RU62924U1 - INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE" - Google Patents

INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE" Download PDF

Info

Publication number
RU62924U1
RU62924U1 RU2006140538/22U RU2006140538U RU62924U1 RU 62924 U1 RU62924 U1 RU 62924U1 RU 2006140538/22 U RU2006140538/22 U RU 2006140538/22U RU 2006140538 U RU2006140538 U RU 2006140538U RU 62924 U1 RU62924 U1 RU 62924U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
feeder
transition chamber
installation
installation according
Prior art date
Application number
RU2006140538/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Федорович КИБОЛ
Роман Викторович КИБОЛ
Original Assignee
Виктор Федорович КИБОЛ
Роман Викторович КИБОЛ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Федорович КИБОЛ, Роман Викторович КИБОЛ filed Critical Виктор Федорович КИБОЛ
Priority to RU2006140538/22U priority Critical patent/RU62924U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU62924U1 publication Critical patent/RU62924U1/en

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям установок для выработки непрерывных неорганических волокон из расплавов горных пород, преимущественно, с узким интервалом выработки и малой теплопрозрачностью, например, базальтов, диабазов, амфиболитов, андезитов, дацитов, риолитов и других горных пород. У. содержит печь для получения расплава, соединенную с фидером, выработочное отверстие и обогреваемый питатель с фильерами, расположенный ниже выработочного отверстия, а, согласно изобретению, на выходе фидера установлена переходная камера, предназначенная для создания тонкослойного потока расплава, в корпусе которой имеется выработочное отверстие, переходная камера снабженная нагревателем, на входе в переходную камеру установлен порог, выше порога - регулируемый шибер, которые предназначены для получения потока расплава требуемой толщины и качества, а дно переходной камеры имеет наклон, направленный в сторону выработочного отверстия. Установка, кроме того, снабжена накопительной ванной, установленной между выходом печи для получения расплава и фидером, предназначенной для получения однородного по составу и температуре расплава. Еще одной особенностью У. является и то, что она снабжена устройством освобождения расплава от железосодержащих примесей, выполненная в виде источника постоянного или пульсирующего тока, электроды которого установлены на входе фидера, подключены к соответствующим полюсам источника тока и предназначены для пропускания тока через расплав. В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такой У., которая позволила бы повысить прочность, химическую и термостойкость получаемых волокон, за счет создания в зоне выработочного отверстия условий для уменьшения количества посторонних примесей в потоке и получения однородного по составу и температуре расплава в названной зоне установки. Это достигается тем, что установленный на входе в переходную камеру регулируемый шибер не пропускает к выработочному отверстию верхний слой потока расплава - пену, а порог, установленный ниже регулируемого шибера, не пропускает в переходную камеру нижний слой расплава с тяжелыми непроплавившимися частицами породы, что существенно снижает вероятность образования концентраторов напряжений в получаемом волокне, а также вероятность забивания фильер.The utility model relates to the design of plants for the production of continuous inorganic fibers from rock melts, mainly with a narrow production interval and low heat transparency, for example, basalts, diabases, amphibolites, andesites, dacites, rhyolites and other rocks. U. contains a furnace for receiving the melt connected to the feeder, a working hole and a heated feeder with dies located below the working hole, and, according to the invention, a transition chamber is installed at the output of the feeder, designed to create a thin-layer melt stream, in the case of which there is a working hole , the transition chamber is equipped with a heater, a threshold is set at the entrance to the transition chamber, an adjustable gate is set above the threshold, which are designed to obtain the melt flow required thickness and quality, and the bottom of the transition chamber has a slope directed towards the production opening. The installation, in addition, is equipped with a storage bath, installed between the outlet of the furnace for receiving the melt and the feeder, designed to obtain a melt, uniform in composition and temperature. Another feature of U. is that it is equipped with a device for releasing the melt from iron-containing impurities, made in the form of a constant or pulsating current source, the electrodes of which are installed at the input of the feeder, connected to the corresponding poles of the current source, and are designed to pass current through the melt. The proposed utility model is based on the task of creating a carbon fiber that would increase the strength, chemical and heat resistance of the obtained fibers by creating conditions in the zone of the production opening to reduce the amount of impurities in the flow and to obtain a melt uniform in composition and temperature in the said zone installation. This is achieved by the fact that the adjustable gate installed at the entrance to the transition chamber does not allow the upper layer of the melt flow to pass to the extraction hole — foam, and the threshold set below the adjustable gate does not pass the lower melt layer with heavy non-melted rock particles into the transition chamber, which significantly reduces the probability of formation of stress concentrators in the resulting fiber, as well as the likelihood of clogging dies.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к установкам для выработки непрерывных неорганических волокон из расплавов горных пород, отличающихся узким интервалом выработки и малой теплопрозрачностью, например, базальтов. диабазов, амфиболитов, андезитов, дацитов, риолитов и других горных пород.The proposed utility model relates to installations for the production of continuous inorganic fibers from rock melts, characterized by a narrow production interval and low heat transparency, for example, basalts. diabases, amphibolites, andesites, dacites, rhyolites and other rocks.

