RU2033977C1

RU2033977C1 - Glassmelter

Info

Publication number: RU2033977C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Кравченко; Александр Александрович Медведев; Михаил Абавич Соколинский; Анатолий Иванович Золотарев; Юрий Львович Цыбуля; Леонид Николаевич Смирнов
Original assignee: Анатолий Васильевич Кравченко; Александр Александрович Медведев; Михаил Абавич Соколинский; Анатолий Иванович Золотарев; Юрий Львович Цыбуля; Леонид Николаевич Смирнов
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: glass melting. SUBSTANCE: glassmelter for production of fibers from rocks includes melting and working tanks. Area of melting tank amounts to 0.6-1.3 of working tank area. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству волокон, а именно к устройству для изготовления волокон из горных пород, и может быть использовано при производстве волокон для строительства, машиностроения и других областей техники. The invention relates to the production of fibers, and in particular to a device for the manufacture of fibers from rocks, and can be used in the manufacture of fibers for construction, engineering and other technical fields.

Известно устройство для изготовления волокон из горных пород, которое содержит плавильную печь, зону выработки и фильеры. В плавильную печь, где происходит плавление, с помощью загрузочного устройства подают дробленую горную породу. Из печи расплав подают в зону выработки фидер. Затем с помощью фильер проводят формование волокна. В таком устройстве отношение площади зоны плавления к площади зоны выработки обычно составляет 0,45-0,55. A device for the manufacture of fiber from rocks is known, which comprises a melting furnace, a production zone and dies. Crushed rock is fed to a melting furnace where melting takes place using a loading device. From the furnace, the melt is fed to the feeder production zone. Then, with the help of dies, fiber forming is carried out. In such a device, the ratio of the area of the melting zone to the area of the working zone is usually 0.45-0.55.

Такое устройство позволяет получать непрерывное волокно из минерального сырья. Однако в связи с особенностями химического состава горных пород и низкой теплопроводностью их расплавов использование известных для производства стекловолокон отношений площади зоны плавления к площади зоны выработки приводит к тому, что при непрерывном процессе получения волокон расплав не успевает гомогенизоваться в зоне плавления и поступает в зону выработки со значительным содержанием кристаллической фазы. Это приводит к нарушению процесса формования волокон в фильерном сосуде, увеличению обрывности волокон, а следовательно, снижению производительности устройства и не позволяет получать волокна высокого качества. Such a device allows to obtain continuous fiber from mineral raw materials. However, due to the peculiarities of the chemical composition of the rocks and the low thermal conductivity of their melts, the use of the ratio of the area of the melting zone to the area of the production zone known for the production of glass fibers leads to the fact that during the continuous process of producing fibers, the melt does not have time to homogenize in the melting zone and enters the production zone with significant content of the crystalline phase. This leads to disruption of the process of forming the fibers in the spinneret vessel, an increase in the breakage of the fibers, and therefore, a decrease in the productivity of the device and does not allow to obtain high-quality fibers.

Задача изобретения выбрать такое соотношение площадей ванны и зоны выработки в устройстве для изготовления волокон из горных пород, чтобы обеспечить быстрое получение полностью гомогенизированного расплава горной породы. The objective of the invention is to choose such a ratio of the areas of the bath and the production zone in the device for the manufacture of fibers from rocks in order to ensure the rapid production of fully homogenized molten rock.

Это достигается тем, что в печи для варки стекла преимущественно для изготовления волокон из горных пород, включающей варочный и выработочный бассейны, площадь варочного бассейна составляет 0,6-1,3 площади выработочного бассейна. This is achieved by the fact that in a furnace for glass melting, mainly for the manufacture of fibers from rocks, including a cooking and working pools, the area of the cooking pool is 0.6-1.3 of the area of the working pool.

