RU40316U1

RU40316U1 - INSTALLATION FOR PRODUCING HEAT-INSULATING MATERIALS FROM BASALT SUPERTON FIBER

Info

Publication number: RU40316U1
Application number: RU2004113509/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Скочилов; Н.П. Белякова; В.М. Коровина; Р.Р. Аведин; А.Е. Шароватов; В.А. Семчев; Т.П. Агафонова; Р.Л. Дунин-Барковский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Восточный институт огнеупоров"; Закрытое акционерное общество "НАФТАРОС"
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2004-09-10

Abstract

Полезная модель относится к получению тепловой изоляции агрегатов и оборудования различного промышленного назначения. Установка для получения теплоизоляционных материалов содержит электродуговую печь, волокнообразующее устройство, диффузор и горизонтальную камеру волокноосаждения. Электродуговая печь имеет плавильное пространство вытянутой формы в плане с соотношением длины, ширины и глубины 1:(0,5-0,7):(0,4-0,5) с одним и тем же плавильным пространством, один электрод расположен по длине электродуговой печи со стороны загрузки сырья, а другой - со стороны выпуска расплава. Волокнообразующее устройство соосно с вертикальным диффузором, между диффузором и камерой волокноосаждения имеется шахта. Такое выполнение установки обеспечивает стабильный малый диаметр волокон, повышает их длину, уменьшает их плотность и снижает содержание неволокнистых частиц. Кроме ковра получают прошивные маты, а также плиты при введении кремнийорганического связующего в струю расплава. Для более полного разделения волокон и неволокнистых частиц на вертикальный поток волокон в шахте воздействуют горизонтальным воздушным регулируемым потоком.The utility model relates to the production of thermal insulation of units and equipment for various industrial purposes. Installation for producing heat-insulating materials contains an electric arc furnace, a fiber-forming device, a diffuser and a horizontal fiber deposition chamber. The electric arc furnace has an elongated melting space in plan with a ratio of length, width and depth 1: (0.5-0.7) :( 0.4-0.5) with the same melting space, one electrode is located along the length electric arc furnace from the side of loading of raw materials, and the other from the side of the release of the melt. The fiber-forming device is coaxial with a vertical diffuser; there is a shaft between the diffuser and the fiber deposition chamber. This installation provides a stable small diameter of the fibers, increases their length, reduces their density and reduces the content of non-fibrous particles. In addition to the carpet, piercing mats are obtained, as well as slabs with the introduction of an organosilicon binder into the melt stream. For a more complete separation of fibers and non-fibrous particles on a vertical stream of fibers in the shaft act horizontal adjustable air flow.

Description

Полезная модель относится к производству теплоизоляционных материалов на основе базальтового супертонкого волокна (волокно диаметром от 1 до 3 мкм), используемых в качестве тепловой изоляции различных агрегатов, оборудования и трубопроводов в энергетической и нефтегазовой отраслях, строительстве и других областях.The utility model relates to the production of heat-insulating materials based on super-thin basalt fiber (fiber with a diameter of 1 to 3 microns), used as thermal insulation of various units, equipment and pipelines in the energy and oil and gas industries, construction and other fields.

Известны двухстадийные и одностадийные способы получения базальтового супертонкого волокна.Known two-stage and one-stage methods for producing basalt superthin fiber.

Двухстадийный способ получения базальтового супертонкого волокна, например, по патентам RU №2101237 С 03 В 37/06, 1998 и №2170218 С 03 В 37/06, 2001, заключается в плавлении базальтового сырья, гомогенизации полученного расплава, его переработке с помощью фильерных питателей из платины или ее сплавов в первичные нити (волокна) или струйки и последующего раздува их в супертонкие волокна энергоносителем. Основным недостатком указанного способа является его низкая производительность.A two-stage method for producing basalt superthin fiber, for example, according to patents RU No. 2101237 С 03 В 37/06, 1998 and No. 2170218 С 03 В 37/06, 2001, consists in melting the basalt raw material, homogenizing the obtained melt, and processing it using spinneret feeders from platinum or its alloys into primary threads (fibers) or trickles and their subsequent blowing into superthin fibers with energy carrier. The main disadvantage of this method is its low productivity.

Патентуемая установка относится к установкам, в которых реализуется одностадийный, производительный способ получения базальтового супертонкого волокна, где в качестве плавильных агрегатов используются электропечи. Например, в патентах RU №2100299 С 03 В 37/06, 1997 и №2105734 С 03 В 37/06, 1998 используются индукционные печи. Для них характерна низкая производительность; так, по волокну она составляет от 17 до 23 кг/ч.The patented installation relates to installations in which a one-stage, productive method for producing basalt superthin fiber is realized, where electric furnaces are used as melting units. For example, in patents RU No. 2100299 C 03 V 37/06, 1997 and No. 2105734 C 03 V 37/06, 1998, induction furnaces are used. They are characterized by low productivity; so, for fiber it is from 17 to 23 kg / h.

Более производительными являются установки с использованием электродуговых печей, например, по патентам SU 1806104 С 03 В 37/06, 1993 и RU №2149841 С 03 В 37/06, 2000.More productive are installations using electric arc furnaces, for example, according to patents SU 1806104 С 03 В 37/06, 1993 and RU No. 2149841 С 03 В 37/06, 2000.