Наиболее успешно настоящая полезная модель может быть использована для выработки непрерывных неорганических волокон из высокотермостойких расплавов, обладающих малой теплопрозрачностью, например, базальтов, диабазов, амфиболитов, андезитов, дацитов, риолитов и др. горных пород. Эти волокна могут быть использованы для производства высокотемпературных тканых и ыетканых материалов; трикотажа, прошивных, иглопробивных, вязально-прошивных изделий, используемых как теплозвукоизоляционные и фильтрационные материалы; материалы для композиционных изделий, и других изделий.The most successful real utility model can be used to produce continuous inorganic fibers from highly heat-resistant melts with low heat transparency, for example, basalts, diabases, amphibolites, andesites, dacites, rhyolites and other rocks. These fibers can be used to produce high-temperature woven and woven materials; knitwear, piercing, needle-punched, knitting-piercing products used as heat and sound insulation and filtration materials; materials for composite products, and other products.

Совершенствование и развитие промышленности выдвигает ряд новых задач, в числе которых является и дальнейшее совершенствование технологии получения новых материалов, обладающих такими свойствами как высокая термостойкость, нетоксичность, биологическая нейтральность. В изделиях из таких материалов особенно нуждаются и машиностроение, и металлургия, и химическая промышленность, и радиоэлектронная промышленность, и приборостроение, и промышленность строительных материалов. Особая потребность в настоящее время в этих материалах и изделиях из них у атомной энергетики, нефти- и газодобыче: это, прежде всего, теплоизоляция промышленных объектов и оборудования, обслуживающего персонала, это и высокотемпературная фильтрация, отделение масла от воздуха, масла от воды; нефти от воды. Этим требованиям в значительной мере удовлетворяют изделия из базальтовых и других волокон, единственным недостатком которых в настоящее время является их дороговизна. Снизить себестоимость этих волокон представляется возможным за счет увеличения производительности выработки, т.е. применяя новые агрегаты, новые технологические процессы, отличающиеся большей производительностью. Улучшить качество получаемых волокон представляется возможным за счет The improvement and development of industry poses a number of new challenges, among which is the further improvement of the technology for producing new materials with such properties as high heat resistance, non-toxicity, biological neutrality. Engineering products, and metallurgy, and the chemical industry, and the electronics industry, and instrument making, and the building materials industry are especially in need of products from such materials. Currently, nuclear materials, oil and gas production are particularly in need of these materials and their products: this is, first of all, thermal insulation of industrial facilities and equipment, maintenance personnel, this is high-temperature filtration, separation of oil from air, oil from water; oil from water. These requirements are largely satisfied by products from basalt and other fibers, the only drawback of which at present is their high cost. It is possible to reduce the cost of these fibers by increasing the productivity of the output, i.e. using new units, new technological processes that are characterized by greater productivity. It is possible to improve the quality of the obtained fibers due to

улучшения обработки расплавов, так как это позволяет получать волокна уменьшенного диаметра - более гибкие, прочные и химически стойкие. Улучшить обработку расплава представляется возможным за счет улучшения оплавления кускового материала, за счет температурной и релаксационной гомогенизации расплава.improvement of the processing of melts, as this allows one to obtain fibers of reduced diameter - more flexible, durable and chemically resistant. It is possible to improve the processing of the melt by improving the melting of the bulk material, due to the temperature and relaxation homogenization of the melt.

Уменьшение диаметра непрерывных волокон, получаемых из расплавов термопластичных материалов с узким интервалом выработки, представляется возможным за счет увеличения зоны выработки, за счет уменьшения времени формования луковиц из предварительно тщательно гомогенизированного расплава.A reduction in the diameter of continuous fibers obtained from melts of thermoplastic materials with a narrow production interval is possible due to an increase in the production zone, due to a decrease in the time for forming bulbs from a previously thoroughly homogenized melt.

Известна стекловаренная печь прямоточного типа. содержащая плавильный лоток, поперечные углубления в дне соответственно для стеклообразования и гомогенизации, электроды, барботажные сопла, зону осветления, усреднительный бассейн и проток (а.с. СССР №881009, кл. С 03 В 5/04, 1980).Known glass furnace direct-flow type. containing a melting tray, transverse recesses in the bottom, respectively, for glass formation and homogenization, electrodes, bubble nozzles, clarification zone, averaging basin and duct (AS USSR No. 881009, class C 03 V 5/04, 1980).

Недостатком такой печи является непригодность ее для получения расплава из горных пород, поскольку из-за плохой теплопрозрачности расплава из горных пород эффективная передача тепла для его расплавления происходит в слое толщиной 50-100 мм, в то время как известная прямоточная печь имеет гораздо большую глубину бассейна варочной части.The disadvantage of such a furnace is its unsuitability for producing a melt from rocks, because due to the poor heat transparency of the melt from rocks, effective heat transfer for its melting occurs in a layer with a thickness of 50-100 mm, while the known direct-flow furnace has a much greater pool depth cooking part.

