RU2764506C1

RU2764506C1 - Plasma method for producing mineral wool from bottom ash waste from incineration plants and unit for implementation thereof

Info

Publication number: RU2764506C1
Application number: RU2020136272A
Authority: RU
Inventors: Сергей Лубсанович Буянтуев; Станислав Юрьевич Шишулькин; Алексей Владимирович Малых; Андрей Анатольевич Иванов; Вячеслав Владимирович Педынин
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-01-18

Abstract

FIELD: building.

SUBSTANCE: invention relates to the building industry and can be used for producing mineral wool from bottom ash waste from incineration plants, basalt rocks applying plasma technology. To improve the environmental situation and expand the raw material base in manufacture of mineral wool, bottom ash waste from incineration plants and basalt rocks are used as raw materials. The plasma method for producing mineral wool includes loading of the initial raw materials into the corresponding hoppers, automated preparation of the working mixture, transportation and melting thereof in the reaction chamber of the reactor, supply of the melt to an inflating mechanism resulting in mineral wool, discharge and packaging of the finished mineral plate. The working mixture is melted using alternating current in a plasma three-phase electromagnetic reactor with a reinforced lining. The working mixture is prepared in a mixer, complying with the proportions of the components included therein in the automatic mode providing a possibility of adjustment by the operator. The working mixture is input into the of plasma arc burning area through three branch pipes with a displacement towards the power electrodes. The melt is mixed by a magnetic field created by an electromagnet with a series winding, driven by an independent power source. The melt is drained by a mechanised method, adjusting the temperature of the outflowing stream using direct current. Mineral fibre is produced on an inflating mechanism, followed by deposition, cutting and packaging thereof. The gases discharged from the reactor are purified and cooled in a gas exhaust system.

EFFECT: improvement in the quality of the manufactured products and the security of operation of the unit with the possibility of continuous operation.

2 cl, 4 tbl, 4 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к строительной индустрии и может быть использовано для получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов, базальтовых пород с применением плазменных технологий.The invention relates to the construction industry and can be used to produce mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants, basalt rocks using plasma technologies.

Известен способ получения минеральной ваты, который позволяет расширить сырьевую базу топлива для получения минеральной ваты, повысить теплоотдачу, утилизацию отходов алюминиевого производства, уменьшить выбросы вредных газов в атмосферу. Способ получения минеральной ваты включает загрузку топлива, исходного минерального сырья и выработку минеральной ваты. Топливом по первой альтернативе используется смесь огарков обожженных анодов с ломом угольной футеровки при следующем соотношении компонентов: 75-95 мас. % огарков обожженных анодов, 5-25 мас. % лома угольной футеровки. По второй альтернативе в качестве топлива используют смесь огарков обожженных анодов с ломом угольной футеровки и коксом при следующем соотношении компонентов: 45-90 мас. % огарков обожженных анодов, 5-30 мас. % лома угольной футеровки, 5-25 мас. % кокса (см. патент RU №2681172, МПК С03В 5/12, опубл. 28.01.2019 г., бюл. №4).A known method for producing mineral wool, which allows you to expand the raw material base of fuel for mineral wool, increase heat transfer, recycling of aluminum production waste, reduce emissions of harmful gases into the atmosphere. The method for producing mineral wool includes loading fuel, raw mineral raw materials and producing mineral wool. The fuel according to the first alternative uses a mixture of baked anode cinders with scrap coal lining in the following ratio of components: 75-95 wt. % cinders of baked anodes, 5-25 wt. % scrap coal lining. According to the second alternative, a mixture of baked anode cinders with scrap coal lining and coke is used as fuel in the following ratio of components: 45-90 wt. % cinders of baked anodes, 5-30 wt. % scrap coal lining, 5-25 wt. % coke (see patent RU No. 2681172, IPC С03В 5/12, published on January 28, 2019, bull. No. 4).

Недостатками известного способа являются: использование в качестве основного топлива углеродсодержащих топлив, таких как кокс и отходов алюминиевого производства (лом угольной футеровки и огарки обожженных графитовых анодов), что оказывает влияние на химический состав минеральной ваты, при этом в атмосферу выбрасываются большие объемы пыли, окиси и двуокиси углерода; повышенные требования к гранулометрическому составу топлива (от 90 до 240 мм) с лещадностью не ниже 2 группы по ГОСТ 8267-93 в редакции №4 издание июль 2018 г; в качестве основного сырья для получения минеральной ваты используется смесь с четким процентным соотношением компонентов: габбро-диабаза 58%, доломита - 13%, шлака - 29%.The disadvantages of the known method are: the use of carbon-containing fuels as the main fuel, such as coke and aluminum production waste (scrap coal lining and cinders of baked graphite anodes), which affects the chemical composition of mineral wool, while large volumes of dust and oxides are emitted into the atmosphere. and carbon dioxide; increased requirements for the particle size distribution of fuel (from 90 to 240 mm) with a flakiness of at least group 2 in accordance with GOST 8267-93, edition No. 4 edition July 2018; as the main raw material for the production of mineral wool, a mixture with a clear percentage of components is used: gabbro-diabase 58%, dolomite - 13%, slag - 29%.

Известен способ производства минеральной ваты, который заключается в плавлении минерального сырья в вагранке, содержащей шахту для размещения сырья, нижняя часть которой снабжена колосниковой решеткой, под которой расположена топочная камера, топочную камеру нагревают одной или несколькими горелками, работающими на жидком или газообразным топливе с дутьем кислородосодержащим газом. Длина пламени горелки составляет от 60% до 100%, предпочтительно от 65% до 95% диаметра топочной камеры с углом между проекцией центральных осей горелок и проекцией диаметра топочной камеры от 3° до 20° на горизонтальной плоскости (см. патент RU №2498949, МПК С03В 37/06, опубл. 20.11.2013 г., бюл. №32).A known method for the production of mineral wool, which consists in melting mineral raw materials in a cupola containing a shaft for placing raw materials, the lower part of which is equipped with a grate, under which a combustion chamber is located, the combustion chamber is heated by one or more burners operating on liquid or gaseous fuel with blast oxygen containing gas. The burner flame length is from 60% to 100%, preferably from 65% to 95% of the combustion chamber diameter with an angle between the projection of the central axes of the burners and the projection of the combustion chamber diameter from 3° to 20° on the horizontal plane (see patent RU No. 2498949, IPC С03В 37/06, published on November 20, 2013, Bulletin No. 32).

Недостатками известного способа являются: применение в качестве основного топлива углеродсодержащих жидких и газообразных топлив, что способствует образованию вредных выбросов в атмосферу (СО_х, NO_x, SO_x); нагрев горелками только верхней поверхности расплава с передачей тепла от факела горелки к расплаву преимущественно излучением имеет не высокий коэффициент полезного действия; введение кислородсодержащих газов в больших объемах для горения топлива способствует образованию большого объема уходящих газов и унос тепла с уходящими газами, что увеличивает энергозатраты на плавление исходного сырья; введение чистого кислорода или кислородосодержащих газов с большой скоростью (100-200 м/с) требует дополнительных энергозатрат на дутьевые и/или компрессорные установки; прогрев от верхней поверхности расплава ко дну печи обладает не высокой интенсивностью, обусловленной обратной конвекцией с излишним перегревом верхних слоев расплава.The disadvantages of this method are: the use of carbon-containing liquid and gaseous fuels as the main fuel, which contributes to the formation of harmful emissions into the atmosphere (CO _x , NO _x , SO _x ); heating by burners only the upper surface of the melt with heat transfer from the burner flame to the melt mainly by radiation has a low efficiency; the introduction of oxygen-containing gases in large volumes for fuel combustion contributes to the formation of a large volume of exhaust gases and heat transfer with exhaust gases, which increases energy consumption for melting the feedstock; the introduction of pure oxygen or oxygen-containing gases at high speed (100-200 m/s) requires additional energy consumption for blowing and/or compressor installations; heating from the upper surface of the melt to the bottom of the furnace has a low intensity due to reverse convection with excessive overheating of the upper layers of the melt.

Известен способ получения минеральной ваты, который предусматривает производство минеральной ваты из золошлаковых отходов тепловых электрических станций. Способ получения минеральной ваты включает загрузку золошлаковых отходов в совмещенный плазменный реактор, в поперечном сечении камеры которого между стержневым графитовым катодом и цилиндрическим графитовым анодом, одновременно являющимся тигелем, формируют вращающуюся электрическую дугу и получают полный профиль температур 1400-1600 К для переработки золошлаковых отходов из твердого состояния в расплав, кольцевой электромагнитной катушкой перемешивают расплав. Расплав, собираясь в нижней части реактора, по лотку попадает на вращающуюся чашу, где происходит вытягивание минеральных волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения (см. патент RU №2270810, МПК С03В 37/06, опубл. 27.02.2006 г., бюл. №6).A known method for producing mineral wool, which involves the production of mineral wool from ash and slag waste from thermal power plants. The method for producing mineral wool includes loading ash and slag waste into a combined plasma reactor, in the cross section of the chamber between a rod graphite cathode and a cylindrical graphite anode, which is simultaneously a crucible, a rotating electric arc is formed and a full temperature profile of 1400-1600 K is obtained for processing ash and slag waste from solid state into the melt, the melt is mixed with an annular electromagnetic coil. The melt, collecting in the lower part of the reactor, enters the rotating bowl through the tray, where the mineral fibers are drawn out by the centrifugal blow method, followed by the fibers being fed into the deposition chamber (see patent RU No. 2270810, IPC С03В 37/06, publ. 27.02. city, bulletin No. 6).

Недостатками известного способа являются: разбрызгивающее устройство не обеспечивает однородности по размеру и толщине получаемых волокон, что в свою очередь оказывает значительное влияние на теплоизоляционные свойства получаемой минеральной ваты; относительно небольшая производительность установки (20-40 кг/ч); быстрый износ графитового анода под действием высоких температур и электрической дуги, что требует частой его замены с разбором установки; требующая усовершенствования система слива расплава из плазменного реактора.The disadvantages of the known method are: the spray device does not provide uniformity in size and thickness of the resulting fibers, which in turn has a significant impact on the thermal insulation properties of the resulting mineral wool; relatively low productivity of the plant (20-40 kg/h); rapid wear of the graphite anode under the action of high temperatures and an electric arc, which requires its frequent replacement with the dismantling of the installation; requiring improvement system for draining the melt from the plasma reactor.

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 (см. патент RU №2225685, МПК Н05В 7/22, опубл. 10.03.2004 г., бюл. №7).An electromagnetic process reactor is known, comprising a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, devices for input 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 covering the reaction chamber with three symmetrical polar tips, on which serial windings of the transverse magnetic field are located, one output of each of which is connected to the corresponding electrode, and the other to the power source (see patent RU No. 2225685, IPC H05V 7/22, publ. No. 7).