В патенте RU 2149841 установка содержит электродуговую печь со сферическим днищем, с тремя электродами, с зонами плавления сырья в In patent RU 2149841, the installation contains an electric arc furnace with a spherical bottom, with three electrodes, with melting zones of raw materials in

верхней части печи (в топочном пространстве) и гомогенизации расплава в нижней части печи (в стабилизирующей камере с соотношением ее высоты к высоте печи, как 0,4-0,6:1), разделенными друг от друга колосниковой решеткой, а также с зоной выпуска расплава. Выпускаемый расплав раздувается энергоносителем с помощью волокнообразующего устройства. Полученный вертикальный поток волокон поступает в вертикально расположенный диффузор, непосредственно соединенный с камерой волокноосаждения, где он осаждается в виде ковра. Далее ковер подается на устройство для формирования теплоизоляционных изделий.the upper part of the furnace (in the furnace space) and the homogenization of the melt in the lower part of the furnace (in a stabilizing chamber with a ratio of its height to the height of the furnace, as 0.4-0.6: 1), separated from each other by a grate, and also with a zone melt release. The released melt is inflated with an energy carrier using a fiber-forming device. The resulting vertical fiber flow enters a vertically arranged diffuser directly connected to the fiber deposition chamber, where it is deposited in the form of a carpet. Next, the carpet is fed to a device for forming heat-insulating products.

В зонах печи обеспечиваются неодинаковые температурные режимы: в верхней зоне - нагрев до 1300-1600°С; в нижней зоне - сначала перегрев до 1550-1850°С и выдержка, а затем охлаждение расплава до 1250-1350°С. Различие в температурных режимах приводит к периодичности работы печи, при этом значительно возрастают затраты электроэнергии. Выпуск расплава на установке осуществляется с достаточно высокой вязкостью, что значительно ухудшает переработку расплава раздувом с помощью волокнообразующего устройства. В результате полученные волокна имеют повышенные диаметр и плотность, что обусловливает более низкое качество теплоизоляционного материала.In the zones of the furnace, unequal temperature conditions are provided: in the upper zone, heating to 1300-1600 ° C; in the lower zone, first overheating to 1550-1850 ° C and holding, and then cooling the melt to 1250-1350 ° C. The difference in temperature conditions leads to the periodicity of the furnace, while significantly increasing the cost of electricity. The melt is discharged at the installation with a sufficiently high viscosity, which significantly degrades the melt processing by blowing using a fiber-forming device. As a result, the obtained fibers have increased diameter and density, which leads to lower quality of the insulating material.

Наиболее близким аналогом патентуемой установки является установка для непрерывного получения теплоизоляционного материала из базальтового супертонкого волокна, известная из ранее упомянутого патента SU 1806104, предназначенная для осуществления этого способа (эта установка также раскрыта в авт. св. SU №733299 С 03 В 37/14, 1987).The closest analogue of the patented installation is the installation for the continuous production of heat-insulating material from basalt superthin fiber, known from the previously mentioned patent SU 1806104, designed to implement this method (this installation is also disclosed in ed. St. SU No. 733299 C 03 V 37/14, 1987).

Такая установка содержит электродуговую печь, устройство для выпуска расплава, волокнообразующее устройство с подводом энергоносителя, диффузор и горизонтально расположенную камеру волокноосаждения с сетчатым конвейером.Such an installation comprises an electric arc furnace, a device for releasing a melt, a fiber-forming device with an energy supply, a diffuser and a horizontally located fiber deposition chamber with a mesh conveyor.

Электродуговая печь выполнена с двумя плавильными пространствами: одно - в виде ванны цилиндрической формы с соотношением диаметра к The electric arc furnace is made with two melting spaces: one in the form of a cylindrical bath with a ratio of diameter to

глубине, как 1:1, другое - в виде переливной камеры, соединенной с ванной. Печь снабжена пятью электродами, три из которых расположены по схеме треугольника в ванне, а два - в переливной камере. Ванна служит зоной плавления базальтового сырья, а переливная камера - зоной перегрева и гомогенизации расплава, а также зоной его выпуска. Футеровкой печи является гарниссаж.depth, like 1: 1, the other - in the form of an overflow chamber connected to the bath. The furnace is equipped with five electrodes, three of which are arranged according to the triangle pattern in the bath, and two in the overflow chamber. The bath serves as a melting zone of basalt raw materials, and the overflow chamber - as a zone of overheating and homogenization of the melt, as well as a zone of its release. The lining of the furnace is a skull.

В этой установке волокнообразующее устройство расположено по горизонтальной оси соосно с горизонтально расположенным диффузором, который непосредственно состыкован с горизонтальной камерой волокноосаждения. Установка позволяет получать теплоизоляционный материал в виде ковра.In this installation, the fiber-forming device is located along the horizontal axis coaxially with the horizontally located diffuser, which is directly connected to the horizontal fiber deposition chamber. The installation allows to obtain a heat-insulating material in the form of a carpet.

Плавление сырья, перегрев расплава и его выпуск ведут в плавильных пространствах печи в различных температурных режимах: плавление при температурах 1350-1500°С; перегрев и гомогенизацию расплава - при температурах на 200-250°С выше температуры плавления сырья, выпуск расплава - при 1550; 1670; 1750°С.Raw materials melting, overheating of the melt and its release are carried out in the furnace melting spaces at various temperature conditions: melting at temperatures of 1350-1500 ° С; overheating and homogenization of the melt - at temperatures 200-250 ° C higher than the melting temperature of the raw material, the release of the melt - at 1550; 1670; 1750 ° C.

