RU2432719C1 - Electromagnet process reactor - Google Patents

Electromagnet process reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2432719C1
RU2432719C1 RU2010129131/07A RU2010129131A RU2432719C1 RU 2432719 C1 RU2432719 C1 RU 2432719C1 RU 2010129131/07 A RU2010129131/07 A RU 2010129131/07A RU 2010129131 A RU2010129131 A RU 2010129131A RU 2432719 C1 RU2432719 C1 RU 2432719C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
reaction chamber
reactor
notch
electrode
Prior art date
Application number
RU2010129131/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Лубсанович Буянтуев (RU)
Сергей Лубсанович Буянтуев
Алексей Владимирович Малых (RU)
Алексей Владимирович Малых
Сергей Георгиевич Пашинский (RU)
Сергей Георгиевич Пашинский
Андрей Анатольевич Иванов (RU)
Андрей Анатольевич Иванов
Вячеслав Васильевич Китаев (RU)
Вячеслав Васильевич Китаев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет"
Priority to RU2010129131/07A priority Critical patent/RU2432719C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432719C1 publication Critical patent/RU2432719C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Furnace Details (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: electromagnet process reactor comprises a reaction chamber, having a bottom, side walls and a cover, devices for input of processed materials and output of products after processing, rod electrodes arranged at identical distance from the longitudinal axis, an electromagnet in the form of a closed yoke covering the reaction chamber with three symmetrical pole tips, where there are series windings with the possibility to develop a transverse magnetic field and with current passing through them. Additionally installed rod electrode is arranged in the chamber centre with the possibility of its displacement - lifting and lowering, and rod electrodes of the reactor installed at the angle of 5-7 relative to the longitudinal axis of the reaction chamber, which provide for adjustment of notch heating temperature and melt flow leaking from the notch. ^ EFFECT: increased reliability of reactor operation and improved quality of produced goods. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для плавления минеральных компонентов и проведения химических реакций в конденсированной форме, в частности для плавления золошлаков ТЭС, стеклобоя и базальтовых пород для получения из них теплоизоляционных материалов.The invention relates to electrothermal and can be used for melting mineral components and conducting chemical reactions in condensed form, in particular for melting ash and slag of thermal power plants, cullet and basalt rocks to obtain heat-insulating materials from them.

Известен электромагнитный технологический реактор, включающий реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, три стержневых электрода, размещенных в реакционной камере, и электромагнит, выполненный в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки поперечного магнитного поля, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания (патент RU №2225685, МПК Н05В 7/22, опубл. 10.03.2004. Бюл. №7).Known electromagnetic technological reactor, including a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, input devices of processed materials and output of processed products, three rod electrodes placed in the reaction chamber, and an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole lugs on which the serial windings of the transverse magnetic field are located, one terminal of each of which is connected to the corresponding electrode, and the other to with a power source (patent RU No. 2225685, IPC Н05В 7/22, publ. 03/10/2004. Bull. No. 7).

К недостаткам известного реактора относятся: отсутствие второго источника питания постоянного тока не позволяет подогревать расплав и летку для стабильного вытекания струи расплава, достигать определенной текучести и повышения качества волокнистых теплоизоляционных материалов; расположение основных электродов параллельно продольной оси реактора обусловливает их неравномерный износ в зоне действия магнитного поля и исключает возможность подачи электродов по мере их износа.The disadvantages of the known reactor include: the absence of a second DC power source does not allow melt and tap hole to be stable for the melt stream to flow out, to achieve a certain fluidity and to improve the quality of fibrous insulation materials; the location of the main electrodes parallel to the longitudinal axis of the reactor causes their uneven wear in the magnetic field and eliminates the possibility of supplying the electrodes as they wear.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является электромагнитный технологический реактор, содержащий реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере, и электромагнит, выполненный в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки с возможностью образования поперечного магнитного поля и с протекающим через них электрическим током, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания. Стержневые электроды установлены в реакционной камере параллельно ее продольной оси на одинаковом расстоянии от нее и под углом 120° друг к другу, а источником питания является трехфазный регулируемый тиристорный источник питания, работающий в режиме источника тока. Реактор также включает нейтральный электрод, установленный вдоль оси реакционной камеры и вводимый снизу через отверстие устройства для вывода продуктов переработки, которое размещено выше уровня дна реакционной камеры и может быть выполнено в боковой стенке камеры (патент KZ №13473, МПК Н05В 7/18, опубл. 15.09.2003 г. Бюл. №9).The closest technical solution to the claimed invention is an electromagnetic technological reactor containing a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, input devices of processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber, and an electromagnet made in the form of covering the reaction chamber closed yoke with three symmetrical pole tips, on which series windings are located with the possibility of the formation of a transverse magnet deleterious field and flowing electric current therethrough, one end of each of which is connected to a respective electrode, and the other - the power supply. The rod electrodes are installed in the reaction chamber parallel to its longitudinal axis at the same distance from it and at an angle of 120 ° to each other, and the power source is a three-phase regulated thyristor power source operating in the current source mode. The reactor also includes a neutral electrode mounted along the axis of the reaction chamber and introduced from below through the opening of the device for outputting processed products, which is placed above the bottom of the reaction chamber and can be made in the side wall of the chamber (patent KZ No. 13473, IPC Н05В 7/18, publ. September 15, 2003 Bull. No. 9).

