ES1294821U - Horno continuo para fusión de fritas cerámicas - Google Patents

Abstract

Horno continuo para fusión de fritas cerámicas, que siendo del tipo de los constituidos a partir de un cuerpo abovedado en que se alimenta del material a fundir a través de una boca de carga (3) asociada a un conjunto tolva de recepción (1)- sinfín de alimentación (2), bóveda (11) que comunica con una chimenea de salida (12), que determina un canal de evacuación de gases, contando inferiormente con una solera (10) que comunica con una piquera de salida (13) para salida del material fundido hacia una bandeja vibrante (14), caracterizado por que en su seno se establece una pluralidad de electrodos de inmersión (4) capaces de alcanzar temperaturas del orden de 1500ºC.

Description

DESCRIPCIÓN

Horno continuo para fusión de fritas cerámicas

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención pertenece al sector de fritas cerámicas y dentro de este sector más concretamente a los hornos de fusión, que actualmente consumen combustibles fósiles, como fuente de energía principal.

La presente invención se refiere a un nuevo diseño de horno continuo capaz de fundir la materia prima en torno a los 1500°C que utiliza principalmente energía eléctrica para producir las reacciones de fusión necesarias en el proceso mediante resistencia eléctricas de alta temperatura, sin descartar el aporte de al menos un quemador auxiliar sobre todo para alcanzar la temperatura de fusión, ya sea este último con gas natural, hidrógeno o asimilable.

El objeto de la invención es eliminar por completo las emisiones de carbono que se producen durante las reacciones de combustión de los hidrocarburos empleados hasta ahora, utilizando la energía eléctrica como principal fuente de energía. Mediante el uso de electrodos de molibdeno, u otro material compatible, distribuidos de forma estratégica. Estos se encargan de cerrar el circuito eléctrico utilizando la conductividad eléctrica de la frita fundida, de modo que el paso de la corriente a través del baño de frita produce la generación de calor con rendimientos cercanos al 100%.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente ya son conocidos los hornos eléctricos, para fundir frita y similares, pero a escala de laboratorio o como hornos de pruebas y produciendo de forma discontinua.

También son conocidos el uso de estos electrodos en el sector de vidrio para hornos de grandes producciones tanto como apoyo para hornos que utilizan combustibles fósiles, u hornos completamente eléctricos.

La novedad de esta invención es el uso de electrodos sumergidos en el baño de frita tanto como apoyo y aporte de energía directa al baño, como en hornos completamente eléctricos.

El inconveniente de los hornos actuales es que utilizan hidrocarburos que producen emisiones de CO2 a la atmosfera, de esta forma se consigue eliminar casi por completo las emisiones de carbono debidas a la combustión.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El horno que se preconiza resuelve de forma satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, al materializarse en un horno eléctrico. Gracias éste, se eliminan casi por completo las emisiones directas, ya que la mayor parte de la energía necesaria proviene de los electrodos y solo quedarían las derivadas del proceso de fusión en él que al calcinar algunos carbonatos se origina como subproducto CO2.

Por lo tanto, a pesar de ser un horno principalmente eléctrico sigue manteniendo la chimenea como medio de evacuación de gases debidos a la calcinación de algunos carbonatos, así como la posibilidad de incorporar un quemador auxiliar para el calentamiento inicial o necesidades específicas de proceso.

Para ello, se ha previsto el empleo de electrodos sumergidos en el baño de forma directa en contacto con el material fundido, de forma que se transfiere la energía eléctrica al producto fundido aprovechando su conductividad eléctrica a altas temperaturas, el material de los electrodos, sin desechar otras variantes similares, son de Molibdeno (Mo) o Molibdeno-zirconio (MoZrO2) en su versión para mayores temperaturas y ambientes corrosivos. De esta forma se cierra el circuito eléctrico produciendo gran cantidad de calor, como si todo el material fundido actuara como una resistencia eléctrica, permitiendo alcanzar del orden de los 1500°C que son requeridos para que se produzcan las reacciones de fusión.

De forma más concreta, el equipo parte de la estructuración básica de este tipo de hornos, pero con la particularidad de que se han añadido una serie de electrodos tanto vertical como horizontalmente, dependiendo de la profundidad del baño y/o del espacio disponible.

De esta forma, se transfiere la energía directamente al baño fundido en sustitución de todo o casi todo el aporte energético que hasta ahora se hacía mediante un quemador.

Por otra parte, para el calentamiento inicial o para necesidades específicas del proceso se podrán emplear, sin menoscabo de otras tecnologías aplicables, bien quemadores clásicos, bien antorchas de plasma, o bien resistencias eléctricas de alta temperatura que trabajan en torno a los (1600- 1900°C), como pudieran ser resistencias de carburo de silicio (SiC) o de di siliciuro de molibdeno (MoSi2) sin excluir otras resistencias de alta temperatura que también pudieran funcionar.

