интенсификации процесса плавления, в зоне перегретого расплава напротив шихтовых куч создают локальные понижения уровня расп лава путем выброса последнего к вершинам шихтовых куч высоконапорными струями,энергоносителя с образованием стекающей с поверхности шихтовых куч пленки расплава. § (PW./

Составитель И.Иноземцева; Редлктор М.Бавдура Техред А.Кикемезей. Корректор А.ЗимокОСОБ

Заказ 170/31Тираж 458Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4