Известна также стекловаренная печь, содержащая соединенные протоком варочный, тонкослойный осветлительный и выработочный бассейны, газовые горелки и разделенное экраном газовое пространство (а.с. СССР №659634, кл. С 03 В 5/04, 1979).A glass melting furnace is also known, which contains a cooking, thin-layer clarification and development pools, gas burners and a gas space divided by a screen (AS USSR No. 659634, class C 03 B 5/04, 1979).

Недостатком данной конструкции печи является то, что при уменьшении габаритов печи, путь движения расплава стекла, однако, удлинен за счет лабиринтных перегородок для того, чтобы успеть по времени провести процесс варки и осветления стекломассы по лабиринту через пережимы, что увеличивает площадь соприкосновения потока с огнеупором, и в процессе эксплуатации неизбежно вызовет загрязнение стекломассы продуктами разрушения огнеупора, и тем больше, чем больше суммарная длина контактной зоны расплава с огнеупором. К тому же, применение боковых горелок не обеспечивает равномерный температурный нагрев по всей зоне из-за различных температурных характеристик строения факела и затрудняет выход газовых пузырей из-за относительно повышенного давления в газовом пространстве каждой из секций, образованных The disadvantage of this furnace design is that when the dimensions of the furnace are reduced, the path of the glass melt, however, is lengthened due to the labyrinth partitions in order to have time to conduct the process of melting and clarifying the glass melt through the labyrinth through the clamps, which increases the contact area of the flow with refractory , and during operation it will inevitably cause contamination of the glass melt by the products of the destruction of the refractory, and the greater, the greater the total length of the contact zone of the melt with the refractory. In addition, the use of side burners does not provide uniform temperature heating throughout the zone due to different temperature characteristics of the structure of the torch and complicates the exit of gas bubbles due to the relatively high pressure in the gas space of each of the sections formed

вертикальными поперечными перегородками.vertical transverse partitions.

Известно устройство для изготовления волокон из горных пород, которое содержит плавильную печь, зону выработки и фильеры. В плавильную печь, где происходит плавление, с помощью загрузочного устройства подают дробленую горную породу. Из печи расплав подают через фидер в зону выработки. Затем с помощью фильер проводят формование волокна. В таком устройстве отношение площади зоны плавления к площади зоны выработки обычно составляет 0,45-0,55. Такое устройство позволяет получать непрерывное волокно из минерального сырья. Однако, в связи с особенностями химического состава горных пород и низкой теплопроводностью их расплавов, использование известных для производства стекловолокон отношений площади зоны плавления к площади зоны выработки приводит к тому, что, при непрерывном процессе получения волокон расплав не успевает гомогенизоваться в зоне плавления и поступает в зону выработки со значительным содержанием кристаллической фазы. Это приводит к нарушению процесса формования волокон в фильерном сосуде, увеличению обрывности волокон, а, следовательно, снижению производительности устройства и не позволяет получать волокна высокого качества.A device for the manufacture of fiber from rocks is known, which comprises a melting furnace, a production zone and dies. Crushed rock is fed to a melting furnace where melting takes place using a loading device. From the furnace, the melt is fed through a feeder to the production zone. Then, with the help of dies, fiber forming is carried out. In such a device, the ratio of the area of the melting zone to the area of the working zone is usually 0.45-0.55. Such a device allows to obtain continuous fiber from mineral raw materials. However, due to the peculiarities of the chemical composition of the rocks and the low thermal conductivity of their melts, the use of the ratio of the area of the melting zone to the area of the production zone known for the production of glass fibers leads to the fact that, during the continuous process of producing fibers, the melt does not have time to homogenize in the melting zone and enters production zone with a significant content of crystalline phase. This leads to disruption of the process of forming the fibers in the spinneret vessel, an increase in the breakage of the fibers, and, consequently, a decrease in the productivity of the device and does not allow to obtain high-quality fibers.