В зоне плавления при температурах 1350-1500°С не достигается достаточного расплавления сырья. Для достижения полного расплавления сырья и гомогенизации полученного расплава последний направляют в зону перегрева (переливную камеру). Переливная камера обеспечивает гомогенизацию расплава только при условии высокой температуры перегрева, что приводит к ухудшению выработочных свойств расплава и получению волокон с недостаточно высокими показателями качества: высоким содержанием неволокнистых частиц, недостаточной длиной и нестабильным диаметром волокон, а также повышенной плотностью сформированного из них волокнистого ковра. Последовательное осуществление операций получения расплава в разных плавильных пространствах в различных температурных режимах вызывает необходимость установки большого числа электродов в каждой зоне и приводит к повышенным затратам электроэнергии.In the melting zone at temperatures of 1350-1500 ° C, sufficient melting of the raw material is not achieved. To achieve complete melting of the raw materials and homogenization of the obtained melt, the latter is sent to the overheating zone (overflow chamber). The overflow chamber ensures melt homogenization only under the condition of a high superheat temperature, which leads to deterioration of the melt production properties and production of fibers with insufficiently high quality indicators: high content of non-fibrous particles, insufficient length and unstable fiber diameter, and also increased density of the fiber carpet formed from them. The sequential implementation of the operations of obtaining the melt in different melting spaces in different temperature conditions necessitates the installation of a large number of electrodes in each zone and leads to increased energy costs.

Конструкция установки не предусматривает возможность отделения неволокнистых частиц от волокон до формирования ковра. Это обстоятельство приводит к высокому содержанию неволокнистых частиц в сформированном ковре. Кроме того, ассортимент теплоизоляционных материалов по прототипу ограничивается получением ковра.The design of the installation does not provide for the possibility of separating non-fibrous particles from the fibers to form a carpet. This circumstance leads to a high content of non-fibrous particles in the formed carpet. In addition, the range of thermal insulation materials of the prototype is limited to obtaining a carpet.

Патентуемая полезная модель решает задачу повышения качества теплоизоляционных материалов из базальтового супертонкого волокна при высокой производительности производства.The patented utility model solves the problem of improving the quality of heat-insulating materials from super-thin basalt fiber with high production productivity.

Технический результат, который создается при этом, состоит в увеличении длины волокон, обеспечении стабильного малого диаметра волокон, уменьшении их плотности, снижении содержания неволокнистых частиц в получаемом материале, а также в расширении ассортимента теплоизоляционных материалов, получаемых на одной и той же установке, и снижении энергозатрат.The technical result, which is created in this case, consists in increasing the length of the fibers, ensuring a stable small diameter of the fibers, reducing their density, reducing the content of non-fibrous particles in the resulting material, as well as expanding the range of heat-insulating materials obtained on the same installation, and reducing energy consumption.

Указанный технический результат достигается в установке тем, что плавильное пространство электродуговой печи выполнено вытянутой формы в плане с соотношением длины, ширины и глубины, как 1:(0,5-0,7):(0,4-0,5), из электропроводящего материала и является одним и тем же пространством для плавления базальтового сырья, гомогенизации расплава и его выпуска, электроды печи расположены по длине плавильного пространства с противоположных сторон: один - со стороны загрузки базальтового сырья, другой - со стороны выпуска расплава, волокнообразующее устройство расположено по вертикальной оси соосно с вертикально расположенным диффузором, между которым и камерой волокноосаждения предусмотрена шахта для разделения вертикального потока волокон от неволокнистых частиц, при этом установка снабжена устройством для подачи органической добавки в струю расплава при его раздуве в волокна с целью обеспечения необходимого поверхностного натяжения расплава.The specified technical result is achieved in the installation by the fact that the melting space of the electric arc furnace is made elongated in plan with a ratio of length, width and depth, as 1: (0.5-0.7) :( 0.4-0.5), of electrically conductive material and is one and the same space for melting basalt raw materials, homogenization of the melt and its release, the furnace electrodes are located along the length of the melting space on opposite sides: one on the loading side of the basalt raw material, the other on the side of the melt discharge, fiberising device The property is located along the vertical axis coaxially with the vertically arranged diffuser, between which and the fiber deposition chamber a shaft is provided for separating the vertical flow of fibers from non-fibrous particles, while the installation is equipped with a device for supplying an organic additive to the melt stream when it is inflated into the fibers to provide the necessary surface tension melt.

Выполнение плавильного пространства указанной формы с заявляемым соотношением размеров способствует продвижению расплавляемого The implementation of the melting space of the specified form with the claimed aspect ratio contributes to the promotion of the molten

материала от узла загрузки базальтового сырья на одной стороне печи к узлу выпуска расплава на противоположной стороне. За счет этого удлиняются путь прохождения расплава и время протекания процессов плавления сырья и гомогенизации расплава, что способствует более полному расплавлению сырья и получению однородного расплава. Это приводит к высокому качеству получаемых волокон малого стабильного диаметра, большой длины, малой плотности, с низким содержанием неволокнистых частиц.material from the site of loading basalt raw materials on one side of the furnace to the site of the release of the melt on the opposite side. Due to this, the path of melt passage and the time of the processes of melting of the raw material and the homogenization of the melt are lengthened, which contributes to a more complete melting of the raw material and obtaining a uniform melt. This leads to high quality of the obtained fibers of small stable diameter, large length, low density, with a low content of non-fibrous particles.