Недостатками известного реактора являются: нейтральный электрод не выполняет роли электрода, так как на него не подается напряжение от источника питания, он используется только в качестве «пробки», предотвращающей преждевременный слив расплава; устройство для вывода расплава расположено выше дна реакционной камеры, что не позволяет полностью производить слив расплава, и затрудняет чистку установки при сменной работе; отсутствие второго источника питания не позволяет подогревать расплав и летку для стабильного вытекания струи расплава через летку, достижения определенной текучести и повышения качества волокнистых теплоизоляционных материалов; расположение стержневых электродов параллельно продольной оси реактора способствует более неравномерному износу электродов, так как электрическая дуга горит только на половине сечения; отсутствие электроприводов электродов исключает возможность подачи электродов по мере их износа при работающей установке.The disadvantages of the known reactor are: the neutral electrode does not act as an electrode, since it is not supplied with voltage from the power source, it is used only as a "plug" to prevent premature draining of the melt; the device for removing the melt is located above the bottom of the reaction chamber, which does not allow to completely drain the melt, and makes it difficult to clean the installation during shift work; the absence of a second power source does not allow heating the melt and the taphole for stable flow of the melt jet through the taphole, achieving a certain fluidity and improving the quality of fibrous heat-insulating materials; the location of the rod electrodes parallel to the longitudinal axis of the reactor contributes to a more uneven wear of the electrodes, since the electric arc burns only at half the cross section; the absence of electric drives for the electrodes eliminates the possibility of supplying the electrodes as they wear out while the unit is running.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является плазменный способ получения минеральной ваты, предусматривающий получение минеральной ваты из базальтовых пород и золошлаковых отходов тепловых электростанций. Способ получения минеральной ваты заключается в загрузке исходного сырья в плазменный трехфазный электромагнитный реактор, где происходит его расплавление с помощью переменного тока протекающего вначале плавления в виде плазменных шнуров между тремя графитовыми электродами, а в последующем с помощью омического нагрева расплава. Перемешивание расплава осуществляется с помощью магнитных потоков, формируемых магнитным ярмом с сериесными обмотками на которых установлены три магнитные катушки, каждая из которых последовательно соединена с графитовым электродом. Образующийся расплав подают механизированным способом на раздувающий механизм, выполненный в виде трех вращающихся валков, обдуваемых потоками воздуха. При попадании на валки расплав обволакивает валки и за счет центробежных сил вытягивается в пленку, которая раздувается потоками воздуха в волокна. Осаждение полученной ваты осуществляется в камере волокнообразования и осаждения на выводной решетке с последующим выводом на прессование, пропитку и/или прошивку сформированного мата (см. патент RU №2533565, МПК С03В 37/06, опубл. 20.11.2014 г., бюл. №32).The closest in technical essence to the claimed invention is a plasma method for producing mineral wool, involving the production of mineral wool from basalt rocks and ash and slag waste from thermal power plants. The method for producing mineral wool consists in loading the feedstock into a plasma three-phase electromagnetic reactor, where it is melted with the help of alternating current, first melting in the form of plasma filaments between three graphite electrodes, and subsequently with the help of ohmic heating of the melt. Melt mixing is carried out with the help of magnetic fluxes formed by a magnetic yoke with serial windings on which three magnetic coils are installed, each of which is connected in series with a graphite electrode. The resulting melt is fed mechanically to the blowing mechanism, made in the form of three rotating rolls, blown by air currents. When it hits the rolls, the melt envelops the rolls and, due to centrifugal forces, is drawn into a film, which is blown into fibers by air flows. The deposition of the obtained cotton wool is carried out in the fiberization and deposition chamber on the outlet grid, followed by the output for pressing, impregnation and / or piercing of the formed mat (see patent RU No. 2533565, IPC S03V 37/06, publ. 32).

Недостатками известного способа являются: невозможность производства минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов, содержащих тугоплавкие оксиды металлов (например, титана, бора и др.) с температурой жидкотекучести расплава более 1550°С; отсутствует система автоматического приготовления рабочих смесей из нескольких компонентов; четкие требования к размеру шихты перерабатываемого сырья (9-10 мм) не позволяют перерабатывать смеси с большим содержанием мелких фракции (менее 5 мм).The disadvantages of this method are: the impossibility of producing mineral wool from ash and slag waste from incineration plants containing refractory metal oxides (for example, titanium, boron, etc.) with a melt fluidity temperature of more than 1550°C; there is no system for automatic preparation of working mixtures from several components; clear requirements for the size of the charge of processed raw materials (9-10 mm) do not allow processing mixtures with a high content of fine fractions (less than 5 mm).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является установка, представляющая собой электромагнитный технологический реактор, который состоит из встроенной реакционной камеры, имеющей дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенных на одинаковом расстоянии от продольной оси реакционной камеры и под углом 120° друг к другу и уклоном 5-7°, один стержневой электрод в центре для подогрева расплава, электромагнит в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки, один вывод каждой из обмоток соединен с соответствующим электродом, внизу дна реакционной камеры в центре диаметра вписанной окружности установлена в водоохлаждаемой обойме летка с возможностью ее подогрева при пропускании постоянного тока по пути электрод - летка (см. патент RU №2432719, МПК Н05В 7/18, Н05В 7/22, опубл. 27.10.2011 г., бюл. №30).The closest in technical essence to the claimed invention is an installation, which is an electromagnetic technological reactor, which consists of a built-in reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, a device for input of processed materials and output of processed products, rod electrodes placed at the same distance from the longitudinal axes of the reaction chamber and at an angle of 120° to each other and a slope of 5-7°, one rod electrode in the center for heating the melt, an electromagnet in the form of a closed yoke covering the reaction chamber with three symmetrical pole pieces, on which serial windings are located, one output of each from the windings is connected to the corresponding electrode, at the bottom of the bottom of the reaction chamber in the center of the diameter of the inscribed circle, a taphole is installed in a water-cooled cage with the possibility of heating it by passing direct current along the path of the electrode - taphole (see patent RU No. 2432719, IPC H05V 7/18, H05V 7 /22, published 27. 10.2011, bul. No. 30).

Недостатками известного реактора являются: последовательное соединение сериесных обмоток с электродами не позволяет устанавливать повышенное напряжение на электродах при плавлении тугоплавких смесей из-за толщины изоляции между витками катушек сериесных обмоток и перегрева катушек; отсутствие механизма поднятия центрального электрода, позволяющего открывать и закрывать летку при работающем реакторе; отсутствие механизмов подачи силовых электродов по мере их износа при работе установки и регулировки высоты концов электродов от дна реактора для более равномерного разогрева всего расплава и сохранения футеровки дна реактора; футеровка дна выполнена однослойной, что может быть недостаточным при плавлении более тугоплавких материалов; небольшая высота реактора, не позволяющая использовать реактор на номинальной производительности при сильно вспенивающихся расплавляемых материалах; стенки реактора выполнены из панелей разной формы, что увеличивает стоимость изготовления реактора и количество необходимых запасных частей.The disadvantages of the known reactor are: serial connection of serial windings with electrodes does not allow you to set an increased voltage on the electrodes when melting refractory mixtures due to the thickness of the insulation between the turns of the coils of the serial windings and overheating of the coils; lack of a mechanism for raising the central electrode, which makes it possible to open and close the tap-hole when the reactor is running; the lack of mechanisms for supplying power electrodes as they wear out during operation of the installation and adjusting the height of the ends of the electrodes from the bottom of the reactor for more uniform heating of the entire melt and preserving the lining of the reactor bottom; bottom lining is made single-layer, which may be insufficient when melting more refractory materials; small height of the reactor, which does not allow the use of the reactor at nominal capacity with highly foaming molten materials; the walls of the reactor are made of panels of various shapes, which increases the cost of manufacturing the reactor and the number of necessary spare parts.

Заявляемая группа изобретений направлена на решение единой задачи, заключающейся в производстве минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательного завода и базальтовых пород путем их плавления с помощью плазменных технологий с минимальными энергозатратами при более стабильной работе установки, как в непрерывном, так и циклическом режимах.The claimed group of inventions is aimed at solving a single problem, which consists in the production of mineral wool from ash and slag waste from an incineration plant and basalt rocks by melting them using plasma technologies with minimal energy consumption with more stable operation of the installation, both in continuous and cyclic modes.

Технический результат заявляемой группы изобретений- расширение сырьевой базы для получения минеральной ваты, повышение качества производимой продукции - минеральной ваты, и надежности работы установки с возможностью работы в непрерывном режиме.The technical result of the claimed group of inventions is the expansion of the raw material base for the production of mineral wool, improving the quality of the product - mineral wool, and the reliability of the plant with the ability to operate in continuous mode.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в плазменном способе получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов, предусматривающем загрузку исходного сырья в реактор и их расплавление в реакционной камере реактора, вытекание расплава на раздувающий механизм и вытягивание волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения, вывод волокон из камеры осаждения, перегрузку минерального мата его упаковывание и выгрузку, согласно изобретению в качестве сырья для получения минеральной ваты используют смесь базальтовых пород с золошлаковыми отходами мусоросжигательных заводов, транспортируют компоненты смеси из бункеров исходного сырья и рабочую смесь из миксера шнековыми питателями и цепным элеватором с лопатками, приготовление рабочей смеси происходит в миксере с помощью вращающихся ножей, плавление исходного сырья осуществляют с использованием переменного тока в установке - плазменном трехфазном электромагнитном реакторе, подачу сырья в реактор осуществляют путем равномерного распределения на три потока, подаваемых в зоны горения каждой из трех плазменных дуг соответственно, перемешивание всего объема расплава осуществляют путем создания равномерного магнитного поля, температуру и текучесть расплава регулируют пропусканием постоянного тока по цепи электрод - расплав - летка, частичный или полный слив расплава регулируют путем изменения высоты поднятия/опускания графитового стержневого электрода, расположенного в центре реакционной камеры реактора, плавку сильно вспенивающегося при расплавлении и перемешивании сырья осуществляют в штатном режиме путем увеличения высоты реактора, слив расплава из реактора осуществляют механизированным способом с возможностью точного и быстрого реагирования на изменение характеристик расплава вплоть до полного перекрытия отверстия летки без отключения графитового стержневого электрода и летки от источника питания, работающего в режиме постоянного тока, раздувание расплава в нити осуществляют с помощью раздувающего механизма, обдуваемого потоком воздуха в продольном направлении, осаждение и вывод минеральной ваты осуществляют с помощью выводного конвейера, под которым установлены вытяжные короба, транспортируют готовый мат в упаковщик-экструдер отводящим конвейером, обрезку по длине мата производят пневматическими ножницами, сматывают минеральный мат в рулон вращающимися валками внутри упаковщика-экструдера, выгрузку готового минерального мата производят выдвижением пневматического экструдера, отведение, очистку и охлаждение газов из реактора осуществляют с помощью системы газоотвода.To achieve the technical result provided by the invention in a plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incinerators, which involves loading the feedstock into the reactor and melting them in the reaction chamber of the reactor, flowing the melt to the blowing mechanism and drawing the fibers by a centrifugal blowing method, followed by feeding the fibers into the chamber sedimentation, removal of fibers from the sedimentation chamber, reloading of the mineral mat, its packaging and unloading, according to the invention, a mixture of basalt rocks with ash and slag waste from waste incineration plants is used as a raw material for obtaining mineral wool, the components of the mixture are transported from the feedstock bins and the working mixture from the mixer by screw feeders and chain elevator with blades, the preparation of the working mixture takes place in the mixer using rotating knives, the melting of the feedstock is carried out using alternating current in the installation - a three-phase plasma electric magnetic reactor, the supply of raw materials to the reactor is carried out by uniform distribution into three flows supplied to the combustion zones of each of the three plasma arcs, respectively, the mixing of the entire volume of the melt is carried out by creating a uniform magnetic field, the temperature and fluidity of the melt are regulated by passing direct current through the electrode-melt circuit - a taphole, partial or complete discharge of the melt is regulated by changing the height of raising / lowering the graphite rod electrode located in the center of the reaction chamber of the reactor, the melting of the raw material that foams strongly during melting and mixing is carried out in the normal mode by increasing the height of the reactor, the melt is drained from the reactor in a mechanized way with the ability to accurately and quickly respond to changes in the characteristics of the melt up to the complete overlapping of the tap hole without disconnecting the graphite rod electrode and the tap hole from the power source operating in DC mode, the melt is inflated in the threads using a blowing mechanism blown by an air stream in the longitudinal direction, the sedimentation and removal of mineral wool is carried out using an exit conveyor, under which exhaust boxes are installed, the finished mat is transported to the packer-extruder by the discharge conveyor, trimming along the length of the mat is carried out by pneumatic scissors, the mineral mat is wound into a roll by rotating rolls inside the packer-extruder, the finished mineral mat is unloaded by extending the pneumatic extruder, the removal, purification and cooling of gases from the reactor is carried out using a gas outlet system.

