Устройство для расплавления или разложения твердых материалов

 

Сущность изобретения: устройство содержит металлическую ванну, футерованную снаружи слоем теплоизоляционного материала. В ванне установлен электрод в виде стержня переменного сечения по высоте с утолщением в нижней части. Нижняя часть эпектродэ геометрически подобна нижней части ванны. Межэлектродное пространство служит рабочей зоной для расплавления или разложения твердых материалов. Соотношение расстояния между электродами в верхней зоне ванны и расстояния м.ежду ними частями электродов составляет 1,2-1,4-1,0. В ванне выше зеркала расплава установлены дополнительные электроды, которые обеспечены электрической связью с основным электродом с помощью металлических держателей. Соотношение расстояния между электродами и расстояния между нижними частями электродов составляет 0,5-0,8 1 1 з п. ф-лы, 4 ил , 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ф7 ; с 2,;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь:,, 64 2 йа (61) 1366483 (21) 4897009/33 (22) 29.12.90 (46) 23.07,92. Бюл. М 27 (71) Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов (72) Н.А.Дубинин и С.А,Антоненко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1366483, кл. С 03 В 5/027, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЛАВЛЕНИЯ

ИЛИ РАЗЛОЖЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Сущность изобретения: устройство содержит металлическую ванну, футерованную снаружи слоем теплоизоляционного материала. В ванне установлен электрод в

Изобретение относится к цветной металлургии и химической технологии, может быть использовано, например, для разложения силикатных продуктов в расплавленной щелочи и является усовершенствованием устройства по авт.св. М 1366483.

Известно устройство для расплавления и разложения твердых материалов, которое включает электропроводную ванну, служащую одним из электродов, и установленные в ней электроды, в нижней части геометрически подобные нижней части ванны и имеющие переменное сечение по высоте, . причем соотношение межзлектродных расстояний в верхней и нижней частях рабочей зоны ванны составляет 1,2-1,4:1,0. ЙЛ 7 749 7 83 А2 (я)з С 03 В 5/027 виде стержня переменного сечения по высоте с утолщением в нижней части. Нижняя часть электрода геометрически подобна нижней части ванны, Межэлектродное пространство служит рабочей зоной для расплавления или разложения твердых материалов. Соотношение расстояния между электродами в верхней зоне ванны и расстояния между ними частями электродов составляет 1,2-1,4-1,0. В ванне выше зеркала расйлава установлены дополнительные электроды, которые обеспечены электрической связью с основным электродом с помощью металлических держателей.

Соотношение расстояния между электродами и расстояния между нижними частями электродов составляет 0,5-0,8:1. 1 з.п. ф-лы, 4 ил„1 табл.

Недостатком известного устройства является то. что при интенсивном ведении а процесса расплавления или разложения материала, имеющего небольшую крупность ф .(-2...+0,5 мм), его развития удельная поверхность приводит к высокой скорости процесса, что сопровождается газовыделением и обильным пенообразованием. В результате этого часть материала выбрасывается с пеной из устройства, что является небезопасным для обслуживающего персонала и влечет аа собой потерю материала. Избе- ч,р жать этого можно, лишь уменьшая таковую нагрузку и прекращая загрузку концентрата до проплавления уже загруженного материала, что дестабилизирует работу устройства.

1749183

Цель изобретения — стабилизация работы устройства при расплавлении или разложении материала, имеющего крупность

-2,0...+0,5 мм, Поставлення цель достигается тем, что устройство для расплавления или разложения твердых материалов, включающее электропроводную ванну, служащую одним из электродов, и установленные в ней электроды, в нижней части геометрически подобные нижней части ванны и имеющие переменное сечение по высоте, причем соотношение межэлектродных расстояний в верхней и нижйей частях рабочей эоны ван- . ны составляет 1,2 — 1,4;1,0, снабжено дополнительными электродами, имеющими электрическую связь с установленными в ванне. электродами, при этом соотношение расстояния между дополнительными элект родами и ванной и межэлектродного расстояния в нижней части рабочей зоны ванны составляет 0,5-0,8:1.

Дополнительные электроды установлены с возможностью регулирования положения по вертикали.

Снабжение устройства для расплавления или разложения твердых материалов дополнительйыми электродами, имеющими электрическую связь с установленными в ванне электродами, позволяет при появлении обильной пены перераспределить основную часть электроэнергии в зону установки дополнйтельных электродов и за счет разрушения сил поверхностного натяжения в пене погасить ее. По мере "съедания" пены происходит обратное перераспределение тока в нижнюю часть рабочей зоны ванны и продолжается процесс активного расплавления или разложения твердого материала, Таким образом, наличие дополнительных электродов позволяет осуществлять одновременно процессы расплавления или разложения и пеногашения, что стабилизирует работу устройства.

На фиг.1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — устройство, вариант установки дополнительных электродов; на фиг,4 — разрез Б — Б на фиг.3.