К недостаткам известного реактора относятся: расположение электродов параллельно продольной оси реактора обусловливает их неравномерный износ; установка на крышке громоздких механизмов подачи электродов не позволяет установить дополнительный электрод; установленный дополнительный нейтральный электрод фактически не является электродом, а выполняет роль стержня или пробки в устройстве для вывода продуктов переработки - выпуска расплава из камеры реактора.The disadvantages of the known reactor include: the location of the electrodes parallel to the longitudinal axis of the reactor causes their uneven wear; the installation of bulky electrode feeding mechanisms on the cover does not allow the installation of an additional electrode; The installed additional neutral electrode is not actually an electrode, but acts as a rod or plug in a device for outputting processed products — releasing the melt from the reactor chamber.

Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является разработка новой конструкции электромагнитного технологического реактора, работающего как в непрерывном, так и в циклическом режимах, позволяющего получить продукцию при максимальной производительности и низких энергозатратах.Thus, the objective of the invention is the development of a new design of an electromagnetic technological reactor operating both in continuous and in cyclic modes, allowing to obtain products at maximum productivity and low energy consumption.

Технический результат изобретения - повышение надежности работы реактора и повышение качества получаемой продукции.The technical result of the invention is improving the reliability of the reactor and improving the quality of the products.

Технический результат достигается тем, что в электромагнитном технологическом реакторе, содержащем реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере на одинаковом расстоянии от продольной ее оси и под углом 120° друг к другу, электромагнит в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки с возможностью образования поперечного магнитного поля и протекающим через них электрическим током, один вывод каждой из обмоток соединен с каждым из электродов, а другой - с источником питания, работающим в режиме источника тока, согласно изобретению реакционная камера оснащена дополнительно установленным стержневым электродом, расположенным в центре и продольно ее оси, с возможностью его перемещения: поднятия и опускания, а при его опускании закрывания отверстия в устройстве для вывода расплава и дополнительного его подогрева, устройство для вывода расплава установлено в центре дна реакционной камеры и состоит из летки для вывода расплава, установленной в корпусе, которые вставлены в корпус водоохлаждаемой обоймы и зафиксированы снизу прижимом, при этом стержневые электроды реактора установлены под углом 5-7° относительно продольной оси реакционной камеры, реактор дополнительно оснащен источником питания, работающим в режиме источника постоянного тока, к которому подключен дополнительно установленный стержневой электрод.The technical result is achieved in that in an electromagnetic technological reactor containing a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, input devices for processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber at the same distance from its longitudinal axis and at an angle of 120 ° to each other, an electromagnet in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole tips, on which series windings are located with the possibility of the formation of a transverse magnetic field and the electric current flowing through them, one terminal of each winding is connected to each of the electrodes, and the other to a power source operating in the current source mode, according to the invention, the reaction chamber is equipped with an additional mounted rod electrode located in the center and longitudinally its axis, with the possibility of its movement: raising and lowering, and when lowering it closing the holes in the device for outputting the melt and its additional heating, a device for output the melt is installed in the center of the bottom of the reaction chamber and consists of a notch for the withdrawal of the melt installed in the housing, which are inserted into the housing of the water-cooled holder and fixed with a bottom clamp, while the rod electrodes of the reactor are installed at an angle of 5-7 ° relative to the longitudinal axis of the reaction chamber, the reactor is additionally equipped with a power source operating in the mode of a direct current source, to which an additionally installed rod electrode is connected.

Устройство для вывода расплава размещено на уровне футерованного дна реакционной камеры.A device for outputting the melt is placed at the level of the lined bottom of the reaction chamber.

В реакторе вследствие изменения тока, проходящего через расплав между дополнительно установленным стержневым электродом и леткой, установленной в отверстии устройства для вывода расплава, имеется возможность регулирования тока в цепи: дополнительный источник питания - расплав - летка и регулирования температуры нагрева летки и вытекающей из летки струи расплава, а также регулирования стабильной текучести струи расплава из летки с помощью дополнительного источника питания постоянного тока.In the reactor, due to a change in the current passing through the melt between the additionally mounted rod electrode and the taphole installed in the opening of the melt output device, it is possible to control the current in the circuit: an additional power source - melt - taphole and control the temperature of the taphole and the melt jet flowing from the taphole , as well as regulating the stable fluidity of the jet of melt from the notch using an additional DC power source.

Корпус, в котором установлена летка, выполнен из электродного графита, а сама летка изготовлена из силицированного плотного графита, при этом корпус и летка покрыты антифрикционным огнеупорным составом на основе диоксида циркония.The housing in which the notch is installed is made of electrode graphite, and the notch itself is made of siliconized dense graphite, while the case and the notch are coated with antifriction refractory composition based on zirconium dioxide.

Дно реакционной камеры оснащено футеровкой из переклазового кирпича, установленного с наклоном от боковых стенок реактора к центру дна.The bottom of the reaction chamber is equipped with a cross-brick lining installed with an inclination from the side walls of the reactor to the center of the bottom.

Главными отличительными конструктивными элементами заявляемого электромагнитного технологического реактора являются:The main distinguishing structural elements of the inventive electromagnetic process reactor are:

- оснащение реакционной камеры дополнительным стержневым электродом, расположенным в центре и продольно ее оси, установленным с возможностью перемещения: поднятия и опускания, а при его опускании закрывания отверстия в устройстве для вывода расплава и дополнительного его подогрева, которое установлено в дне реакционной камеры, обеспечивает регулирование температуры струи вытекаемого расплава и стабилизирует его текучесть на выходе из летки; в случае засорения устройства раздува волокна (на фиг.1, 2, 3 не показано), расположенного ниже летки и реакционной камеры, для остановки вытекания струи расплава из летки дополнительно установленный стержневой электрод опускается до закрывания отверстия летки; вытекание расплава осуществляется путем поднятия дополнительно установленного стержневого электрода;- equipping the reaction chamber with an additional rod electrode located in the center and longitudinally of its axis, mounted with the possibility of movement: raising and lowering, and when lowering it closing the holes in the device for outputting the melt and its additional heating, which is installed in the bottom of the reaction chamber, provides regulation the temperature of the jet of the flowing melt and stabilizes its fluidity at the exit of the notch; in case of clogging of the fiber blowing device (not shown in FIGS. 1, 2, 3) located below the notch and the reaction chamber, to stop the flow of the melt stream from the notch, the additionally mounted rod electrode is lowered to close the opening of the notch; the flow of the melt is carried out by raising an additionally installed rod electrode;