Для реализации предложенного способа в известной установке для получения минеральной ваты, содержащей реактор, который имеет реакционную камеру, имеющую боковые стенки, крышку, дно, футеровку дна из периклазовых и шамотных кирпичей, термопару, устройство ввода сырья и вывода газов, устройство вывода расплава, состоящего из летки, вставленной в корпус и водоохлаждаемой обоймы, закрепленной снизу прижимом, три стержневых электрода, размещенных в реакционной камере на одинаковом расстоянии от продольной ее оси и установленных с регулируемым углом наклона, центральный стержневой электрод для подогрева расплава, подключенный к источнику питания, работающему в режиме постоянного тока, и установленный в центре реакционной камеры продольно ее оси с возможностью его перемещения: при поднятии открывания отверстия устройства вывода расплава, а при опускании - его закрывания, электромагнит в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки, которые подключены к независимому трехфазному источнику переменного тока, согласно изобретению установка выполнена в виде плазменного трехфазного электромагнитного реактора, который в поперечном сечении выполнен в виде равностороннего треугольника с усеченными концами правильной формы, боковые стенки которого состоят из восемнадцати вертикально расположенных водоохлаждаемых панелей, высота реакционной камеры реактора имеет увеличенный объем за счет удлиненных стеновых панелей, в реакционной камере через направляющие стаканы крышки реактора установлены три силовых стержневых графитовых электрода с углом наклона 5-10° относительно продольной оси реактора, в центре реакционной камеры через крышку реактора вертикально установлен центральный стержневой графитовый электрод, опирающийся своим нижним концом на летку и перекрывая ее, на силовых и центральном графитовых стержневых электродах установлены электрические подъемники с возможностью регулировки силовых электродов и слива части расплава без отключения трех стержневых электродов поднятием центрального электрода, полюсные наконечники с сериесными обмотками установлены внутри ярма электромагнита в местах наибольшего приближения к центральной части горящих между тремя силовыми электродами плазменных шнуров, кроме того на крышке реактора установлены два увеличенных смотровых окна овальной формы для контроля расплава и три патрубка для трехзонной загрузки сырья в область горения плазменных дуг со смещением к силовым электродам, футеровка дна реактора выполнена двухслойной из шамотных и периклазовых кирпичей, ректор установлен сверху камеры волокнообразования и осаждения, за камерой волокнообразования и осаждения установлены отводящий конвейер, пневматические ножницы и упаковщик-экструдер, для транспортирования и приготовления рабочей смеси установлены три бункера исходного сырья, шнековые питатели, элеватор, питатель и миксер, вывод газов осуществляется через систему газоотвода, которая содержит газоводы, охладитель газа, циклон, фильтры грубой и тонкой очисток, вытяжной вентилятор.To implement the proposed method in a known installation for the production of mineral wool, containing a reactor that has a reaction chamber having side walls, a lid, a bottom, a bottom lining made of periclase and fireclay bricks, a thermocouple, a raw material input and gas outlet device, a melt outlet device consisting from a taphole inserted into the body and a water-cooled holder fixed from below by a clamp, three rod electrodes placed in the reaction chamber at the same distance from its longitudinal axis and installed with an adjustable angle of inclination, a central rod electrode for heating the melt, connected to a power source operating in direct current mode, and installed in the center of the reaction chamber along its axis with the possibility of its movement: when raising the opening of the opening of the melt output device, and when lowering - closing it, an electromagnet in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole pieces, on which Among them there are serial windings that are connected to an independent three-phase alternating current source, according to the invention, the installation is made in the form of a plasma three-phase electromagnetic reactor, which in cross section is made in the form of an equilateral triangle with truncated ends of the correct shape, the side walls of which consist of eighteen vertically arranged water-cooled panels , the height of the reaction chamber of the reactor has an increased volume due to elongated wall panels, three power rod graphite electrodes are installed in the reaction chamber through the guide cups of the reactor cover with an angle of inclination of 5-10 ° relative to the longitudinal axis of the reactor, in the center of the reaction chamber through the reactor cover there is a central a graphite rod electrode resting with its lower end on the taphole and blocking it; electric lifts with the ability to adjust the forces are installed on the power and central graphite rod electrodes electrodes and draining part of the melt without disconnecting the three rod electrodes by raising the central electrode, the pole pieces with serial windings are installed inside the electromagnet yoke in the places closest to the central part of the plasma cords burning between the three power electrodes, in addition, two enlarged oval viewing windows are installed on the reactor cover molds for melt control and three branch pipes for three-zone loading of raw materials into the combustion area of plasma arcs with an offset to power electrodes, the lining of the bottom of the reactor is made of two-layer fireclay and periclase bricks, the rector is installed on top of the fiber formation and deposition chamber, a discharge conveyor is installed behind the fiber formation and deposition chamber, pneumatic scissors and a packer-extruder, for transportation and preparation of the working mixture, three bunkers of feedstock, screw feeders, an elevator, a feeder and a mixer are installed, the exhaust gases are carried out through a gas outlet system, which contains gas pipelines, a gas cooler, a cyclone, coarse and fine filters, an exhaust fan.

Отличительными особенностями заявляемого изобретения, а именно плазменного способа получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов, являются:Distinctive features of the claimed invention, namely the plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from incinerators, are:

- приготовление рабочей смеси с ее транспортировкой до питателя реактора и его заполнение в автоматическом режиме и/или по команде оператора позволяет снизить энергозатраты на переработку сырья, а также повышает стабильность работы установки в целом;- preparation of the working mixture with its transportation to the reactor feeder and its filling in automatic mode and / or at the command of the operator allows to reduce energy costs for the processing of raw materials, and also increases the stability of the installation as a whole;

- осуществление загрузки перерабатываемого сырья путем равномерного распределения на три потока, подаваемых в зоны горения каждой из трех плазменных дуг, обеспечивает равномерное напряжение на каждом силовом электроде реактора, стабильность работы реактора, более быстрое расплавление сырья с образованием равномерного по составу и температуре расплава;- the implementation of the loading of the processed raw material by uniformly distributing it into three streams supplied to the combustion zones of each of the three plasma arcs ensures a uniform voltage on each power electrode of the reactor, the stability of the reactor, faster melting of the raw material with the formation of a melt uniform in composition and temperature;

- расширение сырьевой базы для производства минеральной ваты использованием в качестве исходного сырья золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов позволяет получать минеральную вату с необходимыми свойствами и характеристиками, частично решить проблему утилизации и переработки отходов;- expansion of the raw material base for the production of mineral wool using ash and slag waste from waste incineration plants as a feedstock makes it possible to obtain mineral wool with the necessary properties and characteristics, and partially solve the problem of waste disposal and processing;

- получение равномерной температуры по всему объему, более тугоплавкого (в сравнении с базальтовым расплавом) гомогенного и однородного расплава за счет установки электрических приводов трех силовых стержневых электродов, расположенных под углом 120° друг к другу по окружности и с углом наклона 5-10° к продольной оси реактора с возможностью их перемещения вверх и вниз во время работы реактора приводит к равномерному нагреву по всему объему плавильной зоны реакционной камеры реактора, что позволяет сохранить объем производительности на прежнем уровне (для более тугоплавкого расплава) при тех же удельных энергозатратах 1,1-1,2 кВт*ч/кг от 150 до 200 кг/ч, этому также способствует перемешивание расплава по всему объему путем равномерного магнитного поля за счет электромагнита с регулировкой напряжения на сериесных катушках от независимого источника питания без учета нагруженности силовых электродов;- obtaining a uniform temperature throughout the volume, more refractory (in comparison with basalt melt) homogeneous and homogeneous melt due to the installation of electric drives of three power rod electrodes located at an angle of 120 ° to each other around the circumference and with an inclination angle of 5-10 ° to the longitudinal axis of the reactor with the possibility of moving them up and down during the operation of the reactor leads to uniform heating throughout the volume of the melting zone of the reaction chamber of the reactor, which allows you to keep the volume of productivity at the same level (for a more refractory melt) at the same specific energy consumption 1.1- 1.2 kWh / kg from 150 to 200 kg / h, this is also facilitated by the mixing of the melt throughout the volume by a uniform magnetic field due to an electromagnet with voltage regulation on series coils from an independent power source without taking into account the load of power electrodes;

- плавление более тугоплавких, чем базальтовые породы, золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов за счет применения двухслойной футеровки дна из шамотного и периклазового кирпичей обеспечивает гарантированное расплавление сырья до температуры жидкотекучести и его переработку в минеральное волокно;- melting of more refractory than basalt rocks, ash and slag waste from waste incinerators due to the use of a two-layer bottom lining of fireclay and periclase bricks ensures guaranteed melting of raw materials to a fluidity temperature and its processing into mineral fiber;

- очистка и охлаждение отводимых газов в охладителе газа, циклоне, фильтрах грубой и тонкой очисток позволяет снизить физическое и механическое загрязнения атмосферы, повысить степень переработки сырья.- purification and cooling of exhaust gases in the gas cooler, cyclone, coarse and fine filters allows to reduce physical and mechanical pollution of the atmosphere, increase the degree of processing of raw materials.