На это же направлено выполнение плавильного пространства печи из электропроводящего материала. При таком выполнении создаются условия более интенсивного прогрева расплавляемого материала во всем объеме за счет шунтирования токов не только в пространстве между электродами, но и токов между электродами и подиной, между электродами и стенками печи. Ведение процессов плавления сырья, гомогенизации расплава и его выпуска в одном и том же указанном плавильном пространстве печи предполагает одновременное протекание процессов плавления сырья и гомогенизации расплава, что также способствует наиболее полному расплавлению сырья, ускорению процесса завершения гомогенизации расплава и выпуска расплава из печи при температурах 1500-1650°С с вязкостью 2-6 Па·с. Это обеспечивает получение тонких длинных волокон малой плотности с небольшим содержанием неволокнистых частиц, а также снижает энергозатраты на проведение указанных процессов.The execution of the melting space of the furnace from electrically conductive material is also aimed at this. With this embodiment, conditions are created for more intensive heating of the molten material in the entire volume due to shunting of currents not only in the space between the electrodes, but also currents between the electrodes and the hearth, between the electrodes and the walls of the furnace. Conducting the processes of raw material melting, homogenization of the melt and its release in the same indicated melting space of the furnace implies the simultaneous occurrence of the processes of raw material melting and homogenization of the melt, which also contributes to the most complete melting of the raw materials, acceleration of the process of completion of the homogenization of the melt and the release of the melt from the furnace at temperatures of -1650 ° C with a viscosity of 2-6 Pa · s. This ensures the production of long thin fibers of low density with a low content of non-fibrous particles, and also reduces energy costs for these processes.

Электроды печи расположены по длине плавильного пространства с противоположных сторон печи. Указанное расположение электродов в одном плавильном пространстве создает условия для продвижения расплавляемого материала по длине плавильного пространства от загрузки сырья до выпуска расплава. В плавильном пространстве одновременно протекают процессы плавления сырья и гомогенизации расплава, что способствует более интенсивному объемному проплавлению и гомогенизации и более быстрому достижению однородности расплава. Все это способствует получению расплава с высокими выработочными свойствами, обеспечивающими получение The electrodes of the furnace are located along the length of the melting space on opposite sides of the furnace. The specified location of the electrodes in one melting space creates the conditions for the advancement of the molten material along the length of the melting space from the loading of raw materials to the release of the melt. In the melting space, the processes of melting of raw materials and homogenization of the melt simultaneously occur, which contributes to more intensive volumetric penetration and homogenization and more rapid achievement of homogeneity of the melt. All this contributes to the production of a melt with high production properties, providing

длинных базальтовых супертонких волокон стабильного диаметра, невысокой плотности и с низким содержанием неволокнистых частиц.long basalt superthin fibers of stable diameter, low density and low content of non-fibrous particles.

Технический результат достигается при плавильном пространстве печи вытянутой формы с соотношением длины, ширины и глубины, как 1:(0,5-0,7):(0,4-0,5). При увеличении ширины и/или глубины по отношению к длине плавильного пространства ухудшается равномерное и быстрое расплавление сырья во всем объеме и не достигается однородности расплава, что приводит к снижению качества получаемого волокна: увеличению содержания неволокнистых частиц и повышению плотности волокна. При уменьшении глубины и/или ширины по отношению к длине не обеспечивается необходимое погружение электродов в плавильном пространстве печи, не достигаются режимы, необходимые для получения качественного теплоизоляционного материала.The technical result is achieved with a melting space of an elongated furnace with a ratio of length, width and depth, as 1: (0.5-0.7) :( 0.4-0.5). With an increase in the width and / or depth with respect to the length of the melting space, uniform and rapid melting of the raw material in the entire volume worsens and the melt is not homogeneous, which leads to a decrease in the quality of the resulting fiber: an increase in the content of non-fibrous particles and an increase in fiber density. When reducing the depth and / or width with respect to the length, the necessary immersion of the electrodes in the melting space of the furnace is not provided, the modes necessary to obtain high-quality heat-insulating material are not achieved.

Волокнообразующее устройство расположено по вертикальной оси соосно с вертикально расположенным диффузором, между которым и камерой волокноосаждения предусмотрена шахта для отделения неволокнистых частиц от вертикального потока волокон. Образованный при раздуве вертикальный поток волокон поступает в вертикально расположенный диффузор и затем в расположенную под ним шахту. В шахте вертикальный поток волокон перемещается к низу шахты. Под действием гравитационных сил происходит отделение от потока волокон неволокнистых частиц, как более тяжелых.The fiber-forming device is arranged along the vertical axis coaxially with a vertically arranged diffuser, between which and a fiber deposition chamber, a shaft is provided for separating non-fibrous particles from the vertical fiber flow. The vertical flow of fibers formed by blowing enters the vertically located diffuser and then into the shaft located beneath it. In the shaft, the vertical flow of fibers moves to the bottom of the shaft. Under the influence of gravitational forces, separation of non-fibrous particles from the stream of fibers occurs, as they are heavier.