- установка стержневых электродов под углом 5-7° относительно продольной оси реакционной камеры обеспечивает равномерный конический износ концов электродов, находящихся в расплаве, что предоставляет возможность подачи электродов по мере их износа с течением времени;- the installation of rod electrodes at an angle of 5-7 ° relative to the longitudinal axis of the reaction chamber provides uniform conical wear of the ends of the electrodes in the melt, which makes it possible to feed the electrodes as they wear over time;

- оснащение реактора дополнительным источником питания, работающим в режиме источника постоянного тока, к которому подключен дополнительно установленный стержневой электрод, имеется возможность регулирования тока в цепи: дополнительный источник питания - расплав - летка и регулирования температуры нагрева летки и вытекающей из летки струи расплава, а также регулирования стабильной текучести струи расплава, вытекаемой из летки, что важно для получения качественного волокна, стабильной работы устройства волокнообразования и всей технологической линии в целом;- equipping the reactor with an additional power source operating in the constant current source mode, to which an additionally mounted rod electrode is connected, it is possible to control the current in the circuit: an additional power source - melt - letka and control the temperature of the letka and the melt jet flowing from the letka, and regulating the stable fluidity of the melt jet flowing from the letka, which is important for obtaining high-quality fiber, stable operation of the fiber formation device and the entire techno logical line as a whole;

- установка устройства для вывода расплава в дне реакционной камеры, состоящее из летки для вывода расплава, установленной в корпусе, которые вставлены в корпус водоохлаждаемой обоймы и зафиксированы снизу прижимом, обеспечивает свободное вытекание струи расплава, постоянный диаметр и расход вытекающей струи расплава, а также увеличение срока службы летки;- installation of a device for outputting the melt in the bottom of the reaction chamber, consisting of a notch for outputting the melt installed in the body, which are inserted into the body of the water-cooled holder and fixed from the bottom with a clamp, provides free flow of the melt jet, a constant diameter and flow rate of the flowing melt jet, as well as an increase service life of the tap hole;

- размещение на уровне футерованного дна реакционной камеры устройства для вывода расплава обеспечивает изоляцию дна реактора от контакта с расплавом восстановленного металла, образующегося на дне камеры в процессе плавки базальта или другого перерабатываемого материала, тем самым исключается прожигание металлического дна реакционной камеры реактора;- placement at the level of the lined bottom of the reaction chamber of the device for outputting the melt provides isolation of the bottom of the reactor from contact with the melt of the reduced metal formed on the bottom of the chamber during the melting of basalt or other processed material, thereby eliminating burning of the metal bottom of the reaction chamber of the reactor;

- регулирование температуры вытекаемого расплава из реакционной камеры с помощью дополнительно установленного источника питания постоянного тока вследствие изменения тока в расплаве, проходящего между дополнительно установленным стержневым электродом и леткой, установленной в отверстии устройства для вывода расплава, обеспечивает поддержание требуемой стабильной температуры летки и вытекаемой струи расплава и соответственно требуемой вязкости и текучести струи расплава, вытекающей из реакционной камеры;- controlling the temperature of the outflowing melt from the reaction chamber using an additionally installed DC power supply due to a change in the current in the melt passing between the additionally installed rod electrode and the taphole installed in the opening of the melt output device, maintains the required stable temperature of the taphole and the outgoing melt stream, and respectively, the desired viscosity and fluidity of the melt stream flowing from the reaction chamber;

- выполнение корпуса, в который установлена летка, из электродного графита, а летки - из силицированного плотного графита с покрытием и корпуса и летки антифрикционным огнеупорным составом на основе диоксида циркония, их установка в корпус водоохлаждаемой обоймы с возможностью фиксирования снизу прижимом, обеспечивает возможность полного слива расплава при остановке технологической линии и быстрой замене летки в случае ее износа и увеличения диаметра струи вытекаемого расплава, а это исключает обгорание графита в нижней части корпуса и летки; при открывании прижимного устройства открывается снизу доступ к летке, при этом замена летки производится без разрушения корпуса, в который установлена летка, и водоохлаждаемой обоймы;- the housing in which the notch is installed is made of electrode graphite, and the notches are made of coated siliconized dense graphite and the notch and the notch are anti-friction refractory composition based on zirconium dioxide, their installation in the case of a water-cooled holder with the possibility of fixing from the bottom with a clamp allows for complete drainage the melt when the production line stops and the quick change of the notch in case of wear and increase in the diameter of the jet of the flowing melt, and this eliminates the burning of graphite in the lower part of the housing notch; when opening the clamping device, access to the tap hole opens from below, while the tap hole is replaced without destroying the housing in which the tap hole is installed, and a water-cooled clip;

- оснащение дна реакционной камеры футеровкой из переклазового кирпича, установленного с наклоном от боковых стенок реактора к центру дна реакционной камеры, обеспечивает возможность удаления восстановленного металла из оксидов, содержащихся в шихте в процессе плавки, исключает прогорание металлического днища реактора и обеспечивает надежность его работы.- equipping the bottom of the reaction chamber with a cross-brick lining installed with an inclination from the side walls of the reactor to the center of the bottom of the reaction chamber, makes it possible to remove the reduced metal from the oxides contained in the charge during the smelting process, eliminates the burning of the metal bottom of the reactor and ensures the reliability of its operation.