Отличительными конструктивными признаками установки для плазменного способа получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов являются:Distinctive design features of the installation for the plasma method of obtaining mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants are:

- установка трех бункеров исходного сырья с дистанционно управляемыми пневматическими задвижками, миксера, шнековых питателей, ковшового элеватора и тензодатчиков позволяет изготавливать рабочую смесь из базальтовой шихты, золы и шлака мусоросжигательного завода в автоматическом режиме и/или по команде оператора, а также транспортировку полученной смеси до питателя реактора и его заполнение;- installation of three feedstock bins with remotely controlled pneumatic valves, a mixer, screw feeders, a bucket elevator and strain gauges makes it possible to produce a working mixture from basalt charge, ash and slag from an incineration plant in automatic mode and / or at the operator's command, as well as transport the resulting mixture to reactor feeder and its filling;

- увеличение высоты реакционной камеры реактора позволяет плавить смеси исходных материалов с повышенным содержанием мелочи, в том числе и пыли, с номинальной производительностью установки без потери качества получаемой продукции;- an increase in the height of the reaction chamber of the reactor makes it possible to melt mixtures of starting materials with a high content of fines, including dust, with the nominal capacity of the installation without loss of quality of the resulting product;

- выполнение газоотводных окон в боковых стенках позволяет увеличить объем отводимых из реактора газов и герметичность газоотводящего тракта, что необходимо при плавлении пылевидной золы и шлаков мусоросжигательного завода, имеющих механический и химический недожег порядка 60%, а также облегчает обслуживание и чистку реактора со снятием его крышки;- the implementation of gas outlet windows in the side walls allows you to increase the volume of gases removed from the reactor and the tightness of the gas outlet path, which is necessary when melting pulverized ash and slag from a waste incineration plant, which have a mechanical and chemical underburning of about 60%, and also facilitates maintenance and cleaning of the reactor with the removal of its cover ;

- выполнение двухслойной футеровки дна позволяет предотвратить прогорание дна реактора при плавлении материалов с содержанием тугоплавких оксидов металлов (например, титана, бора и др.) с температурой жидкотекучести расплава более 1550°С, а также удешевляет изготовление и/или замену дна реактора;- the implementation of a two-layer lining of the bottom makes it possible to prevent burning of the bottom of the reactor during melting of materials containing refractory metal oxides (for example, titanium, boron, etc.) with a melt fluidity temperature of more than 1550 ° C, and also reduces the cost of manufacturing and/or replacing the bottom of the reactor;

- расширение диапазона угла наклона трех стержневых электродов относительно продольной оси реактора от 5 до 10° для каждого обеспечивает равномерный конический износ концов электродов, сохранение геометрических размеров крышки ректора и расстояний между концами электродов при использовании различных по высоте боковых секций;- expanding the range of the angle of inclination of the three rod electrodes relative to the longitudinal axis of the reactor from 5 to 10° for each provides uniform conical wear of the ends of the electrodes, maintaining the geometric dimensions of the reactor cover and the distance between the ends of the electrodes when using side sections of different heights;

- установка электрических подъемников на силовых графитовых электродах позволяет регулировать расположение активной зоны плазменных дуг с перемещением ее по вертикали, а также регулировать расстояние от концов силовых электродов до футерованного дна во время работы реактора, что способствует равномерному нагреву и оптимальному теплонапряжению футеровочного материала, предотвращающего его растрескивание и быстрое выгорание поверхности, контактирующей с расплавом, и получения равномерной температуры по всему объему гомогенного и однородного расплава;- installation of electric lifts on power graphite electrodes allows you to adjust the location of the active zone of plasma arcs with its movement along the vertical, as well as adjust the distance from the ends of the power electrodes to the lined bottom during reactor operation, which contributes to uniform heating and optimal heat stress of the lining material, preventing its cracking and rapid burnout of the surface in contact with the melt, and obtaining a uniform temperature throughout the volume of a homogeneous and homogeneous melt;

- установка электрического подъемника на центральном графитовом стержневом электроде, расположенном в центре реакционной камеры, с возможностью слива части расплава без отключения трех стержневых электродов, расположенных в реакционной камере, а также одновременного пропускания через него электрического тока от независимого источника постоянного тока позволяет подогревать сливаемый расплав из реактора и при необходимости остановить слив для предотвращения порчи летки;- installation of an electric lift on a central graphite rod electrode located in the center of the reaction chamber, with the possibility of draining part of the melt without turning off the three rod electrodes located in the reaction chamber, as well as simultaneously passing electric current through it from an independent DC source, which allows heating the drained melt from reactor and, if necessary, stop the drain to prevent damage to the tap hole;

- подключение сериесных обмоток к независимому трехфазному источнику переменного тока позволяет создать равномерное магнитное поле в плавильном объеме реактора путем регулирования вкладываемой электрической мощности без изменения нагрузки на силовые электроды, что в свою очередь положительно сказывается на перемешивании расплава;- connection of serial windings to an independent three-phase alternating current source makes it possible to create a uniform magnetic field in the melting volume of the reactor by regulating the input electric power without changing the load on the power electrodes, which in turn has a positive effect on the mixing of the melt;

- выполнение устройства ввода сырья в виде установки на крышке реактора трех патрубков для трехзонной загрузки сырья в область горения плазменных дуг позволяет снизить энергозатраты, повысить стабильность работы реактора, получать равномерный по составу и температуре расплав;- implementation of the feedstock input device in the form of installation on the reactor cover of three nozzles for three-zone loading of raw materials into the plasma arc combustion area allows to reduce energy costs, increase the stability of the reactor, obtain a melt that is uniform in composition and temperature;

- выполнение боковых секций реактора одного типоразмера позволяет использовать при сборке и замене одинаковые боковые панели, что снижает затраты на производство, ремонт и эксплуатацию реактора;- the implementation of the side sections of the reactor of the same size makes it possible to use the same side panels during assembly and replacement, which reduces the cost of production, repair and operation of the reactor;

- выполнение установки в виде плазменного трехфазного электромагнитного реактора с автоматизированным сливом расплава позволяет повысить качество производимой продукции - минеральной ваты и надежность работы установки в непрерывном режиме;- the implementation of the installation in the form of a plasma three-phase electromagnetic reactor with an automated discharge of the melt allows you to improve the quality of the products - mineral wool and the reliability of the installation in continuous mode;

- применение отводящего конвейера совместно с упаковщиком-экструдером позволяет автоматизировать процесс упаковки полученной минеральной ваты и повысить надежность процесса производства, транспортировки и упаковки минеральной ваты, а также последующего ее хранения;- the use of a discharge conveyor in conjunction with a packer-extruder allows you to automate the process of packaging the obtained mineral wool and increase the reliability of the process of production, transportation and packaging of mineral wool, as well as its subsequent storage;

- использование системы газоочистки с фильтрами и циклоном позволяет улавливать унесенные из реактора мелкодисперсные частицы, охлаждать и очищать отводимые газы.- the use of a gas cleaning system with filters and a cyclone makes it possible to capture fine particles carried away from the reactor, cool and purify the exhaust gases.

Таким образом, реализация заявленной группы изобретений позволяет создать технологическую линию для получения теплоизоляционных материалов из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов и базальтовых пород их плавкой в установке плазменного трехфазного электромагнитного реактора, а также сделать производство волокна непрерывным.Thus, the implementation of the claimed group of inventions makes it possible to create a technological line for the production of heat-insulating materials from ash and slag waste from waste incineration plants and basalt rocks by melting them in a three-phase plasma reactor, as well as to make fiber production continuous.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - плазменный способ получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов - предназначен для использования в другом заявленном объекте группы - установке с заявляемой совокупностью конструктивных признаков в плазменном трехфазном электромагнитном реакторе, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.The claimed group of inventions meets the requirement of unity of inventions, since a group of inventions of different objects forms a single inventive concept, and one of the claimed objects of the group - a plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants - is intended for use in another claimed object of the group - a plant with the claimed set of design features in a plasma three-phase electromagnetic reactor, while both objects are aimed at solving the same problem with obtaining a single technical result.

Из уровня техники по научно-технической литературе и патентной документации заявителю не известны технические решения, содержащие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым.From the prior art in the scientific and technical literature and patent documentation, the applicant is not aware of technical solutions containing a set of features similar or equivalent to those claimed.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез А-А фиг. 2 плазменного трехфазного электромагнитного реактора; на фиг. 2 изображен вид сверху плазменного трехфазного электромагнитного реактора; на фиг. 3 изображен вид сбоку технологической схемы производства минеральной ваты плазменным способом из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов; на фиг. 4 изображен поперечный разрез Б-Б фиг. 3 - технологической схемы производства минеральной ваты плазменным способом из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a longitudinal section A-A of Fig. 2 plasma three-phase electromagnetic reactors; in fig. 2 shows a top view of a plasma three-phase electromagnetic reactor; in fig. 3 shows a side view of the technological scheme for the production of mineral wool by the plasma method from ash and slag waste from waste incinerators; in fig. 4 shows a cross section B-B of FIG. 3 - technological scheme for the production of mineral wool by the plasma method from ash and slag waste from waste incineration plants.