Подача органической добавки в струю расплава при его раздуве в волокна обеспечивает необходимое поверхностное натяжение расплава, что способствует улучшению процесса волокнообразования. При этом облегчается дробление и расщепление расплава на более мелкие капли и их вытягивание в волокна с получением более тонких и длинных волокон с небольшим количеством неволокнистых частиц.The supply of organic additives to the melt stream when it is blown into the fibers provides the necessary surface tension of the melt, which helps to improve the process of fiber formation. This facilitates crushing and splitting of the melt into smaller droplets and their drawing into fibers to produce thinner and longer fibers with a small amount of non-fibrous particles.

По п.2 формулы шахта со стороны, противоположной камере волокноосаждения, сообщена с регулируемым подводом воздуха для отделения вертикального потока волокон от неволокнистых частиц и одновременной According to claim 2, the mine from the side opposite the fiber deposition chamber is connected with an adjustable air supply to separate the vertical flow of fibers from non-fibrous particles and at the same time

подачи волокон горизонтальным потоком в камеру волокноосаждения. За счет регулируемого подвода воздуха с помощью вентилятора создается горизонтальный воздушный регулируемый поток, который воздействует на вертикальный поток волокон. При этом неволокнистые частицы, как более тяжелые, продолжают падение вниз шахты, а волокна воздушным потоком отдуваются в горизонтальный поток и направляются на формирование теплоизоляционного материала в горизонтально расположенную камеру волокноосаждения. В результате происходит более полное разделение волокон от неволокнистых частиц, что уменьшает их содержание в получаемом теплоизоляционном материале. Объем горизонтального воздушного потока регулируется в зависимости от производительности установки и параметров раздува расплава.feeding fibers in a horizontal stream into the fiberization chamber. Due to the adjustable air supply with the help of a fan, a horizontal air adjustable flow is created, which affects the vertical flow of fibers. At the same time, non-fibrous particles, as heavier ones, continue to fall down the shaft, and the fibers are blown into the horizontal stream by air flow and sent to form a heat-insulating material in a horizontally located fiber deposition chamber. The result is a more complete separation of the fibers from non-fibrous particles, which reduces their content in the resulting heat-insulating material. The volume of horizontal air flow is regulated depending on the performance of the installation and the parameters of the melt blowing.

Согласно п.3 формулы под шахтой предусмотрено пространство для сбора отделенных неволокнистых частиц. Собранная масса неволокнистых частиц может быть возвращена на плавление в электродуговую печь для организации безотходного производства.According to claim 3 of the formula, a space is provided under the shaft for collecting separated non-fibrous particles. The collected mass of non-fibrous particles can be returned to melting in an electric arc furnace to organize waste-free production.

Согласно п.4 формулы установка дополнительно снабжена прошивной машиной для производства прошивных матов, что расширяет ассортимент получаемых теплоизоляционных материалов.According to paragraph 4 of the formula, the installation is additionally equipped with a piercing machine for the production of piercing mats, which expands the range of heat-insulating materials obtained.

Согласно п.5 формулы установка дополнительно снабжена устройством для подачи кремнийорганического связующего в струю расплава при его раздуве в волокна, что позволяет расширить ассортимент теплоизоляционных материалов на одном и том же потоке технологической линии. Орошение горячей поверхности раздуваемых волокон кремнийорганическим связующим приводит к образованию прочносвязанного ковра и последующему получению из него на потоке прочного эластичного, гибкого изделия в виде плит. Для изготовления прошивных матов введения кремнийорганического связующего не требуется, так как форма и прочность изделия обеспечивается за счет прошива матов, например, стеклонитями с помощью прошивной машины.According to paragraph 5 of the formula, the installation is additionally equipped with a device for supplying an organosilicon binder into the melt stream when it is inflated into fibers, which allows expanding the range of heat-insulating materials on the same process line stream. Irrigation of the hot surface of the swollen fibers with an organosilicon binder leads to the formation of a tightly bonded carpet and the subsequent production of a durable elastic, flexible product in the form of plates from it. For the manufacture of piercing mats, the introduction of an organosilicon binder is not required, since the shape and strength of the product is ensured by the piercing of the mats, for example, glass fibers using a piercing machine.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично изображена в общем виде установка для получения теплоизоляционных материалов из супертонкого базальтового волокна; на фиг.2 показано плавильное пространство электродуговой печи в плане.The utility model is illustrated by the drawing, where Fig. 1 schematically depicts a general view of a plant for producing heat-insulating materials from superthin basalt fiber; figure 2 shows the melting space of an electric arc furnace in plan.

Патентуемая установка представляет из себя непрерывную поточную линию и включает электродуговую печь 1, встроенное в нее устройство для выпуска расплава в виде водоохлаждаемой летки 2, волокнообразующее устройство 3 в виде эжекционного сопла, состыкованный с ним диффузор 4, горизонтально расположенную камеру волокноосаждения 5 с сетчатым конвейером 6 и расположенную между диффузором и камерой волокноосаждения шахту 7.The patented installation is a continuous flow line and includes an electric arc furnace 1, a device for releasing the melt in the form of a water-cooled notch 2 integrated in it, a fiberising device 3 in the form of an ejection nozzle, a diffuser 4 connected to it, a horizontally located fiber deposition chamber 5 with a mesh conveyor 6 and a shaft 7 located between the diffuser and the fiberization chamber.