Известно также устройство для получения неорганического волокна. содержащее ванну плавильной печи, фидер, узел волокнообразования, состоящий из струйного и фильерного питателей, наматывающий механизм с бобиной и замасливатель получаемой нити (Журнал «Строительные материалы и конструкции», №3, 1986 г, стр.11-12). Печь отапливается природным газом при помощи газовоздушных горелок, которые установлены таким образом, что обогревают в основном ванну плавильной печи, где производят расплав базальтовой породы. В фидере, где происходит гомогенизация, путем выстаивания расплава, температура ниже рабочей, хотя ее и поддерживают выше верхнего предела кристаллизации (1200°С). В результате процесс гомогенизации происходит некачественный, происходит расслоение расплава, на дне фидера оседают непроплавы, например, миндалины кварца, содержащиеся в горной породе, которые со временем увеличиваются, что нарушает стабильность работы узла получения непрерывного волокна. Кроме того, известно, что базальт относится к классу "сверхкоротких" стекол, которые имеют малый температурный интервал выработки 20-60°С, в то время как для других составов этот интервал в 5 раз выше. Поэтому A device for producing inorganic fiber is also known. containing a bath of the melting furnace, a feeder, a fiber forming unit, consisting of a jet and spinneret feeder, a winding mechanism with a bobbin, and a sizing of the resulting thread (Journal of Building Materials and Structures, No. 3, 1986, pp. 11-12). The furnace is heated with natural gas using air-gas burners, which are installed in such a way that they mainly heat the bath of the melting furnace, where basalt rock is molten. In the feeder where homogenization occurs, by melt standing, the temperature is lower than the working temperature, although it is maintained above the upper crystallization limit (1200 ° C). As a result, the process of homogenization is of poor quality, the melt is stratified, non-melts settle on the bottom of the feeder, for example, quartz tonsils contained in the rock, which increase over time, which violates the stability of the continuous fiber production unit. In addition, it is known that basalt belongs to the class of "ultrashort" glasses, which have a small temperature range of production of 20-60 ° C, while for other compositions this interval is 5 times higher. therefore

очень важно поддерживать температуру в зоне формирования волокна постоянной и без локальных перегревов, что не предусмотрено в известном устройстве. По указанным причинам известное устройство не позволяет получать волокна диаметром менее 11 мкм, которые необходимы для изготовления, например для фильтров тонкой очистки.it is very important to maintain the temperature in the zone of fiber formation constant and without local overheating, which is not provided in the known device. For these reasons, the known device does not allow to obtain fibers with a diameter of less than 11 microns, which are necessary for manufacture, for example, for fine filters.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка для производства неорганических волокон из горных пород, которая содержит печь для получения расплава, соединенную с фидером, выработочного отверстия соединенного с фидером, и обогреваемый фильерный питатель, расположенный ниже выработочного отверстия (Патент РФ №02118300, МПК 4 С 03 В 37/02, 1998 г.). Описанная установка, кроме того, содержит дозатор для загрузки базальта, теплообменник, соединенный с топочным пространством плавильной печи. Плавильная печь имеет стабилизирующую секцию, в которой расплавленная стекломасса стабилизируется по объему до температуры выработки волокна. Плавильная печь и стабилизирующая секция снабжены системами обогрева. Стабилизирующая секция плавильной печи соединена с фидером, где расплав стабилизируется до усреднения массы и обеспечения соотношения компонентов по составу. Фидер имеет сливные устройства и питатели, подающие расплав на фильеры, через которые происходит вытяжка нити базальтового непрерывного волокна, которую затем подают к механизму нанесения замасливателя и наматывают на бобины.Closest to the proposed utility model in terms of technical nature and the achieved result is an installation for the production of inorganic fibers from rocks, which contains a melt furnace connected to the feeder, a production opening connected to the feeder, and a heated die feeder located below the production opening (Patent RF №02118300, IPC 4 С 03 В 37/02, 1998). The described installation, in addition, contains a dispenser for loading basalt, a heat exchanger connected to the furnace chamber of the melting furnace. The melting furnace has a stabilizing section in which the molten glass melt is stabilized in volume to the fiber production temperature. The melting furnace and the stabilizing section are equipped with heating systems. The stabilizing section of the melting furnace is connected to a feeder, where the melt is stabilized until the mass is averaged and the composition ratio of the components is ensured. The feeder has drainage devices and feeders supplying the melt to the spinnerets, through which the strand of continuous basalt fiber is drawn, which is then fed to the sizing mechanism and wound onto bobbins.

Устройство теплообменника в дозаторе описанной установки обеспечивает равномерный нагрев по всему объему базальта воздушным горячим потоком от топочного пространства плавильной печи, что позволяет утилизировать отходящие газы и сократить расход топлива. Наличие в плавильной печи стабилизирующей секции расплавленной стекломассы, выполненной высотой 0,4...0,6 от высоты бассейна плавильной печи, способствует стабилизации расплава по объему при выходе из печи с заданной температурой. Высота стабилизирующей секции определяется высотой расплава при снижении температуры, а также возможностью выхода газов и пены.The heat exchanger device in the dispenser of the described installation provides uniform heating throughout the entire volume of basalt by the hot air stream from the furnace chamber of the smelter, which makes it possible to utilize exhaust gases and reduce fuel consumption. The presence in the melting furnace of the stabilizing section of molten glass melt, made in height of 0.4 ... 0.6 from the height of the pool of the melting furnace, helps to stabilize the melt by volume when leaving the furnace with a given temperature. The height of the stabilizing section is determined by the height of the melt with decreasing temperature, as well as the possibility of the exit of gases and foam.