Таким образом, реализация заявленного изобретения позволяет создать технологическую линию для получения расплава из золошлаков ТЭС, стеклобоя и базальтовых пород в электромагнитном технологическом реакторе до требуемой температуры, слива дозированной струи расплава в циклическом или непрерывном режимах с дальнейшей переработкой струи расплава в волокна и получения из них теплоизоляционных материалов.Thus, the implementation of the claimed invention allows you to create a production line for producing a melt from ash and slag of TPPs, cullet and basalt rocks in an electromagnetic technological reactor to the required temperature, draining the dosed jet of melt in cyclic or continuous modes with further processing of the melt stream into fibers and producing heat-insulating them materials.

Из уровня техники по патентной и научно-технической литературе заявитель не выявил сведения, содержащие совокупность признаков, сходных или эквивалентных, которые изложены в формуле предлагаемого изобретения.From the prior art in patent and scientific and technical literature, the applicant has not identified information containing a combination of features similar or equivalent, which are set forth in the claims of the present invention.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез электромагнитного технологического реактора; на фиг.2 - поперечный разрез (А-А) электромагнитного технологического реактора фиг.1 со схемой подключения; на фиг.3 - устройство вывода расплава.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of an electromagnetic process reactor; figure 2 is a transverse section (aa) of the electromagnetic process reactor of figure 1 with a connection diagram; figure 3 - device output melt.

Электромагнитный технологический реактор предназначен для плавления базальтовых пород и слива дозированной струи расплава. Реактор содержит реакционную камеру 1, выполненную в форме шестиугольника в поперечном разрезе. Боковые стенки реакционной камеры 1 выполнены из немагнитного материала - нержавеющей стали и состоят из двенадцати изолированных между собой водоохлаждаемых секций. Реакционная камера 1 имеет крышку 2 и дно 3 с водяным охлаждением. Подача охлаждающей воды осуществляется снизу отдельными шлангами (на фиг.1, 2 не показаны) через регулирующие краны от общего коллектора (на фиг.1, 2 не показаны). Дно 3 и крышка 2 имеют по два входных штуцера и по одному выходному (на фиг.1, 2 не показаны) для равномерности распределения охлаждения. Внутри реакционной камеры 1 на одинаковом расстоянии от ее продольной оси под углом 120° друг к другу расположены три стержневых электрода 4, которые установлены под углом 5-7° относительно продольной оси камеры. Реакционная камера 1 оснащена дополнительно установленным стержневым электродом 5, расположенным в центре и продольно оси камеры, с возможностью перемещения: поднятия и опускания. Снаружи реакционная камера 1 охвачена электромагнитом, состоящим из замкнутого ярма с симметрично расположенными тремя полюсными наконечниками 6 с расположенными на них сериесными обмотками 7 для создания внутри камеры поперечного магнитного поля и при протекании через них электрического тока. Один вывод каждой сериесной обмотки 7 подключен к источнику питания 8, а другой вывод - к каждому из стержневых электродов 4. Источник питания 8 представляет собой трехфазный тиристорный регулируемый источник питания, работающий в режиме источника тока. Реактор дополнительно оснащен источником питания 9, работающим в режиме источника постоянного тока, - тиристорным преобразователем, к которому подключен дополнительно установленный стержневой электрод 5 и устройство для вывода расплава 10, которое установлено в центре дна 3 реакционнойм камеры 1 и состоит из летки 11 (см. фиг.3) для вывода струи расплава, установленной в корпусе 12, которые вставлены в корпус 13 водоохлаждаемой обоймы и зафиксированы снизу прижимом для фиксации 14. Такая конструкция устройства для вывода расплава 10 обеспечивает надежность его работы, удобство в эксплуатации при сливе расплава и замене летки 11. Вследствие изменения тока, проходящего через расплав между дополнительно установленным стержневым электродом 5 и леткой 11, при поднятии электрода 5 и пропускании тока по цепи: дополнительный источник питания 9 - расплав - летка 11 с возможностью регулирования тока в этой цепи имеется возможность регулирования тока в расплаве между электродом 5 и леткой 11 и возможность регулирования температуры нагрева летки 11 и вытекающей из нее струи расплава, а также стабилизации текучести и вязкости струи вытекаемого расплава с помощью оснащения реактора дополнительным источником питания 9. Устройство для вывода расплава 10 расположено на уровне футерованного днища 15 реакционной камеры 1. Корпус 12, в который установлена летка 11, выполнен из электродного графита, а сама летка 11 изготовлена из силиционированного плотного графита, при этом корпус 12 и летка 11 покрыты антифрикционным составом на основе диоксида циркония. В корпусе 13 водоохлаждаемой обоймы установлена термопара 16 для фиксирования температуры нагрева, а в прижиме для фиксации 14 имеется водяное охлаждение 