RU2074130C1

RU2074130C1 - Lead glass-making furnace

Info

Publication number: RU2074130C1
Authority: RU
Inventors: Олег Адольфович Иваницкий; Евгений Яковлевич Беньяш; Вячеслав Петрович Куур; Александр Павлович Пасечник; Станислав Иванович Матюша; Ида Ивановна Толстунова
Original assignee: Восточный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1997-02-27

Abstract

FIELD: glass industry; designs of glass-making units for making glasses with high content of lead including production of melt of lead silicate. SUBSTANCE: furnace has glass-melting tank with bottom of molten metal. Located along walls of glass-melting tank are chambers communicated with glass-melting tank by means of flow-channels. Chambers have no contact with glass melt. Furnace glass-melting tank is separated by cooled partition into two parts. Each part of glass-melting tank is enclosed in isolated underpans. Chambers have current leads. Molten metal is used in the form of lead. Current leads are immersed into lead. Height of underpan walls is higher than that of lead level. Current lead material is used in the form of iron. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции стекловаренных агрегатов и может быть использовано в стекольной промышленности для варки стекол с высоким содержанием свинца, в том числе для получения расплава силиката свинца. The invention relates to the construction of glass melting units and can be used in the glass industry for the melting of glasses with a high content of lead, including for the production of molten lead silicate.

Известна стекловаренная печь, содержащая бассейн для варки стекломассы, разделенный перегородкой с протоком на варочную и выработочную части, и газовые или электрические нагреватели [1]
Использование газа для нагрева стекломассы имеет ряд недостатков. Низкий коэффициент использования энергии газового нагрева из-за большого количества отходящих горячих газов. Высокий пылевынос при загрузке шихты, содержащей свинец и улетучивание при поверхностном нагреве зеркала расплава приводит к загрязнению окружающей среды и неблагоприятной санитарной обстановке на рабочих местах, потерям ценных компонентов шихты.Known glass melting furnace containing a pool for melting glass, divided by a partition with a duct into the cooking and development parts, and gas or electric heaters [1]
The use of gas for heating glass melt has several disadvantages. Low utilization of gas heating energy due to the large amount of exhaust hot gases. High dust removal when loading a mixture containing lead and volatilization during surface heating of the melt mirror leads to environmental pollution and unfavorable sanitary conditions at workplaces, and the loss of valuable components of the mixture.

Известны электрические печи, имеющие нагреватели, расположенные над поверхностью стекломассы. В этих печах снижен пылевынос, но остаются потери ценных компонентов шихты при улетучивании с поверхности расплава нагретого до высоких температур. Печи также характеризуются низким коэффициентом использования энергии из-за повышенных потерь через свод печи [2]
Наилучшими по коэффициенту использования энергии и по снижению потерь ценных компонентов шихты при улетучивании с поверхности расплава являются электрические печи прямого нагрева [2 и 3] В печах этого типа электрические энергии подводится к стекломассе электродами из графита, молибдена, диоксида олова, а тепло выделяется при прохождении электрического тока непосредственно в стекломассе, служащей телом сопротивления.Known electric furnaces having heaters located above the surface of the glass. Dust removal is reduced in these furnaces, but the loss of valuable components of the charge when volatilizing from a surface of a melt heated to high temperatures remains. The furnaces are also characterized by low energy utilization due to increased losses through the arch of the furnace [2]
The best in terms of energy utilization and to reduce the loss of valuable components of the charge during volatilization from the melt surface are direct-heating electric furnaces [2 and 3] In furnaces of this type, electric energy is supplied to the glass mass by electrodes made of graphite, molybdenum, tin dioxide, and heat is released when passing through electric current directly in the glass mass, which serves as a resistance body.

Однако при использовании таких электродов для варки стекол, содержащих оксид свинца, происходит их химическая и электрохимическая коррозия, приводящая к разрушению электродов, сокращению срока их служб, загрязнению расплава стекла продуктами коррозии, восстановлению на электродах металлического свинца. However, when using such electrodes for cooking glasses containing lead oxide, their chemical and electrochemical corrosion occurs, leading to destruction of the electrodes, shortening of their service life, contamination of the glass melt with corrosion products, and reduction of metallic lead on the electrodes.

