RU2311393C2 - Installation for production of mullite - Google Patents
Installation for production of mulliteInfo
- Publication number
- RU2311393C2 RU2311393C2 RU2005107980/03A RU2005107980A RU2311393C2 RU 2311393 C2 RU2311393 C2 RU 2311393C2 RU 2005107980/03 A RU2005107980/03 A RU 2005107980/03A RU 2005107980 A RU2005107980 A RU 2005107980A RU 2311393 C2 RU2311393 C2 RU 2311393C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mullite
- heating chamber
- gas
- granules
- furnace
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам высокотемпературной обработки топазового концентрата для получения муллита и может быть использовано в промышленности при производстве керамических, огнеупорных и строительных материалов, а также в химической промышленности.The invention relates to plants for the high-temperature processing of topaz concentrate to obtain mullite and can be used in industry for the production of ceramic, refractory and building materials, as well as in the chemical industry.
Известен промышленный обжиг кусковых топазовых руд во вращающихся печах. Содержание муллита в получаемых материалах было невысоким, так как получалась смесь муллита с кристобалитом (Pole G.J., J. Amer. Soc., 1944, v.27 №6).Known industrial firing lump topaz ores in rotary kilns. The mullite content in the obtained materials was low, since a mixture of mullite with cristobalite was obtained (Pole G.J., J. Amer. Soc., 1944, v. 27 No. 6).
Известен способ получения муллита из топазового концентрата обжигом во вращающейся барабанной печи (Заявка РФ №2000103140, МПК В03В 7/00, опубл. 10.01.2002).A known method of producing mullite from topaz concentrate by firing in a rotary drum furnace (RF Application No.2000103140, IPC V03B 7/00, publ. 10.01.2002).
Конструктивное оформление этого способа не позволяет обеспечить оптимальные условия массообмена и теплообмена между газовой фазой и топазовой рудой, что отрицательно сказывается на качестве получаемого муллита.The design of this method does not allow to provide optimal conditions for mass transfer and heat transfer between the gas phase and topaz ore, which negatively affects the quality of the obtained mullite.
Известен способ получения муллита по патенту США №5340516, МПК В32В 3/12; С04В 35/10, 1994 г., согласно которому используют гранулятор для формования гранул заданной формы, сушильную печь для высушивания гранул и печь для обжига гранул с получением целевого муллитосодержащего продукта.A known method of producing mullite according to US patent No. 5340516, IPC B32B 3/12; СВВ 35/10, 1994, according to which a granulator is used to form granules of a given shape, a drying oven for drying granules and a furnace for burning granules to obtain the desired mullite-containing product.
Однако конструктивное оформление процесса, приведенное в описании к патенту, не обеспечивает получение продукта в промышленном масштабе.However, the design of the process described in the description of the patent, does not provide a product on an industrial scale.
Задачей изобретения является разработка установки для получения муллита из топазового концентрата, обеспечивающей получение муллита в виде наиболее ценных форм - волокнистых и (или) игольчатых кристаллов, при высоком содержании целевого вещества в конечном продукте.The objective of the invention is to develop an installation for producing mullite from topaz concentrate, which provides mullite in the form of the most valuable forms - fibrous and (or) needle crystals, with a high content of the target substance in the final product.
Поставленная задача решается тем, что в установке печь синтеза муллита выполнена из внешней и внутренней шахт, размещенных соосно с образованием греющей камеры, и снабжена генераторами плазмы, сообщенными выходами с греющей камерой, и контуром циркуляции газа противотоком движению гранул, включающим побудитель расхода, при этом греющая камера снабжена группами сопел, подключенных к побудителю расхода и размещенных с обеспечением горизонтальной и вертикальной циркуляции газа в греющей камере и его подачи в слой гранул через отверстия, выполненные в стенке внутренней шахты. Печь синтеза муллита сообщена входом с выходом печи сушки гранул, а выходом - с приемным бункером, оборудованным контуром циркуляции охлаждающего гранулы газа. Внутренняя шахта выполнена с чередующимися попарно выступами, под которыми размещены отверстия, сообщающие внутреннюю шахту с греющей камерой, при этом каждая последующая пара выступов смещена относительно предыдущей на 90°.The problem is solved in that, in the installation, the mullite synthesis furnace is made of external and internal shafts arranged coaxially with the formation of a heating chamber, and is equipped with plasma generators communicated with the exits of the heating chamber and a gas circulation circuit in countercurrent to the movement of the granules, including a flow inducer, while the heating chamber is equipped with groups of nozzles connected to a flow driver and arranged to ensure horizontal and vertical circulation of gas in the heating chamber and its supply to the granule layer through openings, Making a wall in the interior of the mine. The mullite synthesis furnace is communicated with an inlet with an outlet of a pellet drying furnace, and with an outlet with a receiving hopper equipped with a circulation loop of a cooling granule of gas. The inner shaft is made with alternating pairs of protrusions, under which are placed holes communicating the inner shaft with a heating chamber, with each subsequent pair of protrusions offset by 90 ° relative to the previous one.
