Способ варки минерального сырья и устройство для его осуществления

 

1.Способ варки минерального сырья путем загрузки минеральной шихты в ванную печь и ее плавление в шихтовых кучах направленным высокотемпературным факелом, о тлич 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./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОСШ ЛЮР

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5D4 С 03 В 5/04. (21) 3732800/29-33 (22) 19.01.84

<46) 30.01.86. Бюл. Р 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт "Теплопроект" (72) P.Ä.Òèõoíîâ, Н.Ф.Петров, Е.П.Фадеев, Н.П.Мережникова, Э.В.Гурская и В.М.Артемьев (53) 666. 1. 031. 2/. 6 (088. 8) (56) Вольский В.Н. и др. Минераловатные утеплители. М.: Стройиздат, 1963, с. 44.

Печь интенсивного плавления.

Проект TP 55815. M. ВНИПИтеплопроект,. 1978. (54) СПОРНОЕ ВАРКИ MHHEPAJIbHOI .0 (ЫРЪЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ варки минерального сырья путем загрузки минеральной шихты в ванную печь и ее плавленые в шихтовых кучах направленным высокотемпературным факелом, о тлич ающийся тем, что, с целью интенсификации процесса плавления, в зоне перегретого расплава напротив шихтовых куч создают локальные понижения уровня расплава путем выброса последнего к вершинам шихтовых куч высоконапорными струями энергоносителя с образованием стекающей с поверхности шихтовых куч пленки расплава.

2. Устройство для варки минераль- ного сырья, содержащее ванную плавильную печь с обогреваемым зеркалом расплава, загрузчик шихты, горелки для сжигания топлива, расположенные в стене напротив шихтовых куч, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса плавления, оно. снабжено по крайней мере . одной, расположенной на уровне зер23 кала с возможностью заглубления в расплав, скоростной горелкой с ( форкамерой для сжигания топлива, причем форкамера 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.

Изобретение относится к области минераловатного производства, преимущественно из многокомпонентной шихты, в частности к способам получения силикатного расплава в ванных плавильных печах, и может найти применение в промышленности строительных материалов.

Целью изобретения является интенсификация процесса плавления.

На фиг.1 схематически показано устройство для осуществления предлагаемого способа, на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг.3 — разрез А-А на фиг ° 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Минеральную двухкомпонентную шихту фракции 0,5-1,0 мм (соотношение легкоппавкого и тугоплавкого компонента равно 75:25 в.ч.). загружают о. в ванную печь, разогретую до 1500 С.

До образования перед завапочными 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 высокотемпературного" 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 кото"

30.лопотоки, в которые вовлекаются непроплавленные частицы шихты, удерживающиеся там до полного их раство рения.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержи г ванную регенеративную плавильную печь 1, обогреваемое зеркало расплава 2, загрузчик 3 шихты,в виде плунжерного lIHTaтеля, горелки 4 для сжигания топлива, расположенные напротив шихтовых.рых происходит постепенное эвтектическое растворение тугоплавкого компонента, B зоне перегретого расплава создают локальные понижения уровня расплава путем выброса послед( него с верхних слоев зеркапа расп-! лава к вершинам шихтовых 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 пылевидных частиц в дымовой 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, приводящий к тому, что образовавшуюся впадину сразу же стремится заполнить расплав, при этом в зоне выброса расплава с верхних слоев зеркала расплава у основания шихтовых куч создаются направленные замкнутые стеккуч 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 l,ïðèñoåäèíåííûé к магистрали

10 сжатого воздуха с давлением 18 атм. 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 всю глубину жидкого слоя (150 мм) горелка сохраняет работоспособность при скоростях выпета факела не менее 250 м/с. При скоростях выше 250 м с возникают затруднения с выбросом расплава к вершинам шихтовых куч, так как расплав становится черезмерно мелкодисперсным, а выброс расппава неорганизованным, расплав помимо шихтовых куч попадает также на свод и стены печи, а капельный унос с дымовыми газами приводит к зашпаковыванию регенератора.