Por lo demás, el resto de los componentes del horno se mantienen inalterados, de modo que el método de trasferencia de calor predominante es ahora por convección directamente en el baño fundido, y mediante el mecanismo secundario, que puede representar aproximadamente un 15% del total, es por radiación mediante quemadores, antorchas de plasma o resistencias.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una vista en alzado y en sección de un horno eléctrico continuo para fusión de fritas cerámicas realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra una sección de perfil del horno de la figura 1.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En las figuras 1 y 2, se han utilizado las siguientes referencias numéricas:

Tolva de recepción (1).

Sinfín de alimentación (2).

Boca de carga (3).

Electrodos de inmersión (4)

Soporte del electrodo (5)

Aisladores eléctricos (6)

Conexión de refrigeración (7)

Conexión del termopar (8)

Cables de alimentación (9)

Solera (10) de material electrofundido.

Bóveda (11).

Chimenea de salida (12) (metálica).

Piquera de salida (13).

Bandeja vibrante (14).

A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de la figura 2, puede observarse como el horno de la invención parte de la estructuración convencional de un horno para la fusión de fritas cerámicas, en el que participa una tolva de recepción (1) de la materia a fundir, que alimenta al horno a través de un sinfín de alimentación (2), concretamente a través de una boca de carga (3), horno que como es convencional incluye una bóveda (11) en su zona superior, con un orificio que comunica con una chimenea de salida (12) metálica como canal de evacuación de gases, mientras que inferiormente se establece una solera (10) de material electrofundido, contando el cuerpo del horno con una piquera de salida (13) inferior para salida del material fundido hacia una bandeja vibrante (14).

Pues bien, de acuerdo ya con la esencia de la invención, se ha previsto que en el interior del horno se establezca una pluralidad de electrodos de inmersión (4) situados tanto de forma horizontal (fig. 1) como en forma vertical (fig. 2). Esto electrodos están formados, a su vez, por sus partes mas esenciales, que son el propio electrodo de inmersión (4), que se introduce en el soporte del electrodo (5) y está sujeto a una estructura exterior mediante unos aisladores eléctricos (6). Estos electrodos de inmersión (4) están conectados al exterior principalmente por los cables de alimentación (9), encargados de suministrar la energía eléctrica al electrodo, por las conexiones de la refrigeración (7), encargada de suministrar el líquido refrigerante (normalmente agua) al electrodo y, por último, la conexión del termopar (8), encargado de medir la temperatura que sufre el electrodo durante el funcionamiento y, mediante los mecanismos de control adecuados actuar en consecuencia.

Tal y como se ha dicho con anterioridad, estos electrodos trabajan a una temperatura del orden de los 1500°C, fundiendo el material que entra en el horno a través del conjunto tolva de recepción (1) - sinfín de alimentación (2), boca de carga (3) y quedando contenido en el baño formado sobre la solera de electrofundido en la que se encuentran los electrodos de inmersión (4).

A modo meramente ejemplario, estos electrodos de inmersión (4) pueden materializarse en barras de molibdeno de diferentes diámetros u otras similares.

Gracias este proceso se consigue eliminar prácticamente por completo las emisiones directas de dióxido de carbono que se producen durante las reacciones de combustión de los hidrocarburos, utilizando la energía eléctrica como principal fuente de energía.

Solo resta señalar que el horno así descrito presenta un rendimiento mucho mayor que los hornos convencionales, dado que transforma la electricidad en calor con un rendimiento cercano al 100%.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1a.- Horno continuo para fusión de fritas cerámicas, que siendo del tipo de los constituidos a partir de un cuerpo abovedado en que se alimenta del material a fundir a través de una boca de carga (3) asociada a un conjunto tolva de recepción (1)-sinfín de alimentación (2), bóveda (11) que comunica con una chimenea de salida (12), que determina un canal de evacuación de gases, contando inferiormente con una solera (10) que comunica con una piquera de salida (13) para salida del material fundido hacia una bandeja vibrante (14), caracterizado por que en su seno se establece una pluralidad de electrodos de inmersión (4) capaces de alcanzar temperaturas del orden de 1500°C.

2a.- Horno continuo para fusión de fritas cerámicas, según reivindicación 1a, caracterizado por que los electrodos de inmersión (4) se materializan en barras de molibdeno o de algún compuesto que contiene este elemento.

3a.- Horno continuo para fusión de fritas cerámicas, según reivindicación 1a y 2a caracterizado porque incluye subsistemas adicionales de calentamiento a base de un quemador, antorcha de plasma o resistencias eléctricas no sumergidas.