FI62042C - Schaktugn foer smaeltning av mineraliska raovaror - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU r 0 Γ\ A O jt&A LBJ (11) UTLÄGCNINOSSKRIFT 6 2 042 C(*5) Patentti myönnetty 10 11 1932 Patent neddelat ^ v->/ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 G B 5/12 SUOMI —FINLAND (21) P***"ttll»k*mu· — PKamam»knln« 780161 (22) HikamltplWt — An*6knln(*d»f 13-02.78 (23) Alkuptlvt—GIKlfhatadtg 13.02.78 (41) Tullut Julkbwkal — Blhrlt offantllj 27. 01.79

Pentti, ja rekisteri hallitus N«ht»vitolp»o« |a kuuLlulkslem pvm.-

Patent- och registerstyrelsen AihMim utkpi «eh uti.ikrHtM pibiinnd 30.07.82 (32)(33)(31) hry4*t*y «woiiwu*—β««Μ priority 26.07.77

Ruotsi-Sverige(SE) 7708572-8 (71) Rockwool Aktiebolaget, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Olof Kjell-Berger, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (7I) Berggren Oy Ab (5I+) Mineraali raaka-aineiden sulatukseen käytettävä kuilu-uuni -Sehaktugn för smältning av mineraliska rävaror

Esillä olevan keksinnön kohteena on mineraaliraaka-aineiden sulatukseen käytettävä kuilu-uuni. Tällaisia kuilu-uuneja käytetään erityisesti mineraaliraaka-aineiden sulatukseen kivivillan valmistusta varten. Tällöin mineraali sulatetaan panostamalla uunia mineraalin ja polttoaineen seoksella, jolloin polttoaineena tavallisesti on koksi. Sulate kootaan uunin alaosaan, mistä se poistetaan johonkin sopivaan kehruuyksikköön, jonka usein muodostaa nopeasti pyörivä pyörä tai nopeasti pyörivien pyörien muodostama kaskadi, josta sulate singotaan ulos hienoina lankoina, jotka jähmettyessään muodostavat mineraalikuituja. Kuitenkin on olemassa monenlaisia kehruuyksiköitä, eikä keksintö tietystikään rajoitu kuilu-uuniin, jota käytetään tietynlaisen kehruuyksikön yhteydessä. Mineraali-villaa kivestä tai kuonasta valmistettaessa muodostavat kuilu-uunit tavallisimman sulatuslaitoksen.

Taloudellisista syistä pyritään korkeaan tuotantotehoon. Tuotanto-teho määräytyy itsestään selvien seikkojen perusteella laitoksen siinä osassa, jonka teho sinänsä on pienin. Tämä osa voi olla itse kehruuyksikkö tai kehruuyksikön perään sovitettu kokoomalaite tai jokin sen perässä seuraava laite, jonka tarkoituksena on suorittaa s r, r, .

OZU*l Z

jälkikäsittely kehruun avulla saadulle mineraalivillamatolle. Kokemus on kuitenkin osoittanut, että yleensä sinä osana, joka kokonaisuudessaan rajoittaa tuotantotehoa, voi olla kuilu-uuni. Sen tähden onkin usein pyritty nostamaan mineraalin sulatuslaitoksen tehoa. Kuilu-uunin ne ominaisuudet, jotka johtavat sen tehon rajoittamiseen, ovat suorassa yhteydessä siihen tapaan, jolla kuilu-uuni toimii. Tällainen uuni toimii nimittäin siten, että sen yläpäässä syötetään sopivan panostuslaitteen läpi mineraalin ja polttoaineen seosta tavallisesti panosprosessina, niin että tällaista seosta, joka sisältää palamattomia polttoainehiukkasia, on olemassa aina sellaiseen uunin kerrokseen asti, jossa on oikean lämpötilan ja viskositeetin omaavaa sulatetta. Tietysti palamista tapahtuu myös tämän kerroksen yläpuolella, mutta polttoaineen palamattomia hiukkasia on jäljellä aina tähän kerrokseen asti. Tästä johtuen palamisilmaa on syötettävä kuilu-uunin tasolla, joka sijaitsee suhteellisen alhaalla, tavallisesti ainoastaan hieman sulatteen poistotason yläpuolella. Ilman syöttö tapahtuu niin sanottujen hormien kautta, joiden kautta ilmaa puristetaan sisään paineen alaisena. Tämä paine voidaan sovittaa sopivalla tavalla, mutta silloinkin kun paine, jolla palamisilmaa puristetaan sisään, on parhaiten sovitettu, tapahtuu kuilu-uunin sisäosassa palamisilman ohjaamatonta virtausta.