Недостаток описанной установки состоит в недостаточной прочности получаемых в этой установке волокон. Это связано, прежде всего, с неоднородностью по температуре и по составу расплава, поступающего на A disadvantage of the described installation is the insufficient strength of the fibers obtained in this installation. This is primarily due to the heterogeneity in temperature and composition of the melt entering

фильерный узел. Как правило, такой расплав содержит такие соединения, как альбит, анортит, оливин, авгит. Названные соединения имеют существенно различные температуры фазовых переходов, поэтому процесс плавления горной породы можно рассматривать как преобразования в гетерогенной системе, элементы которой оказывают взаимное влияние друг на друга, в частности, на процессы их взаимного смачивания. Поэтому полученный расплав содержит включения в виде непроплавившихся фрагментов или даже комков. Причем относительно тяжелые включения располагаются, как правило, в нижней части потока расплава, а относительно легкие - в верхней. Наличие таких включений уменьшает прочность получаемых волокон на разрыв при растяжении и, кроме того, ведет к нестабильности процесса получения непрерывных волокон и ускоренному износу фильерного питателя.spunbond unit. As a rule, such a melt contains compounds such as albite, anorthite, olivine, augite. The named compounds have significantly different temperatures of phase transitions; therefore, the process of rock melting can be considered as transformations in a heterogeneous system whose elements have a mutual influence on each other, in particular, on the processes of their mutual wetting. Therefore, the obtained melt contains inclusions in the form of unmelted fragments or even lumps. Moreover, relatively heavy inclusions are located, as a rule, in the lower part of the melt flow, and relatively light - in the upper. The presence of such inclusions reduces the tensile strength of the obtained fibers in tension and, in addition, leads to instability of the process of producing continuous fibers and accelerated wear of the spinneret feeder.

В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такой установки для производства волокон из горных пород, которая позволила бы повысить прочность, химическую и термостойкость получаемых волокон, за счет создания в зоне выработочного отверстия условий для уменьшения количества посторонних примесей в потоке и получения однородного по составу и температуре расплава в названной зоне установки.The proposed utility model is based on the task of creating such a plant for the production of fibers from rocks, which would increase the strength, chemical and heat resistance of the obtained fibers by creating conditions in the zone of the production opening to reduce the amount of impurities in the stream and obtain a uniform composition and the melt temperature in the named zone of the installation.