Устройство для расплавления или разложения твердых материалов содержит металлическую ванну 1, футерованную снаружи слоем теплоизоляционного материала 2. В ванне 1 установлен электрод 3 в виде стержня переменного сечения по высоте с утолщением в нижней части 4, причем нижняя часть 4 злек.рода 3 геометрически подобна нижней части 5 ванны 1. Межзлектродное пространство 6 служит рабочей зоной для расплавления или разложения

25 твердых материалов, Соотношение расстояния между электродами 1 и 3 в верхней зоне ванны и расстояния между нижними частями 4 и 5 электродов 1 и 3 составляет

1,2 — l,4:1,0. В ванне 1 выше зеркала (уровня) расплава 7 установлены дополнительные электроды 8, которые обеспечены электрической связью 6 электродом 3 с помощью металлических держателей 9. Соотношение расстояния между электродами 8 и 1 и расстояния между нижними частями 4 и 5 злектродов 1 и 3 составляет 0,5 — 0,8;1. Для обеспечения регулировки положения электродов 8 по вертикали служит винт 1.0

Дополнительные электроды 8 могут быть соединены диэлектриками 11 с корпусом ванны 1, в этом случае дополнительные электроды 8 связаны гибкой электрической связью 12 с электродом 3 (фиг,3), Дополнительный электрод может иметь форму кольца или отдельных металлических элементов различной формы (шары, полоски и т.д.),.

Устройство работает следующим образом.

В межэлектродное пространство 6 ванны 1 загружают щелочь. При подаче напряжения на электроды 1 и 3 происходит расплавление щелочи проходящим через

30 нее электрическим током. Затем в расплав щелочи, находящийся в межэлектродном пространстве 6, загружают силикатный продукт, например кварцевую руду

Утолщение нижней части 4 электрода 3 позволяет уменьшить сопротивление расплава в нижней зоне, в результате чего большая часть электроэнергии поступает в нижние слои расплава, за счет чего происходит выравнивание токовых нагрузок по

40 высоте расплава. При этом зэ счет конвективного движения нагретых нижних слоев расплава вверх происходит интенсивное перемешивэние материала в ванне без оседания силикатного продукта в нижней части

45 ванны, При плавке материала крупностью-2...+0,5 мм начинается интенсивное образование пены. Пена заполняет внутреннее пространство ванны 1 и, поднимаясь, дохо50 дит до электродов 8. Малое расстояние между электродами 8 и 1 позволяет уменьшить сопротивление s этой зоне и, соответственно, перераспределить в нее основную часть электроэнергии. В результате через пену

55 между электродами 8 и 1 проходит электрический ток, при этом пена стекает вниз к расплаву 7. Происходит обратное перераспределение тока в нижнюю часть ванны 1 и продолжается интенсивное расплавление материала.

1749183

В таблице приведена зависимость режима эксплуатации устройства от соотношения расстояния между электродами и ванной и межэлектродного расстояния в нижней части рабочей зоны ванны.

Изданных, приведенных в.таблице, следует, что наиболее оптимальным соотношекием расстояния между дополнительными электродами и ванной и межэлектродного расстояния в нижней части рабочей зоны ванны является 0,5 — 0,8:1. При меньшем значении этого соотношения (0,4:1) устанавливается нестабильный, жесткий режим . пеногашения, при )котором происходитг электропробой с возможным разбрызгиванием расплава. Процесс пеногашения при этом происходит слишком бурно; что ухудшает эксплуатацию устройства по условиям техники безопасности, При большем значении этого соотношения (0,9:1) режим эксплуатации устройства также будет нестабильным, так как скорость пеногашения в этом случае будет ниже скорости пенообразования, и дополнительные электроды будут работать в погруженном в пену состоянии, что потребует снижения суммарной токовой нагрузки, вследствие чего удельная производительность устройства уменьшится.

Положительный эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в том, что оно осуществляет одновременно процессы расплавления или разложения и пеногашения, что позволяет стабилизировать работу устройства при ин5 тенсивном расплавлении или разложении твердого материала, имеющего небольшую крупность. Благодаря этому исключаются потери материала с пеной, создаются безопасные условия труда для обслуживающе10 го персонала, з также уменьшаются трудозатраты на эксплуатацию устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для расплавления или

15 разложения твердых матерйалов по авт.св.

%1366483,отличающееся тем,что, с целью стабилизаций работы устройства при расплавлзний илй фазложенми матери. ала; имеющего крупность -2...+05 мм, оно

20 снабжено дополнительными электродами, имеющими электрическую связь с электродами, установленными в ванне, при этом соотношение расстояния между дополнительными электродами и ванной и межэлек25 тродного расстояния в нижней части рабочей эоны ванны составляет 0,5 — О,&:1.

2. Устройство по и.1, о тл и ча ю щ е еc ÿ тем, что дополнительные электроды ус30 тановлены с возможностью регулирования положения по вертикали.

Соотношение расстояния между дополнительными электродами и ванной и межэлектродного расстояния в нижней части рабочей эоны

Нестабильный

Стабильный

Стабильный

Нестабильный — 1,0+0,5

-1,0+0,5

-1,0+0,5

-1.0+0,5

0,4:1

0,5:1

С,8:1

0,9Ë

Крупность кварцевой руды, мм

Режим эксплуатации устройства

1749183

Составитель H. Егорова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Черни

Редактор Н, Тупица

Заказ 2561 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101