Voidaan osoittaa, että ilma joutuu kuilu-uunin sisällä muuttamaan suuntaansa, niin että se saa entistä voimakkaamman liikekomponentrn ylöspäin kulkevassa suunnassa.

Nyttemmin on ehdotettu uunin halkaisijan suurentamista sellaisten kuilu-uunien tehon parantamiseksi, joilla on liian pieni teho verrattuna niiden perässä seuraaviin laitoksen osiin. Kuitenkin todettiin, että tietyn halkaisijan yli uunin teho kasvoi yhä pienenevässä määrin suhteessa halkaisijan suurenemiseen, ja kun päästiin uunien määrättyyn halkaisijaan, jäi uunin tehon odotettu lisäys jokseenkin kokonaan tapahtumatta. Sen sijaan sulate sai huonompia ominaisuuksia, mikä puolestaan vaikutti valmistetun tuotteen, erityisesti mineraalivillan laatuun.

Tässä tilanteensa ehdotettiin sen sijaan yhdessä ja samassa laitoksessa kahden tai useamman kuilu-uunin käyttöä, jotka liitettäisiin yhteisiin niiden perässä seuraaviin tuotanto-osiin laitoksessa, jolloin jokaiselle kuilu-uunille voitaisiin antaa sopivasti sovitettu hai- 3 6 £ u -i /_ kaisija, joka antaisi sellaista sulatetta, josta voitaisiin valmistaa hyvälaatuista mineraalivillaa. Tietysti voitaisiin tämän sijaan kunkin kuilu-uunin antaa syöttää omaa, kuilu-uunin tehon mukaan sovitettua laitostaan. Tämä esillä olevan ongelman ratkaisu on kuitenkin kaukana ihanneratkaisusta. Se merkitsee sellaiselle tielle lähtöä, jossa tuotanto jaetaan useille pienemmille yksiköille ja joka on aivan päinvastainen kuin se, jolle teollistaloudellisista syistä olisi pyrittävä. Tämä ratkaisu lisää tilan tarvetta ja johtaa sekä laitos- että henkilökuntakustannusten lisäykseen.

Tähän liittyvät ongelmat on ratkaistu esillä olevan keksinnön avulla. Keksintö perustuu sarjaan kokeita, joiden avulla on etsitty syytä siihen, miksi kuilu-uunin halkaisijaa tai poikkileikkauspintaa suurentamalla uunin tuotantotehoa ei voida nostaa, niin että sulatteen laatu samalla säilyy. Tällöin on kiinnitetty erityistä huomiota kysymykseen, miten palamisilma liikkuu kuilu-uunin sisällä.

Kuten edellä mainittiin, on odotettavissa, että ilma tunkeuduttuaan uunin alaosaan hormien läpi poikkeaa asteittain ylöspäin menevään suuntaan. Sisäänpäin suunnattu liikekomponentti pienenee tällöin asteittain, jonka seurauksena helposti syntyy tilanne, jossa muodostuu ydinalue, jossa ei ole lainkaan palamisilmaa. Tietysti ei ole kovinkaan tärkeää, jos tällainen ydinalue sijaitsee uunin osassa, jossa sulate on jo valmiiksi valmistettu, niin että sillä on korkea laatu. Kuitenkin on todettu, että palamisilmaa sisältämätön tai riittämättömästi palamisilmaa sisältävä ydinalue ei ainoastaan kasva halkaisijaltaan vaan myös korkeudeltaan sitä mukaa kuin kuilu-uunin halkaisijaa suurennetaan. Tämä epäedullinen ydinalue, johon palamisilmaa ei syötetä tai sitä syötetään riittämättömästi, nousee sen tähden kuilu-uunin halkaisijaa suurennettaessa yhä ylemmäksi uunissa, mistä on seurauksena, että palaminen jää tapahtumatta yhä enenevässä määrin.