Поставленная задача решается в конструкции предлагаемой установки, которая, как и известная установка для производства неорганических волокон из горных пород, содержит печь для получения расплава, соединенную с фидером, выработочное отверстие и обогреваемый питатель с фильерами, расположенный ниже выработочного отверстия, а, согласно изобретению, на выходе фидера установлена переходная камера, предназначенная для создания тонкослойного потока расплава, в корпусе которой имеется выработочное отверстие, переходная камера снабженная нагревателем, на входе в переходную камеру установлен порог, выше порога - регулируемый шибер, которые предназначены для получения потока расплава требуемой толщины и качества, а дно переходной камеры имеет наклон. направленный в сторону выработочного отверстия.The problem is solved in the design of the proposed installation, which, like the well-known installation for the production of inorganic fibers from rocks, contains a furnace for producing a melt connected to a feeder, a production opening and a heated feeder with dies located below the production opening, and, according to the invention, at the exit of the feeder there is a transition chamber designed to create a thin-layer melt flow, in the casing of which there is a production opening, the transition chamber equipped with a heater, a threshold is set at the entrance to the transition chamber, an adjustable gate is installed above the threshold, which are designed to receive the melt flow of the required thickness and quality, and the bottom of the transition chamber has a slope. directed towards the outlet.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что установка снабжена накопительной ванной, установленной между выходом печи для получения расплава и фидером, предназначенной для получения однородного по составу и температуре расплава.A feature of the proposed utility model is that the installation is equipped with a storage bath installed between the outlet of the furnace for producing the melt and the feeder, designed to obtain a melt that is uniform in composition and temperature.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что расстояние Т от оси фильерного питателя до оси фидера определено выражением Т=(0,95...5,0)Н, где Н ширина фидера.A feature of the proposed utility model is that the distance T from the axis of the spinneret feeder to the axis of the feeder is determined by the expression T = (0.95 ... 5.0) N, where N is the width of the feeder.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что установка содержит две переходных камеры и, соответственно, два выработочных отверстия.A feature of the proposed utility model is that the installation contains two transition chambers and, accordingly, two development openings.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что переходные камеры имеют разные объемы и разные значения угла наклона дна, направленного в сторону соответствующего выработочного отверстия.A feature of the proposed utility model is that the transition chambers have different volumes and different values of the angle of inclination of the bottom directed towards the corresponding production opening.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что накопительная ванна обеспечена мешалкой, предназначенной для перемешивания расплава и системой нагрева с электродами, предназначенными для нагревания расплава прямым пропусканием тока через него.A feature of the proposed utility model is that the storage bath is provided with a stirrer designed to mix the melt and a heating system with electrodes designed to heat the melt by directly passing current through it.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что регулируемый шибер установлен непосредственно перед входом в переходную камеру с возможностью регулирования высоты его расположения относительно порога переходной камеры.A feature of the proposed utility model is that an adjustable gate is installed directly in front of the entrance to the transition chamber with the possibility of adjusting the height of its location relative to the threshold of the transition chamber.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что площадь бассейна печи, составляет 9,7...48,4 площади переходной камеры.A feature of the proposed utility model is that the furnace pool area is 9.7 ... 48.4 transition chamber areas.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что установка обеспечена устройствами для осуществления донного и бокового барботажа.A feature of the proposed utility model is that the installation is provided with devices for carrying out bottom and side bubbling.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в переходной камере имеется пластина, жестко прикрепленная к регулируемому шиберу с возможностью ее перемещения вверх-вниз вместе с регулируемым шибером, а поверхность пластины параллельна дну переходной камеры.A feature of the proposed utility model is that in the transition chamber there is a plate rigidly attached to an adjustable gate with the possibility of moving it up and down together with an adjustable gate, and the surface of the plate is parallel to the bottom of the transition chamber.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в верхней части переходной камеры установлено вытяжное устройство, соединенное с вытяжной трубой.A feature of the proposed utility model is that in the upper part of the transition chamber there is an exhaust device connected to the exhaust pipe.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что отношение длины переходной камеры к ширине фидера составляет (2,0...5,5):1.A feature of the proposed utility model is that the ratio of the length of the transition chamber to the width of the feeder is (2.0 ... 5.5): 1.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в фидере и в накопительной ванне выполнены сквозные отверстия, снабженные выпускными вентилями, предназначенными для выпуска непроплавившихся частиц и элементов разрушения огнеупоров.A feature of the proposed utility model is the fact that through holes are provided in the feeder and in the storage bath, equipped with exhaust valves designed to release unmelted particles and refractory fracture elements.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что дно накопительной ванны и фидера облицованы тугоплавкими и электропроводящими материалами, например, из жаростойкого сплава карбида кремния, оксида циркония.A feature of the proposed utility model is that the bottom of the storage tank and feeder are lined with refractory and electrically conductive materials, for example, from a heat-resistant alloy of silicon carbide, zirconium oxide.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в центральной части фидера, в его верхней части, установлены электрические нагревательные элементы.A feature of the proposed utility model is that in the central part of the feeder, in its upper part, electric heating elements are installed.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что нагреватель переходной камеры выполнен в виде, по меньшей мере, одной газовой форсунки. установленной с возможностью направления факела на поверхность пластины и на поверхность регулируемого шибера.A feature of the proposed utility model is that the heater of the transition chamber is made in the form of at least one gas nozzle. installed with the possibility of directing the torch on the surface of the plate and on the surface of the adjustable gate.

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что отношение площади выработочного отверстия к суммарной площади отверстий фильер питателя составляет 2,0...20,5, а площадь отверстия каждой фильеры составляет 1,3...8,5 мм2.A feature of the proposed utility model is that the ratio of the area of the working hole to the total area of the holes of the die of the feeder is 2.0 ... 20.5, and the hole area of each die is 1.3 ... 8.5 mm 2 .

Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что установка снабжена устройством освобождения расплава от железосодержащих примесей. выполненная в виде источника постоянного или пульсирующего тока. электроды которого установлены на входе фидера, подключены к соответствующим полюсам источника тока и предназначены для пропускания тока через расплав.A feature of the proposed utility model is that the installation is equipped with a device for releasing the melt from iron-containing impurities. made in the form of a constant or pulsating current source. whose electrodes are installed at the input of the feeder, connected to the corresponding poles of the current source and are designed to pass current through the melt.

Предлагаемая установка позволяет получить в зоне выработочного отверстия однородный по температуре и по составу поток расплава. Это достигается тем, что установленный на входе в переходную камеру регулируемый шибер не пропускает к выработочному отверстию верхний слой потока - пену, а порог, установленный ниже регулируемого шибера, не пропускает в переходную камеру тяжелые непроплавившиеся частицы породы, что существенно снижает вероятность образования концентраторов напряжений в получаемом волокне, а также вероятность забивания фильер.The proposed installation allows to obtain a melt flow homogeneous in temperature and composition in the zone of the production opening. This is achieved by the fact that the adjustable gate installed at the entrance to the transition chamber does not allow the upper flow layer to pass to the extraction hole — foam, and the threshold set below the adjustable gate does not allow heavy non-melting rock particles to pass into the transition chamber, which significantly reduces the likelihood of stress concentrators forming in the resulting fiber, as well as the likelihood of clogging dies.