17 (на фиг.3 термопара 16 и водяное охлаждение 17 показаны пунктиром). В крышке 2 установлено устройство ввода перерабатываемых материалов - патрубок 18 и патрубок для вывода газов (последний на фиг.1, 2 не показан). Дно 3 реакционной камеры 1 оснащено футеровкой 19 из переклазовых кирпичей (хромомагнезитовых кирпичей), установленных с наклоном от боковых стенок реактора к центру дна 3 реакционной камеры 1 до уровня устройства для вывода расплава 10. Переклазовые кирпичи с дном 3 склеены карборундом на жидком стекле. Такая футеровка дна реакционной камеры 1 реактора исключает возможность прогорания металлического днища реактора расплавленным металлом и обеспечивает удаление восстановленного металла из оксидов, содержащихся в шихте при плавке.An electromagnetic process reactor is designed to melt basaltic rocks and discharge a dosed melt jet. The reactor contains a reaction chamber 1 made in the form of a hexagon in cross section. The side walls of the reaction chamber 1 are made of non-magnetic material - stainless steel and consist of twelve water-cooled sections isolated from each other. The reaction chamber 1 has a lid 2 and a bottom 3 with water cooling. The supply of cooling water is carried out from below by separate hoses (not shown in FIGS. 1 and 2) through control valves from the common collector (not shown in FIGS. 1, 2). The bottom 3 and the cover 2 have two inlet nozzles and one outlet (not shown in FIGS. 1, 2) for uniform distribution of cooling. Inside the reaction chamber 1 at the same distance from its longitudinal axis at an angle of 120 ° to each other are three rod electrodes 4, which are installed at an angle of 5-7 ° relative to the longitudinal axis of the chamber. The reaction chamber 1 is equipped with an additionally mounted rod electrode 5 located in the center and longitudinally of the camera axis, with the possibility of movement: raising and lowering. Outside, the reaction chamber 1 is surrounded by an electromagnet consisting of a closed yoke with three pole tips symmetrically located 6 with series windings 7 located on them to create a transverse magnetic field inside the chamber and when an electric current flows through them. One terminal of each series winding 7 is connected to a power source 8, and the other terminal to each of the rod electrodes 4. The power source 8 is a three-phase thyristor regulated power source operating in the current source mode. The reactor is additionally equipped with a power source 9 operating in the constant current source mode, a thyristor converter, to which an additionally mounted rod electrode 5 and a device for removing melt 10 are connected, which is installed in the center of the bottom 3 of the reaction chamber 1 and consists of a notch 11 (see figure 3) for outputting a jet of melt installed in the housing 12, which are inserted into the housing 13 of the water-cooled holder and are fixed from below by a clamp for fixing 14. This design of the device for outputting the melt 10 provides reliability of its operation, ease of use when draining the melt and replacing the notch 11. Due to changes in the current passing through the melt between the additionally mounted rod electrode 5 and the notch 11, when the electrode 5 is lifted and the current is passed through the circuit: an additional power source 9 - melt - let 11 with the possibility of regulating the current in this circuit, it is possible to regulate the current in the melt between the electrode 5 and the notch 11 and the ability to control the heating temperature of the notch 11 and the melt jet flowing from it, as well as stable of fluidity and viscosity of the jet of the flowing melt by equipping the reactor with an additional power source 9. The device for outputting the melt 10 is located at the level of the lined bottom 15 of the reaction chamber 1. The housing 12, in which the notch 11 is installed, is made of electrode graphite, and the notch 11 is made made of siliconized dense graphite, while the case 12 and the notch 11 are coated with an antifriction composition based on zirconium dioxide. A thermocouple 16 is installed in the housing 13 of the water-cooled holder 16 to fix the heating temperature, and in the clamp for fixing 14 there is water cooling 17 (in Fig. 3, the thermocouple 16 and water cooling 17 are shown by a dotted line). In the lid 2 there is a device for inputting processed materials — a pipe 18 and a pipe for exhausting gases (the latter is not shown in FIGS. 1, 2). The bottom 3 of the reaction chamber 1 is equipped with a lining 19 of cross-bricks (chromomagnesite bricks) installed with an inclination from the side walls of the reactor to the center of the bottom 3 of the reaction chamber 1 to the level of the device for outputting the melt 10. The cross-section bricks with bottom 3 are glued with carborundum on liquid glass. Such a lining of the bottom of the reaction chamber 1 of the reactor eliminates the possibility of burning the metal bottom of the reactor with molten metal and ensures the removal of the reduced metal from the oxides contained in the charge during melting.