Palamisen tarkoituksena ei ole ainoastaan mineraalin sulatuksen aikaansaaminen vaan myös sen lämpötilan nostaminen, niin että mineraali tulee siinä määrin kevytjuoksuiseksi, että se on sopivaa seuraa-vassa kehruuyksikössä tapahtuvaan kuidutukseen sekä tiettyihin kemiallisiin prosesseihin, joihin kuuluu olemassa olevien rautaoksidien pelkistys, sekä lopuksi valmistetun sulatteen homogenointiin. Nämä kaikki prosessit eivät tapahdu hetkellisesti, vaan vähitellen uunin 4 62042 korkeussuunnassa, ja ne liittyvät jopa osaksi toisiinsa. Myös muita prosesseja voi esiintyä, joilla saattaa olla merkitystä sulatteen laadun kannalta.

Tutkimusten tarkoituksena on sen tähden muun muassa ollut suurimman sallitun uunin halkaisijan määrääminen läpileikkaukseltaan pyöreälle kuilu-uunille, jossa sulatteella on uunin pohjassa toivottu laatu. Tällöin on hyvänä apuna ollut kg/h.m :nä ilmaistun ominaissulamisen tarkkailu. Yllä mainitunlaisten kuilu-uunien kohdalla todettiin, että sallitun halkaisijan enimmäisarvo oli 1,2-1,6 metriä. Tarkkaa arvoa ei tietystikään voida kerta kaikkiaan todeta, koska se on riippuvainen useista eri tekijöistä, esimerkiksi raaka-aineen laadusta ja kappalekoosta.

Keksinnön lähtökohtana on ajatus, että uunin poikkileikkauspintaa suurennetaan suurentamatta samalla uunin seinän sisäpuolen ja sen keskipisteen välistä etäisyyttä. Tämä tapahtuu siten, että uunille ainakin sillä alueella, jossa sulatus ja sulatusta seuraava ylikuumennus tapahtu-' vat, annetaan soikea tai vastaava pitkänomainen poikkileikkaus.

Kuilu-uunin tehokas ja samalla teknisesti ja taloudellisesti edullinen poikkileikkausmuoto sulatusvyöhykkeessä on kokoonpantu kahdesta puoliympyrän muotoisesta osasta, jotka on yhdistetty toisiinsa tasaisilla seinäosilla. Tämä on ns. suuntaistasoisen soikion alku-tyyppi. Mainittu poikkileikkausmuoto on erityisen edullinen, kun kysymyksessä on jo olemassa olevan kuilu-uunin pyöreän poikkileikkauksen muuttaminen esillä olevan keksinnön mukaiseksi poikkileikkaukseksi. Kuilu-uuni voidaan nimittäin tällöin jakaa kahdella pysty-leikkauksella kahteen puoliympyrän muotoiseen osaan, jotka siirretään erilleen ja yhdistetään tasaisilla seinäosilla.

Tällaisella rakenteella voidaan olemassa olevaa poikkileikkauspintaa huomattavasti suurentaa ilman, että uunin seinän ja uunin keskipisteen välisen etäisyyden tarvitsee missään kohdin ylittää kriittistä arvoa, jonka määrää pyöreän uunin halkaisija 1,6 metriä, edullisesti 1,2 metriä. Uunin soikean poikkileikkauksen pituus voi olla huomattavasti suurempi, ja kokeissa on todettu sopivaksi antaa tälle mitaksi 1,8-2,4 metriä. Peukalosääntönä on havaittu, että hyvin edullisia tuloksia saadaan, jos uuni mitoitetaan niin, että poikkileikkauksen suurimman leveyden ja pienimmän leveyden välinen suhde on välillä 1,1 ja 1,5.

5 62042

Edellä olevasta käynee tämän jälkeen ilmi, että mainitut säännöt pätevät kuilu-uunin siihen osaan, jossa sulaminen laajimmassa merkityksessä tapahtuu, ts. jossa ei tapahdu ainoastaan raaka-aineen pehmenemistä, vaan myös sen lämpötilan nousu, siinä olevan rautaoksidin ja muiden haitallisten aineosien pelkistys sekä sen homogenointi. Erityisesti homogenointi tapahtuu hyvin lähellä kuilu-uunin pohjaa. Kuilu-uunin ylempänä sijaitsevilla osilla ei sen sijaan välttämättä tarvitse olla mainittua soikeaa muotoa. Ottaen huomioon panostus-laitteiden ja savukaasun poistokanavien laadun voi useissa tapauksissa olla sopivaa tehdä uuni sellaiseksi, että se mainitusta sulatusvyö-hykkeen soikeasta muodosta asteittain muuttuu ylöspäin muotoon, joka on poikkileikkaukseltaan pyöreä tai lähellä tällaista poikkileikkaus-muotoa.