На фиг.1 схематично изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1.Figure 1 schematically shows the proposed installation; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a section bb in figure 3; figure 5 - section GG in figure 1.
Установка содержит гранулятор 1, вращающуюся барабанную сушильную печь 2 с дозирующим узлом загрузки 3, сообщенную выходом с шахтной печью 4 синтеза муллита в движущемся слое гранул. Сушильная печь 2 снабжена штуцером 32 для отвода отходящих газов из печей 2 и 4.The installation comprises a granulator 1, a rotary drum drying oven 2 with a metering unit 3, in communication with the output of a shaft furnace 4 for the synthesis of mullite in a moving layer of granules. The drying oven 2 is equipped with a fitting 32 for exhaust gases from furnaces 2 and 4.
Печь синтеза муллита 4 содержит вертикальный металлический корпус 5, внутри которого размещены соосно внешняя 6 и внутренняя 7 керамические шахты с образованием между боковыми стенками шахт 6 и 7 греющей камеры 8.The mullite synthesis furnace 4 contains a vertical metal housing 5, inside of which coaxially external 6 and internal 7 ceramic shafts are placed with the formation of a heating chamber 8 between the side walls of the shafts 6 and 7.
Между внешней шахтой 6 и металлическим корпусом 5 размещен слой теплоизоляции 9.Between the outer shaft 6 and the metal casing 5 there is a layer of
Внутренняя шахта 7 выполнена с выступами 10, чередующимися попарно по высоте, при этом каждая последующая пара выступов смещена относительно предыдущей на 90°.The inner shaft 7 is made with
Нагрев печи осуществляется газом, нагреваемым с помощью охлаждаемых водой генераторов плазмы 11, подаваемым в греющую камеру 8 через отверстия 12 в шахте 7, экранированные защитными керамическими кольцами 13 (фиг.2 и 3), охлаждаемыми газом (не показано).The furnace is heated by gas, heated with water-cooled
Камера 8 сообщена с внутренней полостью шахты 7 системой отверстий 14, выполненных непосредственно под выступами 10.The chamber 8 is in communication with the internal cavity of the shaft 7 by a system of
Камера 8 снабжена соплами 15, обеспечивающими горизонтальную циркуляцию греющего газа в камере, а также соплами 16, обеспечивающими вертикальную циркуляцию греющего газа в камере. Для интенсификации вертикальной циркуляции греющего газа предусмотрены каналы 17, выполненные в шахте 6 или образованные с помощью вертикальной перегородки 18.The chamber 8 is equipped with
Печь снабжена контуром циркуляции газа в противотоке движению гранул, включающим сопла 19, штуцер 22 отбора газа, расположенный в верхней части шахты 7, и штуцер 31 подачи газа, расположенный в нижней части печи, а также сообщенную с коллектором 30 и штуцером 31 систему трубопроводов с побудителем расхода 20 и теплообменником 21.The furnace is equipped with a gas circulation circuit in countercurrent to the movement of the granules, including
Дополнительно к циркулирующему потоку газа через гранулы организована подача греющего газа в объем движущихся гранул непосредственно из камеры 8, для чего предусмотрены сопла 19, сориентированные в сторону отверстий 14 и подключенные к газовому коллектору 30. Коллектор 30 размещен в слое теплоизоляции 9.In addition to the circulating gas flow through the granules, a supply of heating gas to the volume of moving granules is organized directly from the chamber 8, for which
Нижней частью печь сообщена с приемным бункером 23 целевого продукта, снабженным механизмом регулируемой выдачи продукта 24 в транспортный контейнер 25. Приемный бункер оборудован контуром циркуляции воздушно-газовой смеси для охлаждения целевого продукта, включающим верхний штуцер 29 отбора газа и нижний штуцер 28 подачи газа в бункер, а также побудитель расхода 26 и теплообменник 27.The lower part of the furnace is in communication with the receiving hopper 23 of the target product, equipped with a mechanism for the regulated delivery of the product 24 to the transport container 25. The receiving hopper is equipped with an air-gas mixture circulation circuit for cooling the target product, including the upper nozzle 29 for gas extraction and the lower nozzle 28 for supplying gas to the hopper as well as a flow inducer 26 and a heat exchanger 27.