Устройство обеспечивает при оптимальном расходе энергоносителей и оптимальной температуре расплава горных пород стабильное формование волокон за счет поступления в зону формования полностью гомогенизированного равномерного расплава и позволяет повысить производительность, так как полностью гомогенизированный расплав не имеет кристаллических включений и исключает обрыв волокна в момент его вытягивания. The device provides, with optimal energy consumption and optimum temperature of the rock melt, stable spinning of the fibers due to the entry of a fully homogenized uniform melt into the forming zone and allows to increase productivity, since the fully homogenized melt does not have crystalline inclusions and eliminates fiber breakage at the time of its drawing.

Необходимо отметить, что глубина ванны для плавления горных пород обычно составляет около 0,3 м. Такая небольшая глубина варочной части обусловлена меньшей теплопроводностью расплава горной породы и значительными колебаниями химического состава исходного сырья. It should be noted that the depth of the bath for melting rocks is usually about 0.3 m. Such a small depth of the cooking part is due to the lower thermal conductivity of the rock melt and significant fluctuations in the chemical composition of the feedstock.

Известно, что горные породы характеризуются тем, что в процессе их образования из расплавленной магмы не остается отдельных частей минералов-окислов, а получаются их соединения, например альбит NaAlSi₃O₈, апортит CaAl₂Si₃O₈, диоксид Ca(MgFeSi₂O₆), оливин (MgFe)₂SiO₄, авгит Ca(MgFe)(Si₂O₆) и другие. Эти соединения при плавлении в процессе получения гомогенизированного расплава переходят по отдельности из одной фазы в другую. Поэтому процесс плавления горной породы можно рассматривать как гетерогенную систему, состоящую из нескольких физически однородных, различающихся между собой тел (кристалл, стекло).It is known that rocks are characterized by the fact that during their formation from the molten magma there are no separate parts of minerals-oxides, but their compounds are obtained, for example, NaAlSi ₃ O ₈ albite, CaAl ₂ Si ₃ O ₈ aportite, Ca dioxide (MgFeSi ₂ O ₆ ), olivine (MgFe) ₂ SiO ₄ , augite Ca (MgFe) (Si ₂ O ₆ ) and others. These compounds during melting in the process of obtaining a homogenized melt pass individually from one phase to another. Therefore, the process of rock melting can be considered as a heterogeneous system consisting of several physically homogeneous, different bodies (crystal, glass).

Из этого следует, что в случае выбора отношения площади ванны к площади зоны выработки менее 0,6 при непрерывном процессе получения волокон из горных пород возможно попадание кристаллических включений из зоны плавления в зону выработки, что вызывает нарушения в процессе формования волокон фильерами и приводит к обрывности волокон. Если указанное отношение более 1,3, то увеличивается удельный расход энергоносителей при снижении производительности печей, так как при таком отношении увеличивается площадь ванны относительно площади зоны выработки. Однако производительность установки определяется именно площадью зоны выработки, т.е. при той же выработке объем загружаемой породы увеличивается, а следовательно, увеличиваются удельные энергозатраты на получение расплава в ванном объеме. Такие энергозатраты являются лишними, так как они не приводят к увеличению производительности и не влияют на качество расплава, поступающего в зону выработки, а следовательно, и на качество получаемого волокна. From this it follows that if the ratio of the bath area to the area of the working zone is less than 0.6, with a continuous process for producing fibers from rocks, crystalline inclusions from the melting zone may get into the working zone, which causes disturbances in the process of forming fibers with dies and leads to breakage fibers. If the indicated ratio is more than 1.3, then the specific energy consumption increases with a decrease in furnace productivity, since with this ratio the bath area increases relative to the area of the production zone. However, the performance of the installation is determined precisely by the area of the production zone, i.e. with the same production, the volume of feed rock increases, and therefore, the specific energy consumption for obtaining the melt in the bath volume increases. Such energy costs are unnecessary, since they do not lead to an increase in productivity and do not affect the quality of the melt entering the production zone, and hence the quality of the resulting fiber.

На чертеже изображена предлагаемая печь. The drawing shows the proposed furnace.