Suoritetut kokeet ovat kuitenkin myös antaneet tiettyjä sääntöjä hormien jakoa varten kuilu-uunin kehän ympäri. Kuten edellä jo mainittiin, on hormit sovitettava uunin alaosaan. Palamisilmaa puristetaan sisään näiden hormien läpi tietyllä paineella. Tämä palamisilma pyrkii sen tähden ainakin alussa ottamaan uunissa suunnan, joka sen tasaisten seinäosien sisäpuolella on kohtisuora sen seinäosia vastaan, mutta joka sen ympyränmuotoisten seinäosien sisäpuolella kulkee säteittäisesti tai lähes säteittäisesti. Seurauksena on, että jos hormit olisi jaettu tasaisesti uunin kehää pitkin, tapahtuisi uunin seinän pyöreiden osien keskipisteessä tai sen lähellä palamisilman tiivistymistä, kun sen sijaan palamisilmaa olisi vähemmässä määrin olemassa uunin seinän tasaisten osien edessä. Itsestään selvistä syistä on kuitenkin toivottavaa, että sulaminen yllä mainitussa laajimmassa merkityksessä tapahtuu tasaisesti koko uunissa. Koska sulaminen on riippuvainen palamisilman syötöstä, on myös palamisilmaa oltava tasaisesti jaettuna uunin poikkileikkauksen sisäpuolella. Tästä syystä hormit sovitetaan edullisesti tiheämmin uunin tasaisten ja suuremmalla käyristyssäteellä varustettujen osien kohdalle, mutta harvemmin uunin seinän niihin kohtiin, joissa käyristyssäde on pienempi. Tämän selityksen jälkeen ammattimies pystynee helposti laskemaan, miten hormien tiheys on jaettava uunin kehälle. Jos tässä suh-teessä esiintyy vaikeuksia, voidaan jakauma helposti myös määrätä puhtaasti kokeellisesti.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheisessa piirustuksessa esitettyyn suoritusesimerkkiin liittyen. On kuitenkin selvää, ettei 6 62042 keksintö rajoitu tähän erityiseen suoritusesimerkkiin, vaan että kaikenlaisia eri muunnoksia voi esiintyä keksinnön puitteissa.

Piirustuksessa kuvio 1 esittää pystyleikkausta keksinnön mukaisen uunin keskustan tai keskustaan verrattavan leikkausviivan läpi, kun taas kuvio 2 esittää leikkausta saman uunin sulatusvyöhykkeen läpi vaakasuunnassa. Leikkaustason selventämiseksi on kuvion 2 leikkaus-tasoa kuviossa 1 merkitty viivalla II-II, ja kuviossa 2 on vastaavaa kuvion 1 leikkaustasoa merkitty viivalla I-I.

Uunin vaippa 10 on sisäpuolelta päällystetty tulenkestävää ainetta, esim. shamottitiiliä olevalla vuorauksella 11. Uunin kuilu 12 on alhaalta suljettu pohjaluukuilla 14. Uunin alaosaan on kehämäisesti jaettuina sovitettu hormeja 15 uunin seinän sekä sen tulenkestävän vuorauksen läpi. Nämä hormit on yhdistetty paineen alaisen palamis-ilman lähteeseen, jolloin ilmaa siis puhalletaan uuniin sulatusvyöhyk-keeseen 16. Itse asiassa vyöhykkeessä 16 on koksin, osaksi sulaneen mineraaliaineen ja hyvin sulaneen mineraaliaineen seosta, jolloin hyvin sulanut ja oikeaan viskositeettiin kuumennettu mineraaliaine kootaan sulamisvyöhykkeen 16 alimpaan osaan, niin että se voidaan poistaa sopivalla tavalla piirustuksessa kaaviollisesti esitettyjen pohjaluukkujen 14 avulla. Vyöhykkeessä 16 olevaa koksia nimitetään yleensä pöhjakoksiksi. Uunin ylempänä sijaitsevissa osissa olevaa koksia nimitetään tässä ja seuraavassa koksipanokseksi. Pohjakoksin yläpuolella on siis varastoituna sulatusaineksen ja koksipanoksen seosta. Koksipanos tarkoittaa tällöin sitä koksimäärää, joka syötetään korvaamaan koksin sitä osaa, joka poltetaan pohjakoksin muodossa. Koksipanosta on sen tähden syötettävä jatkuvasti. Aluetta, jossa on sulatusaineksen ja koksipanoksen seosta, on kuviossa 1 merkitty viitenumerolla 17. Molempien vyöhykkeiden 16 ja 17 välistä raja-aluetta, jota ei todellisuudessa voida lainkaan tarkasti paikantaa, on merkitty viivalla 18.