Следует отметить также высокую стоимость электродов из диоксида олова и молибдена. It should also be noted the high cost of tin and molybdenum dioxide electrodes.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является печь для варки свинцовых стекол, включающая бассейн с подом из расплава металла и камерами, расположенными вдоль стен бассейна, сообщающимися с ним протоками и не имеющим контакта с расплавленной стекломассой [4]
В бассейне над расплавленным металлом находится стекломасса, а расплавленный металл служит теплопередающим элементом от нагревателей к стекломассе. Нагреватели находятся вне бассейна печи в камерах, соединенных с бассейном расположенным ниже уровня стекломассы протоками. Тепло от нагретого в камерах расплавленного металла передается через протоки массе расплавленного металла в бассейне, а от него стекломассе.Closest to the invention in technical essence is a furnace for melting lead glasses, including a pool with a hearth from the molten metal and chambers located along the walls of the pool, communicating with it ducts and not having contact with the molten glass [4]
In the pool above the molten metal is molten glass, and molten metal serves as a heat transfer element from heaters to molten glass. The heaters are located outside the furnace pool in chambers connected to the ducts located below the molten glass level. The heat from the molten metal heated in the chambers is transferred through the ducts to the mass of molten metal in the pool, and from it to the molten glass.

Металл выбирается таким, чтобы его плотность превышала плотность стекломассы и чтобы он не вступал с нею в химическое взаимодействие. The metal is chosen so that its density exceeds the density of the glass and so that it does not enter into chemical interaction with it.

Достоинство печи состоит в том, что снижен пылевынос при загрузке шихты из-за отсутствия интенсивных газовых потоков над поверхностью расплавленной стекломассы. С учетом того, что тепло к стекломассе подводится снизу, уменьшаются потери ценных компонентов шихты от улетучивания с поверхности расплава по сравнению с печами, где обогрев стекломассы идет сверху. The advantage of the furnace is that dust removal during loading of the charge is reduced due to the absence of intense gas flows above the surface of the molten glass. Given that heat is supplied to the glass melt from below, the loss of valuable components of the mixture from volatilization from the melt surface is reduced compared to furnaces where glass melt is heated from above.

Недостатком печи является то, что она имеет низкий коэффициент использования энергии из-за потерь тепла с отходящими газами, применяемыми для нагревания металла в камерах. Кроме того, для соединения достаточной движущей силы для передачи тепла от металла к расплаву стекла требуется значительный перегрев металла по сравнению с температурой варки стекломассы, что обуславливает высокие потери тепла и, тем самым, тепло снижает коэффициент использования энергии. The disadvantage of the furnace is that it has a low coefficient of energy use due to heat loss with exhaust gases used to heat the metal in the chambers. In addition, in order to combine sufficient driving force to transfer heat from the metal to the glass melt, a significant overheating of the metal is required in comparison with the melting temperature of the glass melt, which leads to high heat loss and, therefore, heat reduces the energy efficiency.

Задача изобретения повышение коэффициента использования энергии. The objective of the invention is to increase the coefficient of energy use.

Это достигается тем, что печь для варки свинцовых стекол, включающая бассейн с подом из расплавленного металла и камерами, расположенными вдоль стен бассейна, сообщающимися с ним протоками и не имеющими контакта с расплавленной стекломассой, снабжена охлаждаемой перегородкой, разделяющей бассейн на две части, каждая из которых снабжена электрически изолированными поддонами, камеры снабжены токоподводами, при этом в качестве расплавленного металла использован свинец, в который погружены токоподводы, не реагирующие со свинцом, а высота стенок поддонов выше уровня свинца. Кроме того, в качестве материала токоподвода используют железо. This is achieved in that the lead glass melting furnace, including a pool with a molten metal hearth and chambers located along the pool walls, ducts communicating with it and not having contact with molten glass melt, is equipped with a cooled partition that divides the pool into two parts, each of which is equipped with electrically insulated pallets, the chambers are equipped with current leads, while lead is used as molten metal, into which current leads that do not react with lead are immersed, and the height tenok pallets above the levels of lead. In addition, iron is used as a current lead material.