Все детали, соприкасающиеся с газом при температуре выше 300°С, выполнены из алундовой или муллитовой керамики.All parts in contact with gas at temperatures above 300 ° C are made of alundum or mullite ceramics.
Установка обеспечена приборами (температуры, расхода, давления и др.) для замера различных параметров и регулирования процессов в печи (не показано).The installation is provided with devices (temperature, flow, pressure, etc.) for measuring various parameters and controlling processes in the furnace (not shown).
Печь работает следующим образом.The furnace operates as follows.
Из топазового концентрата в грануляторе 1 формируют гранулы в виде колец или чешуек с толщиной стенок от 1,5 до 3 мм, которые направляют в сушильную печь 2 через дозирующий загрузочный узел 3. Сушильная печь должна быть разогрета до 300°С, а из штуцера 32 проводят отбор образующихся при нагреве газов.From topaz concentrate in granulator 1, granules are formed in the form of rings or flakes with wall thicknesses from 1.5 to 3 mm, which are sent to the drying oven 2 through the metering loading unit 3. The drying oven must be heated to 300 ° C, and from the nozzle 32 carry out the selection of gases generated by heating.
Гранулы, прошедшие сушильную печь 2, попадают в печь 4 и ссыпаются в бункер 23. Для предотвращения перегрева разгрузочного устройства 10 его заполняют при включенном контуре охлаждения гранул.The granules that pass through the drying furnace 2 enter the furnace 4 and are poured into the hopper 23. To prevent overheating of the
После наполнения бункера 23 включают плазменный нагрев печи.After filling the hopper 23 include plasma heating of the furnace.
Разогрев начинают при работе генераторов плазмы 11 на сжатом воздухе с последующей заменой воздуха на газ, образующийся в печи синтеза, при включенном контуре циркуляции газов с теплообменником 21 и побудителем расхода 20. Отбор газов в контур циркуляции производят через штуцер 22.Warming up begins when the
Газ из побудителя расхода 20, поданный в коллектор 30, распределяется в сопла горизонтальной циркуляции 15, вертикальной циркуляции 16 и сопла 19 подачи газа в объем движущихся гранул. Кроме того, газ из побудителя расхода 20 подается в штуцер 31, в генераторы плазмы 11, на защиту колец 13 (спутно плазменной струе) в отверстия 12.Gas from the flow inducer 20, supplied to the
Печь для получения муллита 4 предварительно разогревают до 800°С. Нагреваемый в генераторе плазмы воздух со среднемассовой температурой более 3500°С, а при дальнейшей работе газ попадает через штуцер 13 в греющую камеру 8. В штуцере 13 и камере 8 плазмоид смешивается с движущимся в них потоком газа и отдает ему и стенкам камеры избыточное тепло, а при дальнейшей работе и гранулам внутри печи. Движение газа в камере и подача его во внутреннюю полость печи осуществляется группами сопел. Сопла 15 вращают газ в камере, сопла 16 возвращают «остывший» газ из верхней части камеры в зоны штуцеров 13, а сопла 19 нагнетают «горячий» газ во внутреннюю полость печи через отверстия 14, расположенные в нижней части камеры 8. Через отверстия 14, расположенные в верхней части камеры 8, «остывший» газ из внутренней полости печи частично возвращается в камеру 8.The furnace for producing mullite 4 is preheated to 800 ° C. The air heated in the plasma generator with a mass-average temperature of more than 3500 ° C, and during further operation, the gas enters through the
После разогрева печи до температуры 800°С возобновляют подачу гранул в печь, продолжая нагрев.After heating the furnace to a temperature of 800 ° C, the supply of granules to the furnace is resumed, continuing heating.