Электродуговая печь снабжена двумя погружными электродами 8, 9 и имеет одно плавильное пространство 10 для плавления базальтового сырья, гомогенизации расплава и его выпуска. Плавильное пространство выполнено вытянутой формы в плане с соотношением длины L, ширины В и глубины Н, как 1:(0,5-0,7):(0,4-0,5). Стены и подина, образующие плавильное пространство печи, выполнены из электропроводящего материала -графитовых блоков. Корпус электродуговой печи имеет секционное водоохлаждение с независимым подводом и отводом воды из каждой секции (на чертеже не показано). Электроды печи расположены по длине плавильного пространства с противоположных сторон: электрод 8 - со стороны загрузки базальтового сырья, а электрод 9 - со стороны выпуска расплава.The electric arc furnace is equipped with two immersion electrodes 8, 9 and has one melting space 10 for melting basalt raw materials, homogenizing the melt and its release. The melting space is made elongated in plan with a ratio of length L, width B and depth H, as 1: (0.5-0.7) :( 0.4-0.5). The walls and the hearth forming the melting space of the furnace are made of electrically conductive material — graphite blocks. The body of the electric arc furnace has sectional water cooling with independent inlet and outlet of water from each section (not shown in the drawing). The furnace electrodes are located along the length of the melting space on opposite sides: electrode 8 is on the loading side of basalt raw materials, and electrode 9 is on the melt outlet side.

Волокнообразующее устройство расположено по вертикальной оси соосно с вертикально расположенным диффузором 4. По трубопроводу 11 в волокнообразующее устройство подается энергоноситель - сжатый воздух для раздува струи расплава в волокна. Установка снабжена устройством для подачи органической добавки (индустриального масла) по трубопроводу 12 в струю расплава при раздуве его в волокна для обеспечения необходимого поверхностного натяжения расплава. Для производства плит предусмотрено The fiber-forming device is arranged along the vertical axis coaxially with the vertically arranged diffuser 4. An energy carrier is supplied through the pipe 11 to the fiber-forming device — compressed air to blow the melt stream into the fibers. The installation is equipped with a device for supplying an organic additive (industrial oil) through a pipe 12 to the melt stream when it is inflated into fibers to provide the necessary surface tension of the melt. For the production of plates provided

устройство для подачи по трубопроводу 13 кремнийорганического связующего в струю расплава при раздуве его в волокна.a device for feeding the organosilicon binder through a pipe 13 into the melt stream when it is inflated into fibers.

Шахта 7 выполнена рамной конструкции. В ее верхней части установлен диффузор. Одна из боковых сторон шахты соединена с торцем 14 камеры волокноосаждения, а противоположная ей боковая сторона 15 шахты сообщена с устройством для регулируемого подвода воздуха посредством вентилятора (на чертеже не показан). В результате со стороны 15 шахты подается горизонтальный регулируемый воздушный поток. Нижняя сторона шахты выполнена открытой. Под шахтой предусмотрено пространство 16 для сбора отделенных неволокнистых частиц.Mine 7 is made of a frame structure. A diffuser is installed in its upper part. One of the sides of the shaft is connected to the end face 14 of the fiber deposition chamber, and the opposite side side 15 of the shaft is in communication with a device for controlled air supply by a fan (not shown). As a result, horizontal adjustable air flow is supplied from the shaft side 15. The underside of the shaft is open. A space 16 is provided under the shaft for collecting the separated non-fibrous particles.

На выходе из камеры волокноосаждения установлено подпрессовочное устройство 17 в виде верхнего прижимного и нижнего барабанов.At the exit of the fiber deposition chamber, a prepress device 17 is installed in the form of an upper clamping and lower drum.

Установка заканчивется узлом 18 резки (поперечной и продольной) теплоизоляционного материала и его рулонирования.The installation ends with a node 18 cutting (transverse and longitudinal) of the insulating material and its roll.

Для изготовления прошивных матов установка дополнительно снабжена прошивной машиной 19, которая встроена между сетчатым конвейером 6 и узлом 18 резки и рулонирования.For the manufacture of piercing mats, the installation is additionally equipped with a piercing machine 19, which is integrated between the mesh conveyor 6 and the cutting and roll assembly 18.

Сетчатый конвейер и прошивная машина имеют общий привод 20 (двигатель и цепные передачи). Для загрузки в электродуговую печь базальтового сырья служит бункер с питателем 21.The mesh conveyor and the piercing machine have a common drive 20 (engine and chain drives). For loading basalt raw materials into the electric arc furnace, a hopper with a feeder 21 is used.

Теплоизоляционный материал из базальтового супертонкого волокна получают на установке следующим образом.Thermal insulation material from basalt superthin fiber is obtained at the installation as follows.

Базальтовое сырье фракции не более 15 мм подают через бункер с питателем 21 на плавление в электродуговую печь 1 со стороны загрузки сырья перед электродом 8 по продольной оси плавильного пространства 10 печи.Basalt raw materials of a fraction of not more than 15 mm are fed through a hopper with a feeder 21 for melting into an electric arc furnace 1 from the loading side of the raw materials in front of the electrode 8 along the longitudinal axis of the furnace melting space 10.