Конструкция печи позволяет использовать металл на подине в качестве жидких электродов, передающих электрическую энергию от токоподводов расплавленной стекломассе. Телом сопротивления служит расплав стекла. Сопротивление токоподвода и жидкого электрода незначительно по отношению к сопротивлению расплавленного стекла, поэтому основное количество тепла выделяется непосредственно в стекломассе. Практически расплавление металла, из которого состоит жидкий электрод, происходит за счет передачи к нему тепла от стекломассы, поэтому температура его не может быть выше температуры варки стекла. The design of the furnace allows the use of metal on the hearth as liquid electrodes that transmit electrical energy from current leads to molten glass. The resistance body is molten glass. The resistance of the current lead and the liquid electrode is insignificant with respect to the resistance of the molten glass, so the bulk of the heat is generated directly in the glass mass. In practice, the melting of the metal that the liquid electrode consists of occurs due to the transfer of heat from the molten glass to it, therefore its temperature cannot be higher than the glass melting temperature.

Так как тепловые потери пропорциональны разности температур в варочном бассейне печи и окружающей среды, снижение температур перегрева металла, необходимого для передачи тепла стекломассе, приведет к сокращению потерь тепла и, тем самым, повышению коэффициента использования энергии. Since heat losses are proportional to the temperature difference in the cooking pool of the furnace and the environment, lowering the temperature of the metal overheating, necessary for heat transfer to the glass mass, will lead to a reduction in heat loss and, thereby, an increase in energy utilization.

Кроме того, исключается нагрев металла в камерах, а следовательно и тепловые потери от стенок камер и с отходящими горячими газами при использовании газовых горелок. In addition, the heating of the metal in the chambers, and hence the heat loss from the walls of the chambers and with the exhaust hot gases when using gas burners, is excluded.

Использование свинца в качестве материала электродов для варки свинецсодержащих стекол предотвращает загрязнение стекломассы и увеличивает срок службы электродов, так как свинец не вступает с нею в химическое взаимодействие. The use of lead as the material of electrodes for cooking lead-containing glasses prevents contamination of the molten glass and increases the service life of the electrodes, since lead does not enter into chemical interaction with it.

Кроме того, высокая плотность свинца (11,3 кг/дм³ исключает возможность попадания свинца в стекломассу (плотность свинецсодержащих стекол достигает значений 7,5-8 кг/дм³).In addition, the high density of lead (11.3 kg / dm ³ excludes the possibility of lead entering the glass melt (the density of lead-containing glasses reaches 7.5-8 kg / dm ³ ).

Материал токоподвода должен быть устойчив к расплавленному свинцу для обеспечения надежности работы печи длительное время. The material of the current supply must be resistant to molten lead to ensure the reliability of the furnace for a long time.

Необходимость исключения контакта материала токоподвода с расплавленной стекломассой обусловлена исключением коррозии материала в расплавах стекол, содержащих оксид свинца, загрязнения расплава продуктами коррозии, исключения восстановления металлического свинца, обеспечения надежной работы печи в течение длительного времени. Контакт может быть исключен, например, устройством токоподвода через карман, соединенный расположенным ниже уровня стекломассы протоком с жидким электродом, или пропусканием токоподвода через боковую стенку печи или со стороны пола непосредственно к жидкому электроду. The need to exclude contact of the current lead material with molten glass melt is due to the exclusion of material corrosion in the melts of glasses containing lead oxide, pollution of the melt by corrosion products, the exclusion of recovery of metallic lead, and the reliable operation of the furnace for a long time. Contact can be eliminated, for example, by a current supply device through a pocket connected by a duct located below the glass melt with a liquid electrode, or by passing a current supply through the side wall of the furnace or from the floor directly to the liquid electrode.

Охлаждение перегородки обеспечивает снижение токов утечки через материал перегородки в расплавленной стекломассе и способствует уменьшению коррозии этого материала. Охлаждение может быть выполнено, например, в виде продольного канала через который продувается холодный воздух, или канала, охлаждаемого посредством водяных кессонов, имеющих между собой электрический разрыв во избежание электрического пробоя. The cooling of the baffle reduces the leakage currents through the baffle material in molten glass and contributes to the reduction of corrosion of this material. Cooling can be performed, for example, in the form of a longitudinal channel through which cold air is blown, or a channel cooled by means of water caissons having an electrical break between them to avoid electrical breakdown.