Дно переходной камеры имеет наклон, направленный в сторону выработочного отверстия, что позволяет получить заданное стабильное значение давления расплава в зоне выработочного отверстия. Угол наклона и длину переходной камеры подбирают экспериментально. Названные параметры зависят от вязкости и температуры расплава, а также от требуемого диаметра фильер. Как правило, угол наклона переходной камеры составляет 8...65° к горизонтальной The bottom of the transition chamber has a slope directed towards the outlet, which allows you to get the specified stable value of the melt pressure in the area of the outlet. The angle of inclination and the length of the transition chamber are selected experimentally. These parameters depend on the viscosity and temperature of the melt, as well as on the required diameter of the dies. As a rule, the angle of inclination of the transition chamber is 8 ... 65 ° to the horizontal

плоскости, а длина переходной камеры - 1,0...1,9 м.planes, and the length of the transition chamber is 1.0 ... 1.9 m.

В процессе создания изобретения авторами было экспериментально найдено оптимальное соотношение геометрических размеров печи, накопительной ванны и переходной камеры в установке для изготовления волокон из горных пород. Найденные оптимальные соотношения геометрических размеров создают условия для получения, практически, полностью гомогенизированного расплава горной породы. Отношение площади бассейна печи составляет 9,0...50,0 к площади переходной камеры. Это соотношение обеспечивает при оптимальном расходе энергоносителей и оптимальной температуре расплава стабильность температурного диапазона и вязкости, необходимых для выработки непрерывного волокна со стабильными характеристиками. Изменение же указанных параметров как в сторону его уменьшения, так и в сторону его увеличения, ведет к резкому ухудшению качества получаемых волокон, в частности, к снижению стабильности их вытягивания.In the process of creating the invention, the authors experimentally found the optimal ratio of the geometric dimensions of the furnace, storage bath and transition chamber in the installation for the manufacture of fibers from rocks. The found optimal ratios of geometric dimensions create the conditions for obtaining an almost completely homogenized rock melt. The ratio of the furnace pool area is 9.0 ... 50.0 to the area of the transition chamber. This ratio provides, with optimal energy consumption and an optimal melt temperature, the stability of the temperature range and viscosity necessary to produce continuous fiber with stable characteristics. A change in these parameters, both in the direction of its decrease, and in the direction of its increase, leads to a sharp deterioration in the quality of the obtained fibers, in particular, to a decrease in the stability of their drawing.

Поступление в зону выработки волокна гомогенизированного расплава позволяет повысить производительность установки, так как, такой расплав, практически, не имеет кристаллических включений, что существенно уменьшает обрыв волокна в момент его вытягивания.The arrival of a homogenized melt in the fiber production zone allows to increase the productivity of the installation, since such a melt practically does not have crystalline inclusions, which significantly reduces fiber breakage at the moment of its drawing.

Известно, что горные породы характеризуются тем, что в процессе их образования из расплавленной магмы не остается отдельных частей минералов-окислов, а создаются их соединения, например альбит NaAlSi3O8, апортит СаAl2Si3O8, диоксид Ca(MgFeSi2O6), оливин (MgFe)2SiO4, авгит Ca(MgFe)(Si2O6) и другие. Эти соединения при плавлении в процессе получения гомогенизированного расплава переходят по отдельности из одной фазы в другую. Поэтому процесс плавления горной породы можно рассматривать как гетерогенную систему, состоящую из нескольких различающихся между собой тел (кристалл, стекло). Из этого следует, что в случае выбора отношения площади ванны к площади зоны выработки менее 9,7 при непрерывном процессе получения волокон из горных пород возможно попадание кристаллических включений из зоны плавления в зону выработки, что вызывает нарушения в процессе формования волокон фильерами и приводит к обрывности волокон. Если же указанное отношение составляет более 48,4 то из-за большой разницы в площади зеркал названных емкостей неизбежно возникают температурная неоднородность расплава по слоям, что ведет к снижению It is known that rocks are characterized by the fact that during their formation from the molten magma there are no separate parts of minerals-oxides, but their compounds are created, for example, NaAlSi 3 O 8 albite, CaAl 2 Si 3 O 8 aortite, Ca dioxide (MgFeSi 2 O 6 ), olivine (MgFe) 2 SiO 4 , augite Ca (MgFe) (Si 2 O 6 ) and others. These compounds during melting in the process of obtaining a homogenized melt pass individually from one phase to another. Therefore, the process of rock melting can be considered as a heterogeneous system consisting of several bodies that differ from each other (crystal, glass). It follows that if the ratio of the bath area to the area of the working zone is less than 9.7, with the continuous process of obtaining fibers from rocks, crystalline inclusions from the melting zone may get into the working zone, which causes disturbances in the process of forming the fibers with dies and leads to breakage fibers. If the indicated ratio is more than 48.4, then due to the large difference in the area of the mirrors of the said containers, the temperature inhomogeneity of the melt in the layers inevitably occurs, which leads to a decrease