Sitä mukaa kun koksipanosta siirretään muodostamaan pohjakoksia, on se kuitenkin korvattava. Tämä tapahtuu siten,että uunia sen yläpäässä panostetaan kappalemaisen mineraalin ja koksin seoksella, jota tavallisesti syötetään jaksottain syöttösuppiloon 20. Suppilon 20 on edullisesti oltava jatkuvasti täynnä, mutta koksipanoksen ja mineraalin jaksottainen syöttö tapahtuu sulun avulla, jota on kuviossa 1 esitetty kaaviollisesti syöttökartiolla 21, jota ohjaa 7 62042 sauva 22, joka ulottuu ylöspäin suppilossa 20 olevan varaston 19 läpi.

Savukaasun poisto tapahtuu kanavan 23 kautta.

Kuviosta 2 käy ilmi, miten hormit on jaettu neljään ryhmään, joilla on keskenään erilainen jako. Molemmissa ryhmissä, jotka sijaitsevat uunin esillä olevassa suoritusesimerkissä puoliympyrän muotoisissa poikkipäissä, hormit sijaitsevat harvemmassa, kuten hormeilla 15' esitetään, kun taas hormit 15" sijaitsevat huomattavasti tiheämmin esitetyn suoritusmuodon tasaisilla poikkisivuilla 26 ja 27.

Tämän sovitelman ansiosta saadaan edellä lähemmin selitetyllä tavalla palamisilma jaetuksi tasaisemmin koko alueelle 16, jonka läpi kuvion 2 mukainen leikkaustaso on sijoitettu.

Claims (6)

8 62042

1. Kuilu-uuni mineraaliraaka-aineen sulattamiseksi mineraali-villan valmistusta varten, johon kuilu-uuniin (10) kuuluu pystysuora uunikuilu (12), joka on alhaalta suljettu elimillä (14) mineraalisulatteen luovuttamiseksi, jolloin uunin pohjan lähellä sijaitsevien hormien (15) läpi syötetään puhallusilmaa mineraaliraaka-aineen ohella syötetyn polttoaineen, edullisesti koksin, polttamista varten, tunnettu siitä, että uunille (10, 11) on ainakin sillä alueella, jossa sulatus ja sulatusta seuraava ylikuumennus tapahtuvat ja jota nimitetään alempana "sulatusvyö-hykkeeksi" (16), annettu soikea tai vastaava pitkänomainen poikkileikkaus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että sen poikkileikkaus sulatusvyöhykkeessä (16) muodostuu kahdesta kumpaankin päähän sovitetusta, ainakin likimain puoliympyrän muotoisesta osasta (24, 25), joilla on ainakin likimain yhdensuuntaiset akselit, sekä kummallakin puolella ja niiden välissä kahdesta keskenään ainakin likimain yhdensuuntaisesta, tasaisesta osasta (26, 27).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuilu-uuni, tunnet-t u siitä, että poikkileikkauksen pienin sisäpuolinen leveys sulatusvyöhykkeessä on korkeintaan 1,6 metriä ja edullisesti korkeintaan 1,2 metriä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että poikkileikkauksen suurimman pituuden ja suurimman leveyden välinen suhde sulatusvyöhykkeessä (16) on korkeintaan 1,5 ja vähintään 1,1.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että poikkileikkaus on sulatusvyöhykkeen (16) yläpuolella olevissa kuilu-uunin osissa (17) tehty sellaiseksi, että se uunin korkeussuunnassa asteittain lähenee pyöreää muotoa tai soikeaa muotoa, jolla on pienempi epäkeskisyys kuin sulatusvyöhykkeessä olevalla muodolla.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuilu-uuni, tunnettu siitä, että hormit (15) palamisilman syöttämisek- 9 £ 2 C 4 2 si uunin seinän (10, 11) läpi on sovitettu tiheämmin uunin poikkileikkauksen niihin osiin (26, 27) sulatusvyöhykkeessä (16), joissa käyristyssäde on suurempi, ja kääntäen harvemmin poikkileikkauksen niihin osiin (24, 25) sulatusvyöhykkeessä, joissa käyristyssäde on pienempi.