Плавление сырья ведут при температурах 1500-1650°С. При тех же температурах происходит гомогенизация расплава. Плавление сырья и гомогенизация расплава происходят интенсивно во всем объеме плавильного пространства, как по глубине и ширине, так и по длине печи. Интенсивность протекающих процессов связана, с вытянутой формой и указанным Raw materials are melted at temperatures of 1500-1650 ° C. At the same temperatures, the melt is homogenized. Raw materials melting and melt homogenization occur intensively throughout the entire melting space, both in depth and width, and along the length of the furnace. The intensity of the ongoing processes is associated with an elongated shape and the specified

соотношением размеров плавильного пространства, а также шунтированием электрической дуги не только в пространстве между электродами 8 и 9, но и между электродами и электропроводящими стенками и подиной печи.the size ratio of the melting space, as well as bypassing the electric arc, not only in the space between the electrodes 8 and 9, but also between the electrodes and the electrically conductive walls and the hearth of the furnace.

При загрузке сырья и выпуске расплава в непрерывном режиме работы печи создаются условия перемещения массы расплавляемого сырьевого материала и продвижения получаемого расплава по длине печи. За счет продвижения расплава при указанных температурах по длине плавильного пространства от электрода 8 к электроду 9 до выпуска расплава удлиняется время протекания, как плавления сырья, так и гомогенизации расплава, и достигается высокая степень однородности расплава без перегрева.When loading raw materials and releasing the melt in the continuous operation of the furnace, conditions are created for moving the mass of the molten raw material and moving the resulting melt along the length of the furnace. Due to the advancement of the melt at the indicated temperatures along the length of the melting space from the electrode 8 to the electrode 9 before the melt is released, the flow time of both the melting of the raw material and the homogenization of the melt is lengthened, and a high degree of homogeneity of the melt without overheating is achieved.

Выпуск расплава через летку 2 осуществляется при тех же температурах 1500-1650°С из того же плавильного пространства печи со стороны электрода 9. Расплав выпускают с вязкостью 2-6 Па·с в виде вертикальной непрерывной струи стабильного диаметра в пределах 8-10 мм и подают на раздув волокнообразующим устройством 3.The melt is released through a notch 2 at the same temperatures of 1500-1650 ° C from the same melting space of the furnace from the side of the electrode 9. The melt is released with a viscosity of 2-6 Pa · s in the form of a continuous continuous stream of stable diameter in the range of 8-10 mm and served on blowing fiber-forming device 3.

При раздуве в струю расплава по трубопроводу 12 вводят органическую добавку - индустриальное масло по ТУ 38.101808-91 в количестве 0,4-0,6% от массы получаемого волокна. Раздув струи расплава производят энергоносителем - сжатым воздухом давлением 0,5-0,7 МПа. Образовавшийся при раздуве вертикальный поток волокон поступает в диффузор 4, а затем в расположенную под ним шахту 7. Вертикальный поток волокон перемещается к низу шахты. Более тяжелые неволокнистые частицы под действием гравитационных сил падают вниз и отделяются от потока волокон.When blowing into the melt stream through pipeline 12, an organic additive is introduced - industrial oil according to TU 38.101808-91 in an amount of 0.4-0.6% by weight of the obtained fiber. The melt stream is blown out with an energy carrier - compressed air with a pressure of 0.5-0.7 MPa. The vertical flow of fibers formed by blowing enters the diffuser 4, and then into the shaft 7 located below it. The vertical fiber flow moves to the bottom of the shaft. Heavier non-fibrous particles under the influence of gravitational forces fall down and are separated from the flow of fibers.

Одновременно на вертикальный поток волокон воздействуют горизонтальным воздушным потоком. Волокна, как более легкие в сравнении с неволокнистыми частицами, отдуваются и ориентируются в горизонтальный поток, который направляется в камеру волокноосаждения 5. Таким образом происходит более эффективное разделение волокон и неволокнистых частиц. Горизонтальный воздушный поток создается посредством вентилятора с боковой стороны 15 шахты. Объем подаваемого горизонтального воздушного At the same time, the vertical flow of fibers is affected by horizontal air flow. Fibers, which are lighter in comparison with non-fibrous particles, are blown off and oriented in a horizontal flow, which is directed to the fiber deposition chamber 5. Thus, a more efficient separation of fibers and non-fibrous particles occurs. Horizontal air flow is generated by a fan on the side of the shaft 15. Horizontal Air Volume

потока регулируется в зависимости от производительности установки и параметров раздува расплава. Неволокнистые частицы собираются под шахтой в пространстве 16 для сбора отделенных неволокнистых частиц.the flow is regulated depending on the performance of the installation and the parameters of the melt blowing. Non-fibrous particles are collected under the shaft in space 16 to collect the separated non-fibrous particles.

В горизонтально расположенной камере волокноосаждения происходит осаждение волокон на сетку конвейера 6 с помощью вентиляционноотсасывающей системы (на черт. не показано). Осажденные волокна формируются на сетке конвейера в теплоизоляционный материал в виде волокнистого слоя - непрерывного ковра, транспортируемого конвейером. При выходе из камеры волокноосаждения ковер подпрессовывается устройством 17, уплотняясь до требуемой плотности. При необходимости он режется и рулонируется с помощью узла 18.In a horizontally located fiber deposition chamber, the fibers are deposited onto the conveyor grid 6 using a ventilation-suction system (not shown in the drawing). The deposited fibers are formed on the conveyor mesh into a heat-insulating material in the form of a fibrous layer - a continuous carpet transported by the conveyor. When leaving the fiber deposition chamber, the carpet is pressed by the device 17, compacting to the required density. If necessary, it is cut and rolled using node 18.