Предлагаемый плазменный способ получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов реализован в установке -плазменном трехфазном электромагнитном реакторе 1 (см. фиг. 1 и 2), имеющего реакционную камеру 2, в которой установлены три силовых стержневых графитовых электрода 3, расположенных на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора 1 и размещенных на окружности под углом 120° (см. фиг. 2) друг от друга. Каждый из силовых стержневых электродов 3 установлен с углом наклона 5-10° (см. фиг. 1) относительно вертикальной продольной оси реактора 1. Выбор угла наклона от 5 до 10° трех силовых стержневых электродов 3 обусловлен тем, что при углах меньше 5° происходит их неравномерный износ, а при углах больше 10° - концы силовых стержневых электродов 3 располагаются близко друг к другу и не обеспечивают эффективного расплавления сырья. В центре реакционной камеры 2 реактора 1 установлен центральный стержневой графитовый электрод 4, который расположен параллельно продольной оси реактора 1. Реактор 1 в поперечном сечении выполнен в форме равностороннего треугольника с усеченными концами и имеет водоохлаждаемые, изолированные друг от друга с помощью прокладок 5, крышку 6, дно 7, боковые секции 8 и 9. В нижней части реакционной камеры 2 реактора 1 выполнено дно 7. Крышка 5, дно 7, боковые секции 8 и 9 выполнены из нержавеющей стали. Боковые секции 8 реактора 1 выполнены и состоят из пятнадцати водоохлаждаемых одинаковых стеновых панелей, а три боковых секции 9 дополнительно имеют газоотводное отверстие 10 для отвода газов, образующихся в реакторе 1. Подача охлаждающей воды осуществляется снизу по шлангам (на фиг. 1-4 не показаны) от водяного коллектора 11 через входные штуцера 12. Вывод воды осуществляется вверху через выходные штуцера 13. Крышка 6 и дно 7 имеют по два входных штуцера 12 и по два выходных штуцера 13. В крышке 6 для загрузки сырья установлены три патрубка 14 для трехзонной подачи перерабатываемого сырья в область горения плазменных дуг, два смотровых окна 15. Летка 16 опирается на графитовый стакан 17, установленный в дне 7 и закрепленного с помощью металлического направляющего стакана 18 и водоохлаждаемой обоймы 19, в которую вмонтирована термопара (на фиг. 1-4 не показано). Дно 7 оснащено футеровкой, состоящей из двух слоев: первый слой 20 из шамотных кирпичей марки «ША», второй слой 21 - выполнен из периклазовых кирпичей (хромомагнезитовых кирпичей), установленных с наклоном от боковых стеновых панелей 8 реакционной камеры 2 реактора 1 к центру до верхнего уровня летки 16. Два слоя футеровки 20 и 21 друг с другом и с дном 7 склеены карборундом на жидком стекле, что обеспечивает защиту дна 7 от прожига. Снаружи реактора 1 установлен электромагнит 22 (см. фиг. 2) в виде охватывающего реакционную камеру 2 замкнутого ярма 23 с ориентированными внутрь и симметрично расположенными тремя полюсными наконечниками 24, на которых расположены сериесные обмотки 25, при этом вывод каждой из обмоток соединен с независимым трехфазным источником питания, работающем в режиме переменного тока (на фиг. 1-4 не показан). Протекающие линейные токи системы «источник питания - сериесные обмотки - источник питания» обеспечивают создание равномерного магнитного поля в плавильном объеме реакционной камеры 2 реактора 1, которое перемешивает расплав, тем самым исключая «застойные» зоны, и создает равномерное температурное поле в расплаве. Силовые стержневые электроды 3 оборудованы подъемниками 26 (см. фиг. 1) для регулировки расстояния между концами силовых электродов 3 и дна 7, необходимой в процессе длительной бесперебойной работы реактора. Подъемники 26 жестко закреплены на направляющих стаканах 27 крышки 6, а крепление к силовым электродам 3 выполнено водоохлаждаемыми муфтами 28. Подъемники 26 позволяют подавать силовые электроды 3 в реакционную камеру 2 реактора 1 по мере их износа в автоматическом и ручном режимах. Для вывода и дополнительного подогрева расплава в центре крышки 6 и реакционной камеры 2 реактора 1 установлен центральный стержневой графитовый электрод 4, на котором установлен электрический подъемник 29 (см. фиг. 1) с возможностью вертикального перемещения: при поднятии для открывания отверстия в летке 16, а при полном опускании центрального стержневого электрода 4 - закрывания отверстия в летке 16. Установка электрического подъемника 29 на центральном стержневом электроде 4 позволяет осуществлять слив части расплава без отключения трех силовых стержневых электродов 3, расположенных в реакционной камере 2 реактора 1. Центральный стержневой электрод 4 подключен к источнику питания (на фиг. 1-4 не показан), работающему в режиме постоянного тока, с возможностью одновременного пропускания через него постоянного электрического тока для дополнительного подогрева сливаемого расплава. Поднятие и опускание центрального стержневого электрода 4 возможно при работе трех силовых стержневых электродов 3 и при пропускании электрического тока через электрод 4. В последнем случае через центральный стержневой электрод 4, летку 16 и графитовый стакан 17 пропускают постоянный электрический ток, изменяя величину которого возможно регулирование температуры вытекающего расплава из реактора 1. Затем вытекающий расплав попадает на наружную поверхность раздувающего механизма, выполненного в виде валкового устройства (см. фиг. 3 и 4), состоящего из трех вертикально ориентированных валков 30, обдуваемых потоком воздуха 31 в продольном направлении, расположенных к камере волокнообразования и осаждения 32. Раздувающий механизм имеет привод (на фиг. 1-4 не показан). В нижней части камеры волокнообразования и осаждения 32 установлен выводящий конвейер 33, под которой установлены вытяжные короба 34. Для вывода образовавшейся и осажденной по линиям 35 минеральной ваты из камеры волокнообразования и осаждения 32 установлен отводящий конвейер 36 с пневматическими ножницами 37 для загрузки, полученной ваты в упаковщик-экструдер 38, внутри которого установлены тринадцать сматывающих валов 39, вращающихся по направлению сплошных стрелок (см. фиг. 3), и пневматического экструдера 40. Для хранения исходного сырья (базальтовые породы, золовые и шлаковые отходы мусоросжигательного завода), загружаемых по линиям 41, 42, 43 со склада исходного сырья (на фиг. 1-4 не показан), установлены бункер базальтовой шихты 44, зольный бункер 45, шлаковый бункер 46, из которых по линиям 47, 48, 49 сырье поочередно подается в шнековый питатель 50 первого подъема для его взвешивания с помощью тензодатчиков 51 и загрузки по линии 52 в миксер 53. Для перегрузки готовой рабочей смеси установлены: шнековый питатель второго подъема 54, элеватор 55, шнековый питатель четвертого подъема 56. Хранение готовой смеси осуществляется в питателе 57, из которого по трем линиям ввода 58 ее подают в реактор 1. Установка для получения минеральной ваты имеет оптический пирометр (на фиг. 1-4 не показан) для фиксирования температуры струи расплава. Для вывода образующихся газов из реактора 1 смонтирована система газоудаления, состоящая из: газоводных линий 59, 60, 61, 62, 63, газоохладителя 64, циклона 65, фильтра 66 грубой очистки, фильтра 67 тонкой очистки. Газоохладитель 64, циклон 65, фильтры 66 и 67 оборудованы соответствующими выводами 68, 69, 70, предназначенных для удаления золовых частиц из системы газоудаления.The proposed plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants is implemented in a three-phase plasma electromagnetic reactor 1 (see Fig. 1 and 2), having a reaction chamber 2, in which three power rod graphite electrodes 3 are installed, located at the same distance from longitudinal axis of the reactor 1 and placed on a circle at an angle of 120° (see Fig. 2) from each other. Each of the power rod electrodes 3 is installed with an inclination angle of 5-10° (see Fig. 1) relative to the vertical longitudinal axis of the reactor 1. The choice of the angle of inclination from 5 to 10° of the three power rod electrodes 3 is due to the fact that at angles less than 5° their uneven wear occurs, and at angles greater than 10°, the ends of the power rod electrodes 3 are located close to each other and do not provide effective melting of the raw material. In the center of the reaction chamber 2 of the reactor 1, a central rod graphite electrode 4 is installed, which is located parallel to the longitudinal axis of the reactor 1. The reactor 1 in cross section is made in the form of an equilateral triangle with truncated ends and has a water-cooled, isolated from each other with the help of gaskets 5, cover 6 , bottom 7, side sections 8 and 9. Bottom 7 is made in the lower part of the reaction chamber 2 of reactor 1. Cover 5, bottom 7, side sections 8 and 9 are made of stainless steel. The side sections 8 of the reactor 1 are made and consist of fifteen water-cooled identical wall panels, and three side sections 9 additionally have a gas outlet 10 for venting gases generated in the reactor 1. Cooling water is supplied from below through hoses (not shown in Fig. 1-4 ) from the water collector 11 through the inlet fittings 12. The water is discharged at the top through the outlet fittings 13. The cover 6 and the bottom 7 each have two inlet fittings 12 and two outlet fittings 13. Three nozzles 14 for three-zone supply are installed in the cover 6 for loading raw materials. processed raw materials in the area of plasma arc burning, two viewing windows 15. Tap hole 16 rests on a graphite cup 17 installed in the bottom 7 and fixed with a metal guide cup 18 and a water-cooled clip 19, in which a thermocouple is mounted (not shown in Fig. 1-4 shown). The bottom 7 is equipped with a lining consisting of two layers: the first layer 20 is made of chamotte bricks of the ShA brand, the second layer 21 is made of periclase bricks (chrome-magnesite bricks) installed with an inclination from the side wall panels 8 of the reaction chamber 2 of the reactor 1 towards the center to the upper level of the tap hole 16. Two layers of lining 20 and 21 are glued together with carborundum on liquid glass to each other and to the bottom 7, which protects the bottom 7 from burning. Outside the reactor 1, an electromagnet 22 is installed (see Fig. 2) in the form of a closed yoke 23 surrounding the reaction chamber 2 with three pole pieces 24 oriented inward and symmetrically located, on which serial windings 25 are located, while the output of each of the windings is connected to an independent three-phase a power source operating in AC mode (not shown in Figs. 1-4). The flowing linear currents of the system "power source - series windings - power source" provide the creation of a uniform magnetic field in the melting volume of the reaction chamber 2 of the reactor 1, which mixes the melt, thereby eliminating "stagnant" zones, and creates a uniform temperature field in the melt. Power rod electrodes 3 are equipped with lifters 26 (see Fig. 1) to adjust the distance between the ends of the power electrodes 3 and the bottom 7, which is necessary in the process of long-term uninterrupted operation of the reactor. Elevators 26 are rigidly fixed on guide cups 27 of cover 6, and fastening to power electrodes 3 is made by water-cooled couplings 28. Elevators 26 allow power electrodes 3 to be fed into reaction chamber 2 of reactor 1 as they wear out in automatic and manual modes. For the output and additional heating of the melt in the center of the lid 6 and the reaction chamber 2 of the reactor 1, a central rod graphite electrode 4 is installed, on which an electric lift 29 is installed (see Fig. 1) with the possibility of vertical movement: when lifting to open a hole in the tap hole 16, and when the central rod electrode 4 is completely lowered, the opening in the tap hole 16 is closed. Installing an electric lift 29 on the central rod electrode 4 allows you to drain part of the melt without turning off the three power rod electrodes 3 located in the reaction chamber 2 of the reactor 1. The central rod electrode 4 is connected to a power source (not shown in Figs. 1-4) operating in direct current mode, with the possibility of simultaneously passing a direct electric current through it for additional heating of the drained melt. Raising and lowering the central rod electrode 4 is possible when three power rod electrodes 3 are operating and when an electric current is passed through the electrode 4. In the latter case, a constant electric current is passed through the central rod electrode 4, the tap hole 16 and the graphite cup 17, changing the value of which it is possible to control the temperature flowing melt from the reactor 1. Then the flowing melt enters the outer surface of the blowing mechanism, made in the form of a roller device (see Fig. 3 and 4), consisting of three vertically oriented rolls 30, blown by air flow 31 in the longitudinal direction, located to the chamber fiberization and deposition 32. The inflating mechanism has a drive (not shown in Fig. 1-4). In the lower part of the fiberization and sedimentation chamber 32, an output conveyor 33 is installed, under which exhaust ducts 34 are installed. packer-extruder 38, inside of which thirteen winding shafts 39 are installed, rotating in the direction of the solid arrows (see Fig. 3), and a pneumatic extruder 40. For storing raw materials (basalt rocks, ash and slag waste from an incineration plant) loaded along the lines 41, 42, 43 from the storage of raw materials (not shown in Figs. 1-4), a bin of basalt charge 44, an ash bin 45, a slag bin 46 are installed, of which, along lines 47, 48, 49, the raw material is alternately fed into the screw feeder 50 the first lift for its weighing with the help of strain gauges 51 and loading through line 52 into the mixer 53. To reload the finished work mixtures are installed: a screw feeder of the second lift 54, an elevator 55, a screw feeder of the fourth lift 56. The finished mixture is stored in the feeder 57, from which it is fed into the reactor 1 through three input lines 58. The installation for producing mineral wool has an optical pyrometer (in Fig. . 1-4 not shown) to fix the temperature of the melt jet. To remove the resulting gases from the reactor 1, a gas removal system was installed, consisting of: gas lines 59, 60, 61, 62, 63, gas cooler 64, cyclone 65, coarse filter 66, fine filter 67. The gas cooler 64, cyclone 65, filters 66 and 67 are equipped with respective outputs 68, 69, 70, designed to remove ash particles from the gas removal system.