Работа электромагнитного технологического реактора осуществляется следующим образом.The electromagnetic process reactor is as follows.

Через патрубок 18 в реакционную камеру 1 подают измельченный перерабатываемый материал - базальтовую породу или иную с размерами частиц до 5-8 мм. В центральной части реакционной камеры 1 между слоями базальта формируют плоский слой мелкодисперсного электропроводного материала, например графитового порошка, замыкающего три стержневых электрода 4. Затем подключают трехфазный тиристорный регулируемый источник питания 8. Ток проводимости протекает по слою графита, разогревает его и передает тепло близлежащим слоям базальта. В результате образуется первоначальная линза электропроводного расплава, которая постепенно увеличивается и перемыкает три стержневых электрода 4. Далее происходит омический нагрев расплава токами проводимости, и формируется рабочая плавильная зона реакционной камеры 1. В процессе пуска электромагнитного технологического реактора и выхода его на рабочий режим величину тока увеличивают от минимального до рабочего с помощью источника питания 8. Для слива расплава из реакционной камеры 1 поднимают дополнительно установленный стержневой графитовый электрод 5, при этом открывается отверстие в летке 11. При текучести расплава, достаточной для свободного вытекания струи из отверстия летки 11, дополнительно установленный стержневой электрод 5 остается в приподнятом положении в расплаве внутри реакционной камеры 1. Если струя расплава не вытекает свободно из летки 11, то дополнительно установленный стержневой электрод 5 опускается и перекрывает центральное отверстие летки 11 и в таком положении продолжается дальнейший разогрев расплава от основного источника питания 8. Если при поднятии дополнительно установленного стержневого электрода 5 струя расплава стабильно вытекает из летки 11, то этот электрод 5 остается в приподнятом положении так, чтобы его нижний конец находился в расплаве внутри реакционной камеры 1. Если в процессе сливания расплава из реакционной камеры 1 струя расплава, вытекающая из летки 11, изменяет диаметр или становится прерывистой, то включается дополнительно установленный источник питания 9, от которого начинает протекать ток по цепи: дополнительно установленный стержневой электрод 5 - расплав - летка 11, при этом дополнительно подогреваются расплав и летка 11, увеличиваются температура, текучесть и вязкость струи расплава, вытекающей из отверстия летки 11, установленной в устройстве для вывода расплава реакционной камеры 1. Испытания работы технологического реактора показали, что стабильное вытекание струи достигается при оптимальной температуре струи расплава, равной 1400-1500°С. Температура струи фиксировалась оптическим пирометром (на фиг.1, 2, 3 не показан) и термопарой 16, встроенной в корпус 13 водоохлаждаемой обоймы, в котором установлена летка 11. При достижении стабильного режима вытекания струи расплава дополнительный источник питания 9 отключается.Through the pipe 18 into the reaction chamber 1 serves crushed processed material - basalt rock or other with particle sizes up to 5-8 mm In the central part of the reaction chamber 1, a flat layer of finely dispersed conductive material is formed between the basalt layers, for example graphite powder, which closes the three rod electrodes 4. Then a three-phase thyristor regulated power supply is connected 8. The conduction current flows through the graphite layer, heats it and transfers heat to the nearby basalt layers . As a result, the initial lens of the electrically conductive melt is formed, which gradually grows and bridges three rod electrodes 4. Next, the ohmic heating of the melt occurs by conduction currents, and a working melting zone of the reaction chamber 1 is formed. During the start-up of the electromagnetic technological reactor and its operation, the current increases from a minimum to a working one using a power source 8. To drain the melt from the reaction chamber 1, an additionally installed rod is raised th graphite electrode 5, this opens a hole in the groove 11. When the melt flow is sufficient for free flow of the jet from the hole of the groove 11, the additionally mounted rod electrode 5 remains in the raised position in the melt inside the reaction chamber 1. If the melt stream does not flow freely from notches 11, then the additionally installed rod electrode 5 is lowered and overlaps the central hole of the notches 11 and in this position, further heating of the melt continues from the main power source 8. If and raising the additionally installed rod electrode 5, the melt stream stably flows out from the notch 11, then this electrode 5 remains in a raised position so that its lower end is in the melt inside the reaction chamber 1. If, during the melt draining from the reaction chamber 1, the melt stream from the notch 11, changes its diameter or becomes intermittent, then an additionally installed power supply 9 is turned on, from which current begins to flow along the circuit: an additionally installed rod electrode 5 is avletka 11, while the melt and letka 11 are additionally heated, the temperature, fluidity and viscosity of the melt jet flowing from the opening of the notch 11 installed in the device for outputting the melt of reaction chamber 1 are increased. Tests of the operation of the technological reactor showed that stable flow out is achieved at the optimum temperature of the melt jet, equal to 1400-1500 ° C. The temperature of the jet was recorded by an optical pyrometer (not shown in FIGS. 1, 2, 3) and a thermocouple 16 built into the housing 13 of the water-cooled holder, in which the notch 11 is installed. When the melt stream is stable, the additional power supply 9 is turned off.

Электромагнитный технологический реактор был опробован для плавки базальтовых пород различных месторождений, в том числе базальтовой породы Васильевского месторождения Кемеровской области. При подготовке базальтовых пород без специального рассева мелкие фракции при расплаве образуют корку сверху расплава, что ухудшает перемешивание расплава. При использовании базальтовой крошки крупной фракции размером 5-8 мм корка на расплаве не образуется.An electromagnetic technological reactor was tested for melting basaltic rocks of various deposits, including basaltic rock of the Vasilievsky deposit of the Kemerovo region. When preparing basaltic rocks without special sieving, the fine fractions during melt form a crust on top of the melt, which affects the mixing of the melt. When using basalt chips of a large fraction of 5-8 mm in size, a crust does not form on the melt.

В процессе испытаний были опробованы различные огнеупорные материалы для футеровки дна 3 реакционной камеры 1 электромагнитного технологического реактора. При этом было установлено, что некоторые огнеупорные материалы, например мертель, смесь из 40% мертеля и 60% хромомагнезита, проплавляются восстановленным металлом расплава, что вызывает прогорание корпуса дна 3 реакционной камеры 1. В конечном итоге была выбрана футеровка дна 3 реактора из переклазовых кирпичей (хромомагнезитовых кирпичей), установленных наклонно от боковых стенок реактора к центральному отверстию дна 3 реакционной камеры 1 таким образом, чтобы верхний уровень летки 11 и футеровки 19 совпадал (фиг.2, 3). Это дает возможность периодически сливать накопившийся расплавленный металл через летку 11 при открывании ее сливного отверстия поднятием дополнительно установленного стержневого электрода 5. В процессе работы не возникало трудностей по подогреву летки 11 и вытеканию струи расплава. Струя расплава подогревается от дополнительно установленного источника питания 9, работающего в режиме постоянного тока, с параметрами: напряжение холостого хода 140 В, регулируемое значение рабочего тока 0-300 А. Среднее время длительности набора расплава внутри реакционной камеры 1 составляет 25-35 минут. Время слива расплава при диаметре летки 10-11 мм составляет 4-5 минут. За время одного слива расплава вытекает 60-90 кг. После слива расплава и остывания летки 11 наблюдалось обгорание графита в нижней части от взаимодействия с атмосферным воздухом. При покрытии летки 11 вместе с корпусом 12 антифрикционным огнеупорным составом на основе диоксида циркония обгорания не наблюдалось.In the process of testing, various refractory materials were tested for lining the bottom 3 of the reaction chamber 1 of the electromagnetic process reactor. It was found that some refractory materials, such as a mortar, a mixture of 40% mortar and 60% chromomagnesite, are melted with the reduced metal of the melt, which causes the burner of the bottom body 3 of the reaction chamber 1 to burn. Finally, the lining of the bottom 3 of the reactor from the cross-bricks was chosen (chromomagnesite bricks) mounted obliquely from the side walls of the reactor to the central hole of the bottom 3 of the reaction chamber 1 so that the upper level of the notch 11 and the lining 19 coincide (Fig.2, 3). This makes it possible to periodically drain the accumulated molten metal through the recess 11 when opening its drain hole by raising the additionally installed rod electrode 5. In the process, there were no difficulties in heating the recess 11 and the flow of the melt stream. The melt stream is heated from an additionally installed DC power source 9, with the following parameters: open circuit voltage 140 V, adjustable value of the operating current 0-300 A. The average duration of the melt set up inside the reaction chamber 1 is 25-35 minutes. The melt discharge time with a notch diameter of 10-11 mm is 4-5 minutes. During one discharge of the melt flows 60-90 kg. After draining the melt and cooling of the letka 11, graphite burning was observed in the lower part from the interaction with atmospheric air. When coating the doors 11 together with the housing 12 with an antifriction refractory composition based on zirconia, no burning was observed.