Для исключения зависания гранул в зоне активной муллитизации наполнение печи гранулами проводят с одновременным отбором части гранул из разгрузочного устройства 23. После заполнения печи отбор гранул уравнивают с загрузкой и разогревают печь до обеспечения температуры в движущихся гранулах не менее 1300°С. Так как выгруженные при заполнении гранулы не прошли полного цикла обработки, их возвращают в узел загрузки подмешиванием к исходным гранулам.In order to prevent freezing of granules in the active mullitization zone, the furnace is filled with granules while part of the granules is taken from the unloading device 23. After the furnace is filled, the granules are selected with loading and the furnace is heated to ensure that the temperature in the moving granules is at least 1300 ° С. Since the granules discharged during filling did not pass the full processing cycle, they are returned to the loading unit by mixing with the original granules.
В установившемся стационарном режиме задают время выдержки гранул в печи, регулируя их отбор и загрузку по результатам анализа прошедших термохимическую обработку гранул.In the steady-state stationary mode, the exposure time of the granules in the furnace is set, controlling their selection and loading according to the results of the analysis of the thermochemical processing of granules.
Разгрузку гранул из печи осуществляют в транспортный контейнер 25.The discharge of granules from the furnace is carried out in a transport container 25.
При разогреве и муллитизации выделяется более 60 кг газа на 100 кг загруженных гранул, состоящего из смеси фтористого водорода, четырехфтористого кремния, паров воды и др. В установившемся процессе в печи эта смесь, содержащая фтористый водород, является необходимой для превращения топазового концентрата в муллит. Подачу смеси обеспечивает циркуляционный контур, отбирая газ из штуцера 22 и распределяя его в штуцер 31, в генераторы плазмы 11, во все сопла и на охлаждение колец 13 с помощью побудителя расхода 20.During heating and mullitization, more than 60 kg of gas is released per 100 kg of loaded granules, consisting of a mixture of hydrogen fluoride, silicon tetrafluoride, water vapor, etc. In a steady-state process in a furnace, this mixture containing hydrogen fluoride is necessary for the conversion of topaz concentrate to mullite. The supply of the mixture provides a circulation circuit, taking gas from the nozzle 22 and distributing it into the nozzle 31, into the
Плазменный нагрев позволяет многократно использовать выделяющиеся при муллитизации газы с минимальным их разбавлением, а система сопел обеспечивает интенсификацию тепломассообмена в печи.Plasma heating allows you to reuse the gases emitted during mullitization with minimal dilution, and the nozzle system provides intensification of heat and mass transfer in the furnace.
Пример.Example.
При мощности двух генераторов плазмы до 65 кВт каждый и загрузке в печь 100 кг гранул в час, контуром циркуляции газа выводится из печи около 80 кг/час газа с температурой около 300°С, который охлаждается в теплообменнике 21 и далее с помощью побудителя расхода распределяется следующим образом:With a capacity of two plasma generators up to 65 kW each and loading 100 kg of granules per hour into the furnace, about 80 kg / hour of gas with a temperature of about 300 ° C is removed from the furnace by a gas circulation circuit, which is cooled in the heat exchanger 21 and then distributed using a flow inducer in the following way:
25-30 кг газа поступает в генераторы плазмы, нагревается до температуры более 3500°С и подается в камеру 8, являясь энергетическим источником нагрева печи 4;25-30 kg of gas enters the plasma generators, is heated to a temperature of more than 3500 ° C and is supplied to the chamber 8, being the energy source for heating the furnace 4;
10-12 кг газа поступает на защиту колец 13 от излучения плазмоида;10-12 kg of gas is supplied to protect the
до 15 кг газа поступает в штуцер 31 для рекуперации тепла от движущихся навстречу гранул.up to 15 kg of gas enters the nozzle 31 for heat recovery from moving towards the granules.
Остальные 25-30 кг газа распределяются из коллектора 30 в сопла, обеспечивая передачу полученной от побудителя расхода 20 энергии газа непосредственно в контурах горизонтального и вертикального движения газа в камере 8, а также в контуре циркуляции газа через объем гранул. При этом газ, проходя путь по коллектору 30 и нагретым до 500-800°С соплам, нагревается до 400-600°С и далее смешивается в соотношении 1:8-12 с объемами газа в контурах циркуляции внутри печи (в разных контурах свой коэффициент эжектирования), нагретыми до 1400°С-1600°С, приобретая рабочую температуру.The remaining 25-30 kg of gas are distributed from the
Образовавшаяся в печи 4 избыточная часть газа поступает в сушильную печь 2, отдает тепло исходным гранулам и вместе с газами, полученными в сушильной печи (в основном, парами воды), отбирается из штуцера 32 на дальнейшую переработку для выделения ценных компонентов.The excess gas formed in the furnace 4 enters the drying furnace 2, gives off heat to the initial granules and, together with the gases obtained in the drying furnace (mainly water vapor), is taken from the nozzle 32 for further processing to isolate valuable components.