Печь для варки стекла содержит ванну 1 для получения расплава 2, изготовленную из огнеупорного материала с отверстием 3 для загрузки горных пород. Ванна 1 сообщена каналом с зоной 4 выработки, которая выполнена в виде емкости из огнеупорного материала. Дно зоны 4 выработки имеет отверстия, в которых установлены струйные питатели 5, через которые зона 4 выработки сообщена с формирователем волокон. Формирователь волокон может быть выполнен, например, в виде фильерного сосуда 6 и наматывающего устройства 7. В таком устройстве расплав горных пород обогревается с помощью газовых горелок, установленных над ванной и зоной выработки (не показано). Струйный питатель и фильерный сосуд обогревают за счет нагрева при прохождении электрического тока. The glass-melting furnace contains a bath 1 for producing a melt 2 made of refractory material with an opening 3 for loading rocks. Bath 1 is communicated with a channel with a working zone 4, which is made in the form of a container of refractory material. The bottom of the working zone 4 has openings in which the jet feeders 5 are installed through which the working zone 4 is in communication with the fiber former. The fiber former can be made, for example, in the form of a spinneret vessel 6 and a winding device 7. In such a device, the rock melt is heated using gas burners installed above the bathtub and the production zone (not shown). The jet feeder and the die vessel are heated by heating with the passage of electric current.

Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.

В ванну 1 загружают через отверстие 3 кусковую горную породу базальт с размерами частиц 20-40 мм. In the bath 1 is loaded through the opening 3 of a lump of rock rock basalt with a particle size of 20-40 mm

Базальт расплавляют при температуре 1450^оС. Площадь ванны 1 составляет 2,4 м². После получения гомогенизированного расплава 2 в ванне 1 он поступает в зону 4 выработки, площадь которой составляет 3,44 м². Через струйные питатели 5, установленные в отверстиях донной части зоны 4 выработки, расплав 2 поступает в фильерные сосуды 6, а затем через отверстия в фильерных сосудах 6 сформированное волокно 8 вытягивают с помощью барабана наматывающего устройства 7. Удельный расход природного газа составляет 2,5 тыс.м³/т для получения 1 т волокна, а производительность до 150 кг волокна в сутки.Basalt is melted at a temperature of 1450 ^about C. The area of the bath 1 is 2.4 m ² . After receiving the homogenized melt 2 in the bath 1, it enters the zone 4 of the mine, the area of which is 3.44 m ² . Through the jet feeders 5 installed in the openings of the bottom of the production zone 4, the melt 2 enters the spinneret vessels 6, and then, through the openings in the spinneret vessels 6, the formed fiber 8 is pulled using the reel of the winding device 7. The specific consumption of natural gas is 2.5 thousand .m ³ / t to obtain 1 ton of fiber, and productivity up to 150 kg of fiber per day.

Для обоснования диапазона отношения площади ванны 1 к площади зоны 4 выработки были проведены эксперименты для различных площадей. В таблице приведены сравнительные данные для различных вариантов устройства. To justify the range of the ratio of the area of the bath 1 to the area of the zone 4 of the development, experiments were conducted for different areas. The table shows comparative data for various device options.

Из приведенных в таблице данных следует, что выбранный диапазон отношения от 0,6 до 1,3 является оптимальным. При этом в зоне 4 выработки отсутствует кристаллическая фаза породы, производительность высока, а удельный расход газа минимален. From the data given in the table it follows that the selected ratio range from 0.6 to 1.3 is optimal. Moreover, in the zone 4 of the development there is no crystalline phase of the rock, the productivity is high, and the specific gas consumption is minimal.

В приведенные выше варианты выполнения устройства могут быть внесены изменения, не выходящие, однако, за пределы существа настоящего изобретения, а именно устройство формирования волокна может быть выполнено различным образом, например в виде фильерной пластины с отверстиями, которая присоединяется непосредственно к отверстию в дне зоны выработки. Changes may be made to the above embodiments of the device, however, that do not go beyond the essence of the present invention, namely, the fiber forming device can be made in various ways, for example, in the form of a spinneret plate with holes that attaches directly to the hole in the bottom of the production zone .

Claims

FURNACE FOR GLASS COOKING, mainly for the manufacture of fiber from rocks, including a cooking and working pools, characterized in that the area of the cooking pool is 0.6 1.3 squares of the working pool.