Предлагаемый плазменный способ получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов осуществляют следующим образом: со склада исходного сырья (на фиг. 1-4 не показан) перерабатываемое сырье раздельно поступает в главный корпус, где происходит их распределение: базальтовые породы с фракцией до 9-10 мм подают по линии 41 в бункер базальтовой шихты 44, золовые отходы мусоросжигательного завода по лини 42 подают в зольный бункер 45, шлаковые отходы мусоросжигательного завода по линии 43 подают в шлаковый бункер 46. Перерабатываемое сырье поочередно подают в шнековый питатель 50 первого подъема: из бункера базальтовой шихты 44 базальтовые породы по линии 47, из зольного бункера 45 по линии 48 золу мусоросжигательного завода, по линии 49 из шлакового бункера 46 шлак мусоросжигательного завода. Шнековый питатель 50 первого подъема оборудован тензометрическими датчиками 51 для измерения расхода перерабатываемого сырья. Далее шнековым питателем 50 первого подъема по линии 52 перерабатываемое сырье загружается в миксер 53, где перемешивается в необходимых пропорциях с получением рабочей смеси, и по линии шнековым питателем второго подъема 54 подается в элеватор 55, который перегружает рабочую смесь на шнековый питатель 56 четвертого подъема, который подает рабочую смесь в питатель 57. Из питателя 57 по трем линиям ввода 58 через три патрубка 14, установленных в крышке 6, рабочую смесь подают в реакционную камеру 2 реактора 1. В центральной части реакционной камеры 2 плазменного электромагнитного сериесного реактора 1 между слоями рабочей смеси формируют плоский слой мелкодисперсного электропроводного материала, например, графитового порошка, замыкающего три силовых стержневых электрода 3. Затем подключают независимый трехфазный источник переменного тока (на фиг. 1-4 не показан) и подают напряжение на сериесные обмотки 25 электромагнита 22 (см. фиг. 2) для создания равномерного магнитного поля. Далее подключают трехфазный тиристорный регулируемый источник питания, работающий в режиме переменного тока (на фиг. 1-4 не показан), и на три силовых стержневых электрода 3 подают напряжение. Ток, протекая по электропроводящим дорожкам, разогревает их, от чего они расплавляются и образуются три плазменных шнура. В процессе горения шнуров низкотемпературной плазмы выделяется большое количество теплоты. Близлежащие слои перерабатываемого минерального сырья начинают расплавляться. В результате образуется первоначальная линза электропроводного расплава, которая постепенно увеличивается и перемыкает три стержневых электрода 3. После образования некоторого количества расплава по линиям горения плазменных дуг, плазменные шнуры погружаются в расплав, вследствие чего образуется рабочая плавильная зона, формируемая омическим нагревом токами проводимости. В процессе пуска плазменного трехфазного электромагнитного реактора 1 и выхода его на рабочий режим величину тока увеличивают от минимального до рабочего с помощью источника питания (на фиг. 1-4 не показан). Для слива расплава из реактора 1 электрическим подъемником 29 поднимают предварительно разогретый постоянным током центральный стержневой электрод 4, при этом открывается сливное отверстие в летке 16. При текучести расплава, достаточной для свободного вытекания струи из отверстия летки 16, центральный стержневой электрод 4 остается в приподнятом положении в расплаве. Если струя расплава не вытекает свободно из отверстия летки 16, то центральный стержневой электрод 4 с помощью электрического подъемника 29 опускают и перекрывают центральное отверстие летки 16 и в таком положении продолжают дальнейший разогрев расплава от основного источника питания - трехфазного регулируемого тиристорного источника питания (на фиг. 1-4 не показан). Если при поднятии центрального стержневого электрода 4 струя расплава стабильно вытекает из отверстия летки 16, то графитовый стержневой электрод 4 остается в приподнятом положении так, чтобы его нижний конец находился в расплаве. Если в процессе сливания расплава из реактора 1 струя расплава, вытекающая из отверстия летки 16, изменяет диаметр или становится прерывистой, то включают источник питания, работающий в режиме постоянного тока (на фиг. 1-4 не показан), с напряжением холостого хода 140 В и регулируемым значением рабочего тока 0-300 А, от которого ток начинает протекать по цепи: центральный электрод 4 - расплав - летка 16, при этом дополнительно подогреваются расплав и летка 16, увеличиваются температура и текучесть струи расплава, вытекающей из отверстия летки 16. Экспериментально установлено, что стабильное вытекание струи расплава достигается при температуре, равной 1500-1650°С. Температура струи фиксировалась оптическим пирометром (на фиг. 1-4 не показан) и термопарой (на фиг. 1-4 не показана), встроенной в корпус водоохлаждаемой обоймы 19, в которой закреплен графитовый стакан 17 с леткой 16. При достижении стабильного режима вытекания струи расплава источник питания, работающий в режиме постоянного тока, отключают. После образования устойчивой рабочей плавильной зоны из питателя 57 по трем линиям ввода 58 через три патрубка 14, установленных в крышке 6, подготовленное исходное сырье подают в середину горящих между тремя стержневыми электродами 3 плазменных дуг, где происходит плавление сырья посредством электродуговой плазмы. Для получения однородного по температуре и составу расплава его перемешивают с помощью магнитного поля, создаваемого электромагнитом 22, установленным снаружи реактора 1 в виде охватывающего реакционную камеру 2 замкнутого ярма 23 (см. фиг. 1 и 2) с тремя симметрично расположенными полюсными наконечниками 24 и тремя сериесными обмотками 25, что исключает образование «застойных», не проплавленных зон. После производства необходимого количества и качества расплава включают привод (на фиг 1-4 не показан) раздувающего механизма, выполненного в виде валкового устройства, состоящего из трех вертикально ориентированных валков 30 (см. фиг. 3-4), которые совершают вращение по направлению сплошных стрелок (см. фиг. 4), выполненных по кругу. Затем с помощью электрического подъемника 29 (см. фиг. 2) приподнимают центральный стержневой электрод 4, открывают сливное отверстие летки 16 (см. фиг. 1), вытекая из которого расплав попадает на наружную цилиндрическую поверхность валков 30 раздувающего механизма, где за счет центробежных сил получают минеральное волокно. Для охлаждения валков 30, наилучшего вытягивания минеральных нитей и транспортирования полученных нитей на выводящий конвейер 33 валки 30 обдувают в продольном направлении потоками воздуха 31. В случае изменения температуры или вязкости вытекающей струи расплава на графитовый стержневой электрод 4 подают постоянный ток, который проходя по пути «центральный электрод 4 - расплав - летка 16 -графитовый стакан 17 - обойма 19» разогревает их и расплав, поддерживая необходимую температуру, вязкость и препятствуя застыванию расплава в летке 16. В случае поломки раздувающего механизма, выполненного в виде валкового устройства из трех вертикально ориентированных валков 30, или остывания расплава центральный стержневой электрод 4 опускают вниз, перекрывая отверстие летки 16, тем самым препятствуя вытеканию расплава. Образовавшиеся волокна двигаются в камере волокнообразования и осаждения 32 по линиям 35 от тыльной части к фронту камеры и выпадают на выводящий конвейер 33, под которой установлены вытяжные короба 34. Образовавшуюся минеральную вату выводящим конвейером 33 выводят из камеры волокнообразования и осаждения 32 по линии 71, с помощью отводящего конвейера 36 вату по линии 72 загружают в упаковщик-экструдер 38. Для сматывания минеральной ваты в рулон в упаковщике-экструдере 38 установлены тринадцать сматывающих валов 39, вращающихся по направлению сплошных стрелок (см. фиг. 3), выполненных по кругу. После формирования необходимого по объему рулона минеральной ваты пневматическими ножницами 37 отрубают готовый рулон от минерального мата, идущего по отводящему конвейеру 36, и выгружают в мешок с помощью экструдера 40, представляющего собой металлический диск, закрепленный на штоке пневматического привода (на фиг. 1-4 не показан). В процессе плавления золы и шлака мусоросжигательного завода, имеющих механический недожег 35-65%, образуется большое количество отходящих газов, которые отводят из реакционной камеры 2 реактора 1 через газоотводные отверстия 10 в боковых секциях 9 (см. фиг. 1) по линии 59 в газоохладитель 64, где газ охлаждается. По линии 60 газ поступает в циклон 65, улавливающий основную массу летучей золы. Уловленная в циклоне 63 зола периодически выгружается по линии 68 в специальный транспортный контейнер (на фиг. 1-4 не показан). По линии 61 отходящие газы подают в фильтр 66 грубой очистки, где производится фильтрация мелкодисперсной золы. Отфильтрованную, в фильтре 66 грубой очистки, золу периодически выгружают по линии 69 в специальный транспортный контейнер (на фиг. 1-4 не показан). Для тонкой очистки отходящие газы по линии 62 подают в фильтр 67 тонкой очистки, очищенный газ дымососом (на фиг. 1-4 не показан) отводится в атмосферу по линии 63, а отфильтрованная зола периодически выгружается по линии 70 в специальный транспортный контейнер (на фиг. 1-4 не показан). Среднее время длительности набора расплава внутри реакционной камеры 2 составляет 25-37 минут, время слива расплава при диаметре отверстия летки 8 мм составляет 5-7 минут. За время одного слива расплава вытекает от 60 до 100 кг. The proposed plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants is carried out as follows: from the stock of raw materials (not shown in Figs. 1-4), the processed raw materials are separately supplied to the main building, where they are distributed: basalt rocks with a fraction of up to 9-10 mm is fed through line 41 to the bin of basalt charge 44, ash waste from the incineration plant is fed through line 42 into the ash bin 45, slag waste from the incineration plant is fed through line 43 into the slag bin 46. The processed raw materials are alternately fed into the screw feeder 50 of the first lift: from the bin basalt charge 44 basalt rocks through line 47, from the ash bin 45 through line 48 incinerator ash, through line 49 from the slag bin 46 slag from the incinerator. Screw feeder 50 of the first lift is equipped with strain gauges 51 to measure the flow of processed raw materials. Further, by the screw feeder 50 of the first lift along the line 52, the processed raw material is loaded into the mixer 53, where it is mixed in the required proportions to obtain the working mixture, and through the screw feeder of the second lift 54 it is fed to the elevator 55, which reloads the working mixture to the screw feeder 56 of the fourth lift, which supplies the working mixture to the feeder 57. From the feeder 57 through three input lines 58 through three nozzles 14 installed in the cover 6, the working mixture is fed into the reaction chamber 2 of the reactor 1. In the central part of the reaction chamber 2 of the plasma electromagnetic serial reactor 1 between the layers of the working the mixtures form a flat layer of finely dispersed electrically conductive material, for example, graphite powder, which closes three power rod electrodes 3. Then an independent three-phase AC source is connected (not shown in Fig. 1-4) and voltage is applied to the serial windings 25 of the electromagnet 22 (see Fig. .2) to create a uniform magnetic field. Next, a three-phase thyristor adjustable power supply operating in AC mode (not shown in Figs. 1-4) is connected, and voltage is applied to three power rod electrodes 3. The current flowing through the electrically conductive paths heats them up, from which they melt and form three plasma filaments. In the process of burning low-temperature plasma filaments, a large amount of heat is released. Nearby layers of processed mineral raw materials begin to melt. As a result, the initial lens of the electrically conductive melt is formed, which gradually increases and bridges three rod electrodes 3. After the formation of a certain amount of melt along the lines of plasma arcs, the plasma filaments are immersed in the melt, as a result of which a working melting zone is formed, formed by ohmic heating by conduction currents. In the process of starting the plasma three-phase electromagnetic reactor 1 and entering its operating mode, the current value is increased from the minimum to the operating one using a power source (not shown in Figs. 1-4). To drain the melt from the reactor 1, the central rod electrode 4, preheated by direct current, is lifted by an electric lift 29, and the drain hole in the tap hole 16 opens. in melt. If the melt jet does not flow freely from the tap hole 16, then the central rod electrode 4 is lowered with the help of an electric lift 29 and the central hole of the tap hole 16 is blocked and in this position the further heating of the melt from the main power source is continued - a three-phase adjustable thyristor power source (in Fig. 1-4 are not shown). If, when the central rod electrode 4 is raised, the melt jet stably flows out of the tap hole 16, then the graphite rod electrode 4 remains in an elevated position so that its lower end is in the melt. If, in the process of draining the melt from the reactor 1, the melt jet flowing out of the tap hole 16 changes diameter or becomes intermittent, then a power source operating in DC mode (not shown in Fig. 1-4) with an open circuit voltage of 140 V is turned on. and an adjustable value of the operating current 0-300 A, from which the current begins to flow through the circuit: the central electrode 4 - melt - taphole 16, while the melt and taphole 16 are additionally heated, the temperature and fluidity of the melt jet flowing from the tap hole 16 increase. Experimentally it was found that a stable flow of the melt jet is achieved at a temperature equal to 1500-1650°C. The jet temperature was recorded by an optical pyrometer (not shown in Figs. 1-4) and a thermocouple (not shown in Figs. 1-4) built into the body of the water-cooled clip 19, in which the graphite cup 17 with tap hole 16 is fixed. jet of melt, the DC power supply is switched off. After the formation of a stable working melting zone from the feeder 57 through three input lines 58 through three nozzles 14 installed in the cover 6, the prepared feedstock is fed into the middle of the plasma arcs burning between the three rod electrodes 3, where the raw material is melted by means of an electric arc plasma. To obtain a melt homogeneous in temperature and composition, it is stirred using a magnetic field created by an electromagnet 22 installed outside the reactor 1 in the form of a closed yoke 23 enclosing the reaction chamber 2 (see Fig. 1 and 2) with three symmetrically located pole pieces 24 and three serial windings 25, which eliminates the formation of "stagnant", not melted zones. After the production of the required quantity and quality of the melt, the drive (not shown in Figs. 1-4) of the blowing mechanism is turned on, made in the form of a roller device, consisting of three vertically oriented rollers 30 (see Fig. 3-4), which rotate in the direction of solid arrows (see Fig. 4), made in a circle. Then, with the help of an electric lift 29 (see Fig. 2), the central rod electrode 4 is lifted, the tap hole 16 (see Fig. 1) is opened, flowing out of which the melt enters the outer cylindrical surface of the rollers 30 of the blowing mechanism, where due to centrifugal forces receive mineral fiber. To cool the rolls 30, the best drawing of the mineral filaments and transport the resulting filaments to the output conveyor 33, the rolls 30 are blown in the longitudinal direction with air flows 31. central electrode 4 - melt - tap hole 16 - graphite cup 17 - clip 19 "heats them and the melt, maintaining the required temperature, viscosity and preventing the solidification of the melt in the tap hole 16. In the event of a breakdown of the blowing mechanism, made in the form of a roll device of three vertically oriented rolls 30, or cooling of the melt, the central rod electrode 4 is lowered down, blocking the opening of the tap hole 16, thereby preventing the melt from flowing out. The resulting fibers move in the fiberization and deposition chamber 32 along lines 35 from the back to the front of the chamber and fall onto the output conveyor 33, under which the exhaust ducts 34 are installed. using the discharge conveyor 36, wool is loaded along the line 72 into the packer-extruder 38. For winding mineral wool into a roll, thirteen winding shafts 39 are installed in the packer-extruder 38, rotating in the direction of solid arrows (see Fig. 3), made in a circle. After the formation of the required volume of a roll of mineral wool with pneumatic scissors 37, the finished roll is cut off from the mineral mat going along the discharge conveyor 36, and unloaded into a bag using an extruder 40, which is a metal disk mounted on a pneumatic drive rod (Fig. 1-4 not shown). In the process of melting ash and slag from an incineration plant, having a mechanical underburning of 35-65%, a large amount of exhaust gases are formed, which are removed from the reaction chamber 2 of the reactor 1 through the gas outlet holes 10 in the side sections 9 (see Fig. 1) along the line 59 in a gas cooler 64 where the gas is cooled. Through line 60, the gas enters cyclone 65, which captures the bulk of the fly ash. The ash caught in the cyclone 63 is periodically unloaded along the line 68 into a special shipping container (not shown in Figs. 1-4). Through line 61, the exhaust gases are fed into the coarse filter 66, where fine ash is filtered. Filtered, in the coarse filter 66, the ash is periodically unloaded along line 69 into a special shipping container (not shown in Figs. 1-4). For fine cleaning, exhaust gases are fed through line 62 to a fine filter 67, the purified gas is discharged into the atmosphere through line 63 by a smoke exhauster (not shown in Fig. 1-4), and the filtered ash is periodically unloaded through line 70 into a special shipping container (in Fig. .1-4 not shown). The average time for the melt to accumulate inside the reaction chamber 2 is 25-37 minutes, the time for draining the melt with a tap hole diameter of 8 mm is 5-7 minutes. During one melt drain, from 60 to 100 kg flows out.