Предлагаемый электромагнитный технологический реактор по сравнению с прототипом (патент Казахстана KZ №13473, МПК Н05В 7/18, опубл. 15.09.2003 г., Бюл. №9) имеет следующие преимущества:The proposed electromagnetic process reactor in comparison with the prototype (Kazakhstan patent KZ No. 13473, IPC Н05В 7/18, publ. September 15, 2003, Bull. No. 9) has the following advantages:

- установка стержневых электродов реактора под углом 5-7° относительно продольной оси реакционной камеры обеспечивает равномерный конический износ концов электродов в расплаве;- installation of the rod electrodes of the reactor at an angle of 5-7 ° relative to the longitudinal axis of the reaction chamber ensures uniform conical wear of the ends of the electrodes in the melt;

- оснащение реакционной камеры дополнительно установленным стержневым электродом, расположенным в центре и продольно ее оси, подключенным к дополнительно установленному источнику питания, при его поднятии и пропускании тока по цепи: дополнительный источник питания - расплав - летка с возможностью регулирования тока в этой цепи обеспечивает регулирование температуры нагрева летки и вытекающей из летки струи расплава, стабилизирует текучесть и вязкость струи расплава и работу устройства в целом;- equipping the reaction chamber with an additional installed rod electrode located in the center and longitudinally of its axis, connected to an additional installed power source, when it is lifted and the current is passed through the circuit: an additional power source - a melt - notch with the ability to control the current in this circuit provides temperature control heating the letki and the melt jet flowing from the letka, stabilizes the fluidity and viscosity of the melt jet and the operation of the device as a whole;

- футеровка дна реакционной камеры переклазовыми кирпичами, установленными с наклоном от боковых стенок реактора к центру дна реакционной камеры до верхнего уровня летки, обеспечивает удаление восстановленного металла из оксидов, содержащихся в шихте при плавке, и исключает возможность прогорания металлического днища реактора;- lining the bottom of the reaction chamber with cross bricks installed with an inclination from the side walls of the reactor to the center of the bottom of the reaction chamber to the upper level of the notch, removes the reduced metal from the oxides contained in the charge during melting, and eliminates the possibility of burning the metal bottom of the reactor;

- конструкция устройства для вывода продуктов переработки - расплава, включающего корпус, летку, водоохлаждаемую обойму, прижим для фиксации, обеспечивает надежность его работы, удобство эксплуатации при сливе расплава и замене летки.- the design of the device for outputting the processed products - the melt, which includes the body, tap hole, water-cooled clip, clamp for fixing, ensures the reliability of its operation, ease of use when draining the melt and replacing the tap hole.

Все вышеперечисленные основные преимущества заявляемой конструкции технологического электромагнитного реактора обеспечивают надежность его работы и всей технологической линии в целом, повышают качество выпускаемой продукции - теплоизоляционных материалов.All of the above main advantages of the claimed design of the technological electromagnetic reactor ensure the reliability of its operation and the entire technological line as a whole, improve the quality of products - thermal insulation materials.

Claims (5)