Выполнение токоподвода из железа обусловлено тем, что оно не вступает со свинцом в химическое взаимодействие, хорошо приводит электрический ток и является дешевым материалом. The current supply of iron is due to the fact that it does not enter into chemical interaction with lead, leads well to electric current and is a cheap material.

Целесообразность заключения каждой части пода с жидким электродом в отдельные электрически изолированные друг от друга железные поддоны, высота стенок которых превышает уровень свинца на подине, обусловлена исключением коротких замыканий между электродами из-за возможных протеканий жидкого свинца в неплотности кладки огнеупоров. The feasibility of concluding each part of the hearth with a liquid electrode in separate iron pallets that are electrically isolated from each other, the wall height of which exceeds the level of lead on the bottom, due to the exclusion of short circuits between the electrodes due to possible leakage of liquid lead in the masonry of the refractories.

Печь иллюстрируется чертежом, на которой приведен поперечный разрез части пода с жидким электродом с вариантом подвода электрической энергии через боковую камеру. The furnace is illustrated by a drawing, which shows a cross section of a part of a hearth with a liquid electrode with the option of supplying electrical energy through a side chamber.

Печь для варки свинцовых стекол включает бассейн 1 с расплавленным свинцом 2 на подине 3, расположенные вдоль торцевых стен бассейна камеры 4, сообщающиеся с ними протоками 5. Бассейн снабжен перегородкой 6, имеющей продольный канал 7. В камеру 4 ниже уровня расплава свинца опущен токоподвод 8. Печь футерована огнеупором, химически стойким к стекломассе. Бассейн и камеры для каждого электрода заключены в железные поддоны 9, высота стенок которых превышает уровень расплавленного свинца. Печь снаружи для уменьшения теплопотерь дополнительно теплоизолируется слоем материала 10. Над расплавленным свинцом, в бассейне печи расположена стекломасса 11. The lead glass melting furnace includes a pool 1 with molten lead 2 on the bottom 3, located along the end walls of the pool of the chamber 4, communicating with the ducts 5. The pool is equipped with a partition 6 having a longitudinal channel 7. A current lead 8 is lowered into the chamber 4 below the level of the lead melt The furnace is lined with refractory, chemically resistant to molten glass. The pool and chambers for each electrode are enclosed in iron pallets 9, the wall height of which exceeds the level of molten lead. The furnace from the outside is additionally insulated with a layer of material 10 to reduce heat loss. Above molten lead, in the pool of the furnace, is molten glass 11.

Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.

В бассейн 1 засыпают шихту и бой, где они расплавляются от тепла, выделяющегося в стекломассе 11 при прохождении электрического тока, подводимого к ней через токоподводы 8 и электроды из расплавленного свинца 2. In the pool 1, the mixture and the battle are poured, where they are melted from the heat released in the glass mass 11 during the passage of electric current supplied to it through current leads 8 and electrodes from molten lead 2.

Оснащенная печь соответствующим количеством жидких электродов с токоподводами, можно подключить ее как к однофазному, так и к трехфазному источнику тока. Equipped with an appropriate number of liquid electrodes with current leads, you can connect it to both single-phase and three-phase current sources.

Предлагаемое изобретение позволяет получать расплавы стекол с высоким содержанием оксида свинца без загрязнения расплава продуктами коррозии электродов, исключает необходимость остановки печи для замены электродов, обеспечивает высокий коэффициент использования энергии. The present invention allows to obtain melts of glasses with a high content of lead oxide without contaminating the melt with corrosion products of the electrodes, eliminates the need to stop the furnace to replace the electrodes, provides a high energy efficiency.

Claims

1. The furnace for cooking lead glasses, including a pool with a hearth from a molten metal and chambers located along the walls of the pool, channels connected to it and not having contact with molten glass melt, characterized in that the furnace is equipped with a cooled partition that divides the pool into two parts, each of which is equipped with electrically insulated pallets, the chambers are equipped with current leads, while lead is used as molten metal, into which current leads that do not react with lead are immersed, and the height Pallets are above the level of lead.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that iron is used as the current lead material.