Примеры, подтверждающие конкретное получение минеральной ваты.Examples confirming the specific production of mineral wool.

Предлагаемая установка была опробована для плавки смесей базальтовых пород с золошлаковыми отходами мусоросжигательного завода с различными соотношениями компонентов.The proposed installation was tested for melting mixtures of basalt rocks with ash and slag waste from a waste incineration plant with different ratios of components.

В качестве первого компонента смеси был использован базальтовая порода Селендумского месторождения, химический состав которого приведен в таблице 1.The basalt rock of the Selendum deposit was used as the first component of the mixture, the chemical composition of which is given in Table 1.

В качестве второго и третьего компонентов смеси были использованы зола и шлак мусоросжигательного завода (элементный состав золы и шлака представлен в таблицах 2 и 3).Ash and slag from a waste incineration plant were used as the second and third components of the mixture (the elemental composition of ash and slag is presented in Tables 2 and 3).

Пример 1Example 1

Согласно плазменному способу получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов предварительно измельченный до 5-10 мм базальт Селендумского месторождения (таблица 1) загружали в бункер базальтовой шихты 44, золу и шлак мусоросжигательного завода без измельчения - загружали в зольный бункер 45 и шлаковый бункер 46 соответственно. В миксере 53 готовили смесь со следующим соотношением компонентов по массе: базальт : зола : шлак - 7:2:1. Затем смесь перегружают в питатель 57, откуда по трем линиям 58 ввода в плазменный трехфазный электромагнитный реактор 1, где в реакционной камере 2 его расплавляют. Среднее время образования достаточного количества расплава с необходимыми свойствами происходило за 24-33 минуты. Начальная температура расплава перед подачей на валки 30 раздувающего механизма составляла 1450-1500°С. Производительность по смеси составила 150-200 кг/ч. Время слива расплава при диаметре 10 мм сливного отверстия летки 16 составило 6-8 минут. После раздувания расплава в нити на валках 30 базальтовое волокно осаждалось на решетке выводящего конвейера 33. На выходе из камеры волокнообразования и осаждения 32 полученное минеральное волокно с помощью отводящего конвейера 36 подавалось в упаковщик-экструдер 38. Полученная минеральная вата соответствует требованиям ГОСТов (ГОСТ 4640-93, ГОСТ 7076 и др.) и имеет в среднем следующие показатели: плотность - 71,8 кг/м³, теплопроводность - 0,018-0,031 Вт/(м*К). Элементный состав волокна представлен в таблице 4.According to the plasma method for obtaining mineral wool from ash and slag waste from incineration plants, pre-crushed to 5-10 mm basalt from the Selendum deposit (Table 1) was loaded into the bin of basalt charge 44, ash and slag from the incinerator without grinding were loaded into the ash bin 45 and slag bin 46, respectively . Mixer 53 prepared a mixture with the following ratio of components by weight: basalt : ash : slag - 7:2:1. Then the mixture is loaded into the feeder 57, from where it is fed through three lines 58 into the plasma three-phase electromagnetic reactor 1, where it is melted in the reaction chamber 2. The average time for the formation of a sufficient amount of melt with the required properties occurred in 24-33 minutes. The initial temperature of the melt before being fed to the rollers 30 blowing mechanism was 1450-1500°C. The productivity of the mixture was 150-200 kg/h. The melt drain time with a diameter of 10 mm of the tap hole 16 was 6-8 minutes. After the melt was inflated into threads on rollers 30, the basalt fiber was deposited on the grid of the output conveyor 33. At the outlet of the fiberization and deposition chamber 32, the obtained mineral fiber was fed to the packer-extruder 38 using the output conveyor 36. The resulting mineral wool complies with the requirements of GOST (GOST 4640- 93, GOST 7076, etc.) and has on average the following indicators: density - 71.8 kg / m ³ , thermal conductivity - 0.018-0.031 W / (m * K). The elemental composition of the fiber is presented in Table 4.