1. Электромагнитный технологический реактор, преимущественно для плавления минеральных компонентов, содержащий реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере на одинаковом расстоянии от продольной ее оси, электромагнит в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки с возможностью создания поперечного магнитного поля и с протекающим через них электрическим током, один вывод каждой из обмоток соединен с электродом, а другой с источником питания, работающим в режиме источника тока, отличающийся тем, что реакционная камера оснащена дополнительно установленным стержневым электродом, расположенным в центре и продольно ее оси, с возможностью его перемещения: поднятия и опускания, а при его опускании закрывания отверстия в устройстве для вывода расплава и дополнительного его подогрева, устройство для вывода расплава установлено в центре дна реакционной камеры и состоит из летки для вывода расплава, установленной в корпусе, которые вставлены в корпус водоохлаждаемой обоймы и зафиксированы снизу прижимом, а стержневые электроды реактора установлены под углом 5-7° относительно продольной оси реакционной камеры, при этом реактор дополнительно оснащен источником питания, работающим в режиме источника постоянного тока, к которому подключен дополнительно установленный стержневой электрод.1. Electromagnetic process reactor, mainly for melting mineral components, containing a reaction chamber having a bottom, side walls and a cover, input devices for processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber at the same distance from its longitudinal axis, an electromagnet in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole tips, on which series windings are located with the possibility of creating of a magnetic field and with an electric current flowing through them, one terminal of each winding is connected to the electrode, and the other to a power source operating in the current source mode, characterized in that the reaction chamber is equipped with an additional rod electrode located in the center and longitudinally axis, with the possibility of its movement: raising and lowering, and when lowering it closing the holes in the device for outputting the melt and its additional heating, the device for outputting the melt is set to the bottom of the reaction chamber and consists of a recess for withdrawing the melt installed in the housing, which are inserted into the housing of the water-cooled holder and fixed with a bottom clamp, and the rod electrodes of the reactor are installed at an angle of 5-7 ° relative to the longitudinal axis of the reaction chamber, while the reactor is additionally equipped with a source power supply, operating in the mode of a direct current source, to which an additionally installed rod electrode is connected. 2. Электромагнитный технологический реактор по п.1, отличающийся тем, что устройство для вывода расплава размещено на уровне футерованного дна реакционной камеры.2. The electromagnetic process reactor according to claim 1, characterized in that the device for outputting the melt is placed at the level of the lined bottom of the reaction chamber. 3. Электромагнитный технологический реактор по п.1, отличающийся тем, что в реакторе дополнительно установленный источник питания постоянного тока подключен к летке для вывода расплава с возможностью регулирования тока, проходящего через расплав между дополнительно установленным электродом и леткой, в цепи: источник питания постоянного тока - расплав - летка, а также с возможностью регулирования температуры нагрева летки, вытекающей из летки струи расплава с регулированием стабильной текучести струи расплава летки.3. The electromagnetic technological reactor according to claim 1, characterized in that in the reactor an additionally installed DC power supply is connected to the taphole for outputting the melt with the possibility of regulating the current passing through the melt between the additionally installed electrode and the taphole in the circuit: DC power supply - melt - letka, as well as with the ability to control the temperature of the heating of the notch flowing from the notch of the jet of melt with regulation of the stable fluidity of the jet of melt of the letka. 4. Электромагнитный технологический реактор по п.1, отличающийся тем, что корпус, в который установлена летка, выполнен из электродного графита, а сама летка из силицированного плотного графита, при этом корпус и летка покрыты антифрикционным огнеупорным составом на основе диоксида циркония.4. The electromagnetic technological reactor according to claim 1, characterized in that the housing in which the notch is installed is made of electrode graphite, and the notch itself is of siliconized dense graphite, while the housing and the notch are coated with antifriction refractory composition based on zirconium dioxide. 5. Электромагнитный технологический реактор по п.1, отличающийся тем, что дно реакционной камеры оснащено футеровкой из переклазового кирпича, установленного с наклоном от боковых стенок реактора к центру дна. 5. The electromagnetic process reactor according to claim 1, characterized in that the bottom of the reaction chamber is equipped with a cross-brick lining mounted with an inclination from the side walls of the reactor to the center of the bottom.
RU2010129131/07A 2010-07-13 2010-07-13 Electromagnet process reactor RU2432719C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010129131/07A RU2432719C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Electromagnet process reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010129131/07A RU2432719C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Electromagnet process reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432719C1 true RU2432719C1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010129131/07A RU2432719C1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Electromagnet process reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432719C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533565C1 (en) * 2013-11-07 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Plasma method for mineral wool manufacturing and plant for its implementation
RU2725411C2 (en) * 2018-12-17 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Method of solid domestic wastes plasma recycling and mobile installation for implementation thereof
RU2764506C1 (en) * 2020-11-03 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Plasma method for producing mineral wool from bottom ash waste from incineration plants and unit for implementation thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533565C1 (en) * 2013-11-07 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Plasma method for mineral wool manufacturing and plant for its implementation
RU2725411C2 (en) * 2018-12-17 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Method of solid domestic wastes plasma recycling and mobile installation for implementation thereof
RU2764506C1 (en) * 2020-11-03 2022-01-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Plasma method for producing mineral wool from bottom ash waste from incineration plants and unit for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA006623B1 (en) Method and apparatus for melting metals
RU2432719C1 (en) Electromagnet process reactor
KR100261516B1 (en) Process and device for melting scrap
JPS58113309A (en) Steel producer
RU2533565C1 (en) Plasma method for mineral wool manufacturing and plant for its implementation
CN104293396B (en) A kind of overflow type iron bath molten slag bath and Slagoff method thereof
CN103063030B (en) A kind of modified compound stove of slag and operating procedure thereof
US11760677B2 (en) Apparatus and process for producing fiber from igneous rock
CA2678169A1 (en) Method and apparatus for preparing a slag melt in a medium frequency induction furnace for producing slag wool fiber materials
CN109477685B (en) Melting furnace
RU2355651C2 (en) Plant for obtaining mineral fusion by plasma heating
CN215638749U (en) Electrode tilting type electromagnetic plasma melting reactor
CN111102835B (en) Polygonal electromagnetic plasma melting reactor
JP2010517924A (en) Silicon purification equipment
JPH10332272A (en) Apparatus for performing continuous melting and holding low melting point metal with crucible furnace being applied as its original form
RU2503628C1 (en) Plasma device for obtaining refractory silicate melt
RU169047U1 (en) PLASMA PLANT FOR PROCESSING REFRIGERANT SILICATE-CONTAINING MATERIALS
CN111059898A (en) Triangular plasma melting furnace
CN215373478U (en) Polygonal electromagnetic plasma melting reactor
US1904684A (en) Method of melting
CN215373477U (en) Triangular plasma melting furnace
RU2157795C1 (en) Method and apparatus for preparing melt silicate
RU2565306C1 (en) Method of manufacturing of silica melt from quartz ceramics
CN215176877U (en) Cylindrical electromagnetic plasma melting reactor with inclined electrodes
CN104098264B (en) The releasing device and its linkage path produced for mineral wool

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120808

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140714