При изготовлении прошивных матов сформированный и уплотненный ковер необходимой толщины и плотности направляется на прошивную машину 19. На прошивной машине производится прошив ковра прошивным материалом, например, стеклонитями. Далее прошитый ковер направляется на резку, где он с помощью ножей разрезается на маты определенных форматов.In the manufacture of piercing mats, the formed and compacted carpet of the required thickness and density is sent to the piercing machine 19. On the piercing machine, the carpet is pierced with piercing material, for example, glass fiber. Next, the stitched carpet is sent for cutting, where it is cut with the help of knives into mats of certain formats.

Для получения другого вида теплоизоляционного материала - плит - в струю расплава при его раздуве дополнительно по трубопроводу 13 вводят кремнийорганическое связующее, в частности органосилоксан в виде модификатора (полифенилэтоксисилоксана) по ТУ 6-01-20-52-90, в количестве 2-5% от массы получаемого волокна. При раздуве расплава кремнийорганическое связующее распыляется и орошает горячие волокна, покрывая их тончайшим слоем. При осаждении орошенных волокон на сетке конвейера происходит их склеивание друг с другом и формирование ковра достаточной связности. При выходе из камеры волокноосаждения ковер с помощью устройства 17 подпрессовывается и уплотняется в прочносвязанный ковер необходимой плотности, а затем направляется на узел резки и рулонирования, где ковер режется на плиты необходимого формата. Конструкция прошивной машины предусматривает возможность свободного прохождения ковра на To obtain another type of heat-insulating material - plates - an organosilicon binder, in particular organosiloxane in the form of a modifier (polyphenylethoxysiloxane) according to TU 6-01-20-52-90, in an amount of 2-5%, is introduced into the melt stream when it is blown up additionally through a pipe 13 by weight of the resulting fiber. When the melt is inflated, the organosilicon binder is sprayed and irrigates the hot fibers, covering them with a thin layer. When the irrigated fibers are deposited on the conveyor grid, they are glued together and a carpet of sufficient connectivity is formed. When leaving the fiber deposition chamber, the carpet using the device 17 is pressed and compacted into a tightly bound carpet of the required density, and then sent to the cutting and roll unit, where the carpet is cut into plates of the required format. The design of the piercing machine allows for free passage of the carpet on

резку и рулонирование в случаях, когда нет необходимости в прошиве, например, при производстве плит.cutting and rolling in cases when there is no need for firmware, for example, in the manufacture of plates.

Теплоизоляционный материал, получаемый из базальтового супертонкого волокна на патентуемой установке характеризуется показателями свойств: средний диаметр не превышает 2,5 мкм (в прототипе от 1,5 до 4 мкм), длина волокон составляет 55-75 мм (в прототипе до 20-40 мм), плотность волокна в сравнении с прототипом в 2,4 раза ниже, содержание волокнистых частиц уменьшается в 5-10 раз. Энергозатраты снижаются на 20-30%. По предложению ассортимент, кроме ковра, расширяется с получением прошивных матов и плит.The heat-insulating material obtained from super-thin basalt fiber at the patented installation is characterized by properties: the average diameter does not exceed 2.5 μm (in the prototype from 1.5 to 4 μm), the fiber length is 55-75 mm (in the prototype up to 20-40 mm ), the fiber density in comparison with the prototype is 2.4 times lower, the content of fibrous particles is reduced by 5-10 times. Energy costs are reduced by 20-30%. At the suggestion, the assortment, except for the carpet, is expanding to produce piercing mats and plates.

Таким образом, разработана поточная линия с электродуговой печью в качестве плавильного агрегата для получения теплоизоляционных материалов различного ассортимента на основе базальтовых супертонких волокон, характеризующихся стабильным малым диаметром, повышенной длиной, невысокой плотностью и низким содержанием неволокнистых частиц.Thus, a production line was developed with an electric arc furnace as a melting unit for the production of heat-insulating materials of various assortment based on super-thin basalt fibers characterized by stable small diameter, increased length, low density and low content of non-fibrous particles.

Claims

1. Installation for producing heat-insulating materials from basalt superthin fiber, including an electric arc furnace, a device for releasing a melt, a fiberising device, a diffuser and a horizontally located fiber deposition chamber with a mesh conveyor, characterized in that the melting space of the electric arc furnace is elongated in plan with a length ratio , width and depth, as 1: (0.5-0.7): (0.4-0.5), of an electrically conductive material and is one and the same space for melting basalt raw materials , homogenization of the melt and its release, the furnace electrodes are located along the length of the melting space on opposite sides: one is on the loading side of the basalt raw material, the other is on the melt discharge side, the fiberising device is located along the vertical axis coaxially with the vertically located diffuser between which and the fiber deposition chamber a shaft is provided, while the installation is equipped with a device for supplying an organic additive to the melt stream when it is inflated into fibers in order to provide the necessary over melt tension.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the shaft from the side opposite to the fiber deposition chamber is connected with an adjustable air supply.

3. Installation according to claim 1, characterized in that under the mine there is a space for collecting separated non-fibrous particles.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a piercing machine for the production of piercing mats.

5. Installation according to claim 1, characterized in that for the production of plates it is additionally equipped with a device for supplying an organosilicon binder into the melt stream when it is inflated into fibers.