Пример 2Example 2

Аналогично примеру 1 была получена минеральная вата смеси базальтовой шихты и золы мусоросжигательного завода в соотношении 7:3. Полученная минеральная вата также соответствует требованиям ГОСТов (ГОСТ 4640-93, ГОСТ 7076 и др.) и имеет в среднем следующие показатели: плотность - 72,4 кг/м³, теплопроводность - 0,017-0,024 Вт/(м*К). Элементный состав минеральной ваты представлен в таблице 5.Analogously to example 1, mineral wool was obtained from a mixture of basalt charge and incinerator ash in a ratio of 7:3. The resulting mineral wool also meets the requirements of GOSTs (GOST 4640-93, GOST 7076, etc.) and has the following average indicators: density - 72.4 kg / m ³ , thermal conductivity - 0.017-0.024 W / (m * K). The elemental composition of mineral wool is presented in Table 5.

Таким образом, можно заключить, что соответствующий выбор рабочих условий, установки и применение плазменного способа получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов по предлагаемому изобретению позволяют получить качественную минеральную вату из смеси базальтовой шихты и золошлаковых отходов мусоросжигательного завода.Thus, it can be concluded that the appropriate choice of operating conditions, installation and use of the plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from incinerators according to the present invention make it possible to obtain high-quality mineral wool from a mixture of basalt charge and ash and slag waste from an incineration plant.

Предлагаемая группа изобретений «Плазменный способ получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов и установка для его осуществления» по сравнению с прототипами (см. патент RU №2533565, МПК С03В 37/06, опубл. 20.11.2014 г., бюл. №32 и патент RU №2432719, МПК Н05В 7/18, Н05В 7/22, опубл. 27.10.2011 г., бюл. №30) имеет следующие преимущества:The proposed group of inventions "Plasma method for obtaining mineral wool from ash and slag waste from waste incinerators and installation for its implementation" in comparison with prototypes (see patent RU No. 2533565, IPC S03V 37/06, publ. 20.11.2014, bull. No. 32 and patent RU No. 2432719, IPC H05V 7/18, H05V 7/22, published on October 27, 2011, Bull. No. 30) has the following advantages:

- установка трех бункеров исходного сырья с дистанционно управляемыми пневматическими задвижками, миксера, шнековых питателей, ковшового элеватора и тензодатчиков позволяет изготавливать рабочую смесь из базальтовой шихты, золы и шлака мусоросжигательного завода в автоматическом режиме и/или по команде оператора, а также позволяет транспортировать полученные смеси до питателя реактора и его заполнение;- installation of three feedstock hoppers with remotely controlled pneumatic valves, a mixer, screw feeders, a bucket elevator and strain gauges makes it possible to produce a working mixture from basalt charge, ash and slag from an incineration plant in automatic mode and / or at the operator's command, and also allows transporting the resulting mixtures to the reactor feeder and its filling;

- использование в качестве одного из компонентов рабочей смеси золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов расширяет сырьевую базу для производства минеральной ваты;- the use of ash and slag waste from waste incineration plants as one of the components of the working mixture expands the raw material base for the production of mineral wool;

- увеличение высоты реакционной камеры реактора позволяют плавить смеси исходных материалов с повышенным содержанием мелочи, в том числе и пыли, с сохранением номинальной производительности установки без потери качества получаемой продукции;- an increase in the height of the reaction chamber of the reactor makes it possible to melt mixtures of starting materials with a high content of fines, including dust, while maintaining the nominal capacity of the installation without losing the quality of the resulting product;

- установка трех стержневых электродов с расширенной регулировкой угла наклона относительно продольной оси реактора от 5 до 10° обеспечивает равномерный конический износ концов электродов при использовании различных по высоте боковых секций за счет сохранения расстояний между концами электродов и геометрических размеров крышки реактора;- installation of three rod electrodes with extended adjustment of the angle of inclination relative to the longitudinal axis of the reactor from 5 to 10° ensures uniform conical wear of the ends of the electrodes when using side sections of different heights by maintaining the distance between the ends of the electrodes and the geometric dimensions of the reactor cover;

- установка электрических подъемников на силовых графитовых электродах позволяет регулировать расположение активной зоны плазменных дуг с перемещением ее по вертикали, а также регулировать расстояние от концов силовых электродов до футерованного дна во время работы реактора, что способствует равномерному нагреву и оптимальному теплонапряжению футеровочного материала, предотвращающего его растрескивание и быстрое выгорание поверхности, контактирующей с расплавом и получения равномерной температуры по всему объему гомогенного и однородного расплава;- installation of electric lifts on power graphite electrodes allows you to adjust the location of the active zone of plasma arcs with its movement along the vertical, as well as adjust the distance from the ends of the power electrodes to the lined bottom during reactor operation, which contributes to uniform heating and optimal heat stress of the lining material, preventing its cracking and rapid burnout of the surface in contact with the melt and obtaining a uniform temperature throughout the volume of a homogeneous and homogeneous melt;

Все вышеперечисленные основные преимущества заявляемой группы изобретений, а именно плазменного способа получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов и установки для его осуществления, обеспечивают надежность работы установки и всей технологической линии в целом, повышают качество выпускаемой продукции - минеральной ваты.All of the above main advantages of the claimed group of inventions, namely the plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants and the installation for its implementation, ensure the reliability of the installation and the entire production line as a whole, improve the quality of the products - mineral wool.

Claims

1. A plasma method for producing mineral wool from ash and slag waste from waste incineration plants, which involves loading the feedstock into the reactor and melting them in the reaction chamber of the reactor, flowing the melt to the blowing mechanism and drawing out the fibers by the centrifugal blow method, followed by feeding the fibers into the deposition chamber, removing the fibers from settling chambers, reloading the mineral mat, its packaging and unloading, characterized in that a mixture of basalt rocks with ash and slag waste from waste incineration plants is used as a raw material for obtaining mineral wool, the components of the mixture are transported from the feedstock bins and the working mixture from the mixer by screw feeders and a chain elevator with blades, the preparation of the working mixture takes place in a mixer using rotating knives, the melting of the feedstock is carried out using alternating current in the installation - a plasma three-phase electromagnetic reactor, the supply of raw materials to the reactor is carried out by dimensional distribution into three flows supplied to the combustion zones of each of the three plasma arcs, respectively, the mixing of the entire volume of the melt is carried out by creating a uniform magnetic field, the temperature and fluidity of the melt are controlled by passing direct current through the electrode-melt-hole circuit, partial or complete melt discharge is regulated by changing the height of raising / lowering the graphite rod electrode located in the center of the reaction chamber of the reactor, melting of the raw material that foams strongly during melting and mixing is carried out in the normal mode by increasing the height of the reactor, the melt is drained from the reactor in a mechanized way with the possibility of accurate and quick response to changes in characteristics of the melt up to the complete overlapping of the hole of the tap hole without disconnecting the graphite rod electrode and the tap hole from the power source operating in direct current mode, the melt in the thread is blown up using a blowing mechanism and, blown by air flow in the longitudinal direction, the sedimentation and removal of mineral wool is carried out using an exit conveyor, under which exhaust boxes are installed, the finished mat is transported to the packer-extruder with an outflow conveyor, trimming along the length of the mat is carried out with pneumatic scissors, mineral wool is wound into a roll by rotating rolls inside the packer-extruder, the finished mineral mat is unloaded by extending the pneumatic extruder, the removal, purification and cooling of gases from the reactor is carried out using a gas outlet system.

2. Installation for the production of mineral wool, containing a reactor that has a reaction chamber having side walls, a lid, a bottom, a bottom lining made of periclase and fireclay bricks, a thermocouple, a raw material input and gas outlet device, a melt outlet device consisting of a tap hole inserted into the housing, and a water-cooled holder, fixed from below by a clamp, three rod electrodes placed in the reaction chamber at the same distance from its longitudinal axis and installed with an adjustable angle of inclination, a central rod electrode for heating the melt, connected to a power source operating in direct current mode , and installed in the center of the reaction chamber along its axis with the possibility of its movement: when lifting - opening the opening of the melt removal device, and when lowering - closing it, an electromagnet in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole pieces, on which serial windings are located , which connected to an independent three-phase alternating current source, characterized in that the installation is made in the form of a plasma three-phase electromagnetic reactor, which in cross section is made in the form of an equilateral triangle with truncated ends of the correct shape, the side walls of which consist of eighteen vertically arranged water-cooled panels, the height of the reaction chamber the reactor has an increased volume due to elongated wall panels, three power rod graphite electrodes are installed in the reaction chamber through the guide cups of the reactor cover with an angle of inclination of 5-10 ° relative to the longitudinal axis of the reactor, in the center of the reaction chamber through the reactor cover, a central rod graphite electrode is installed vertically, resting with its lower end on the tap-hole, blocking it, electric lifts are installed on the power and central graphite rod electrodes with the ability to adjust the power electrodes and drain part of the melt without opening three rod electrodes by lifting the central electrode; branch pipe for three-zone loading of raw materials into the plasma arc combustion area with an offset to the power electrodes, the lining of the bottom of the reactor is made of two-layer fireclay and periclase bricks, the reactor is installed on top of the fiberization and deposition chamber, a discharge conveyor, pneumatic shears and an extruder packer are installed behind the fiberization and deposition chamber , for transportation and preparation of the working mixture, three bunkers of feedstock, screw feeders, an elevator, a feeder and a mixer are installed; , coarse and fine filters, exhaust fan.