Работа. скоростной горелки 7 может осуществляться в одном .из трех режимов: устье форкамеры расположено над поверхностью зеркала расплава; устье форкамеры частично заглублено в расплав, устье форкамеры полностью заглубпено и находится под расплавом. При этом ось форкамеры может быть как параллельна зеркалу расп- . лава, 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 соппами, обращенными в сторону ванны печи, присоединенный к магистрали сжатого воздуха (или к баллонам) с давлением 1-8 атм. Коллектор

9 может также выполнять роль вспомогательного разбрыэгивателя при

1208023 4

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 непроппавленных частиц в выработочный проток

35 под основными горелками напротив шихтовых куч 5 в стене 6 печи на уровне зеркапа установлены скорост ные горелки 7 с форкамерой 8, заглуб-, 40 ленной 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 темпе45. о

1 ратурой 1600-1700 С при скорости вылета струи 150 м/с) .

При выбросе расплава начальное понижение уровня зеркала расплава достигает глубины 110-120 мм, причем первоначально выбрасывается весь распяав как, перегретый с поверхностных слоев, так и более холодный с придонных слоев. Образовавшуюся впадину сразу же заполняет

55 перегретый расплав с поверхностных слоев соседних участков, поэтому следующий выброс содержит только перегретый расплав.

1О

25 вязких расплавах или форсировании режима.

Устройство работает следующим образом.

Минеральная двухкомпонентная шихта из смеси габбро-долерита (70X) и доломита (ЗОЖ), фракции 12 мм, загружается плунжерными питателями 3 в ванную плавильную печь с площадью зеркала расплава 7 м, 2 выведенную на рабочий режим (температура под сводом 1500 С) и заполненную на глубину 150 мм жидким расплавой. Загрузка ведется непрерывно для образования перед завалочными i окнами шихтовых куч, являющихся основой получения расплава и, одновременно, предохраняющих плунжерные питатели 3 от перегрева со стороны плавильного пространства печи. Далее загрузка осуществляется периодически по мере выработки расплава по сигналу датчика уровнемера или от реле времени.

1208023

Пар аме тры

0,25-1,0 1,0-2,5 2,5-5,0 5,0-10,0

Время плавления мин

17

28

Я ®иг. Я

5 d

Форкамера 8 осуществляет выброс На стороне загрузки печи стена непрерывно. Однако можно организо- ванны может быть снабжена защитным вать работу форкамеры в импульсном поясом из жаростойкой стали, предох режиме с помощью воздушного коллек- раняющим огнеупорную кладку от тора 9, подсоединенного к компрес- > Разъедания расплавом и способствусорной магистрали устройством. ющим перегреву попадающего на него

При работе в импульсном режиме ско- расплава. ростная горелка 7 переводится на менее форсированный режим и скорость Применение данных технических вылета газов должна быть такой, >0 решений способствует интенсификачтобы предотвратить залив расплава ции процесса получения расплава, в форкамеру 8 в промежутке между что позволяет использовать пылеимпульсами. Давление воздуха реду- видную щихту с малой влажностью. цируется с учетом заглубления, дис- Зто в известных технических решеперсности шихты, вязкости расп-, 15 ниях не осуществимо из-за значилава, а также дальности выброса тельного уноса с дымовыми газами. струи и живого сечения сопел в кол- Кроме того, при этом сокращает.лекторе. ся время плавления, что видно из

При достаточном перегреве следующей таблицы (плавка прорасплава выброс последнего к вер- . 20 водилась на лабораторной криптошинам шихтовых куч может осуществл"ть ловой печи при 1400 Ñ. Навеска ся толькос помощьювоздушного коллек- 50 r. Состав шихты: габбро-доле- . тора, работающего внепрерывном Режиме ° рит 70Х; доломит 307).

Влияние гранулометрического состава шихты на время плавления образцов

1208023 !

ЮфюМ/ ф ф - Я36ОМОМбМ ЗЮ

-роЯ ааажеао

Ж

М

Я

Составитель И.Иноземцева

Редактор М.Бандура Техред, АЯикемезей; Корректор А.Знмокосов

Заказ 170/31 Тиран 458 Подлы сное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уигород, ул. Проектная, 4