Такое выполнение позволяет обеспечить условия для получения качественных волокнистых и (или) игольчатых кристаллов муллита в непрерывном режиме, так как установка обеспечивает:This embodiment allows us to provide conditions for obtaining high-quality fibrous and (or) needle-shaped mullite crystals in a continuous mode, since the installation provides:
а) температурный режим в печи от 300°С до 1400°С;a) the temperature in the oven from 300 ° C to 1400 ° C;
б) поддержание на всех стадиях преобразования гранул в муллитосодержащий материал необходимого для протекания реакций состава газовой смеси с обеспечением противотока газа и гранулированного материала;b) maintaining at all stages of the transformation of the granules into mullite-containing material necessary for the course of the reactions of the composition of the gas mixture with the provision of a counterflow of gas and granular material;
г) применение в качестве исходного материала гранулированного с добавлением органической связки топазового концентрата;d) the use of topaz concentrate granulated with the addition of an organic binder as a starting material;
д) выдержку гранулированного материала длительное время при стабилизированной температуре, обеспечивающей максимальное преобразование исходного состава гранул в волокнистый и (или) игольчатый муллит через химические реакции с циркулирующим фторсодержащим газом.e) holding the granular material for a long time at a stabilized temperature, ensuring maximum conversion of the initial composition of the granules into fibrous and (or) needle mullite through chemical reactions with a circulating fluorine-containing gas.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107980/03A RU2311393C2 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Installation for production of mullite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107980/03A RU2311393C2 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Installation for production of mullite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005107980A RU2005107980A (en) | 2006-09-10 |
RU2311393C2 true RU2311393C2 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=37112247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005107980/03A RU2311393C2 (en) | 2005-03-21 | 2005-03-21 | Installation for production of mullite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311393C2 (en) |
-
2005
- 2005-03-21 RU RU2005107980/03A patent/RU2311393C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005107980A (en) | 2006-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200048146A1 (en) | Lime kiln apparatus fully recycling co2 | |
US5190901A (en) | Method for producing active carbon using carbon-containing material | |
CN103224234B (en) | Process for producing active carbon by cyclic utilization of high temperature flue gas | |
CN102022905A (en) | Multi-fire box vertical calcining device and calcining method thereof | |
US4266931A (en) | Apparatus and method of heating particulate material | |
PL2217361T3 (en) | Reactor for carrying out reactions at very high temperature and high pressure | |
RU2311393C2 (en) | Installation for production of mullite | |
US20080289364A1 (en) | Method and system for preheating glass batch or ingredient(s) | |
CN108088241A (en) | A kind of microwave high-temperature revolution calcining kiln of high power tube application | |
EP3950633A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility | |
US4340359A (en) | Apparatus and method of heating particulate material | |
CN210163146U (en) | Limestone powder instantaneous sintering device and system thereof | |
CN207501702U (en) | Continuous vacuum stove | |
US3998649A (en) | Process of manufacturing Portland cement clinker | |
CN206858445U (en) | A kind of vertical limestone calcination kiln of environment-friendly type | |
RU2535121C2 (en) | Synthetic gas generating assembly | |
JPH07144909A (en) | Horizontal type rotation activating device | |
KR100931202B1 (en) | Quicklime manufacturing apparatus and method | |
CN110182772B (en) | Method for synthesizing aluminum nitride by rotary kiln method | |
US596533A (en) | Rotary furnace | |
CN220310398U (en) | Integrated nitrate thermal decomposition device | |
WO2020203630A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility and heat exchanger | |
CN207143275U (en) | A kind of soaking type coal base shaft furnace | |
CN110282609B (en) | Rotary kiln method nitride self-spreading synthesis equipment | |
JPS5584534A (en) | Firing and cooling of powder material and apparatus therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120718 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150322 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160427 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200322 |