механических свойств получаемых волокон и, кроме того, ведет к увеличению удельного расхода энергоносителей при снижении производительности печей, так как при таком отношении увеличивается площадь обогреваемой ванны относительно площади переходной камеры. Однако, производительность установки определяется именно площадью зоны переходной камеры с узлом выработки, т.е. при той же выработке объем загружаемой породы увеличивается, а следовательно, увеличиваются удельные энергозатраты на получение расплава в ванне печи. Такие энергозатраты являются неоправданными, так как они не ведут к повышению производительности и не влияют на качество расплава, поступающего в переходную камеру и в фильерный питатель, а следовательно, и на качество получаемого волокна. Кроме того, при этом не будет получен достаточно гомогенизированный расплав, что ведет к ухудшению качества получаемых волокон.mechanical properties of the obtained fibers and, in addition, leads to an increase in the specific consumption of energy carriers with a decrease in the productivity of furnaces, since with this ratio the area of the heated bath increases relative to the area of the transition chamber. However, the performance of the installation is determined precisely by the area of the transition chamber zone with the production unit, i.e. with the same output, the volume of feed rock increases, and therefore, the specific energy consumption for obtaining the melt in the furnace bath increases. Such energy costs are unjustified, since they do not lead to an increase in productivity and do not affect the quality of the melt entering the transition chamber and the spinneret feeder, and, consequently, the quality of the resulting fiber. In addition, a sufficiently homogenized melt will not be obtained, which leads to a deterioration in the quality of the resulting fibers.

Накопительная ванна снабжена мешалкой с электроприводом, предназначенной для перемешивания расплава и не допущения его расслаивания. На выходе из накопительной ванны установлен порог, который не пропускает непроплавившиеся частицы и элементы разрушения огнеупоров печи в фидер.The storage tank is equipped with an electric stirrer designed to mix the melt and prevent its delamination. At the exit from the storage bath, a threshold is established that does not allow unmelted particles and destruction elements of the furnace refractories into the feeder.

Переходная камера расположена между фидером и выработочным отверстием с фильерным питателем ниже уровня фидера, накопительной ванны и печи. На дне переходной камеры установлен порог, а выше порога - ограничительный регулируемый шибер (брус), предназначенные для пропускания к фильерному питателю только центральной части потока расплава, и задерживания непроплавившихся тяжелых и легких частиц. Высота каждого порога составляет 10...100 мм. С целью увеличения скорости доставки подготовленного расплава к выработочному отверстию и регулирования температуры расплава переходная камера дополнена горелками, факел которых направлен в сторону наклонной поверхности дна переходной камеры. Кроме того, авторами найдено оптимальное соотношение длины переходной камеры к ширине фидера для возможности сохранения температурной однородности расплава, которое составляет от 2,0:1 до 5,5:1. С целью сохранения стабильной температуры расплава, (фильерный питатель установлен на расстоянии Т от оси фидера Т=(0,95...5,0)Н, где Н ширина фидера. Конструкция установки, ее переходной камеры не позволяют установить фильерный питатель на расстоянии менее 0,95Н от выхода фидера. Установка фильерного питателя на расстоянии более, чем 5,0Н ведет к удлинению пути прохождения The transition chamber is located between the feeder and the outlet with a die feeder below the level of the feeder, storage bath and furnace. At the bottom of the transition chamber, a threshold is set, and above the threshold there is a restrictive adjustable gate (bar), designed to pass to the die feeder only the central part of the melt flow, and to detain unmelted heavy and light particles. The height of each threshold is 10 ... 100 mm. In order to increase the rate of delivery of the prepared melt to the production opening and control the temperature of the melt, the transition chamber is supplemented with burners, the torch of which is directed towards the inclined surface of the bottom of the transition chamber. In addition, the authors found the optimal ratio of the length of the transition chamber to the width of the feeder to maintain the temperature uniformity of the melt, which is from 2.0: 1 to 5.5: 1. In order to maintain a stable temperature of the melt, (the die feeder is installed at a distance T from the axis of the feeder T = (0.95 ... 5.0) N, where N is the width of the feeder. The design of the installation and its transition chamber do not allow the die feeder to be installed at a distance less than 0.95 N from the output of the feeder. Installing a die feeder at a distance of more than 5.0 N leads to a longer path

расплава к фильерам для получения волокон и к неизбежным потерям температурной однородности расплава, а также к увеличению расхода топлива (газа), сгорающего на форсунках. Выбранные габаритные размеры и соотношения установки по длинам бассейнов и камеры, обеспечивают возможность проведения выработки волокон из горных пород с высокой производительностью, даже. например, при применении в процессе выработки от восьмисот до шести и более тысяч фильерных питателей. Предлагаемая установка для получения волокон из широкого класса горных пород позволяет получить высокопрочные, коррозионностойкое, термостойкое непрерывное волокно из горных пород широкого диапазона по составам и упростить технологию его изготовления.melt to the spinnerets to obtain fibers and to the inevitable loss of temperature uniformity of the melt, as well as to an increase in the consumption of fuel (gas) burned by nozzles. The selected overall dimensions and installation ratios for the lengths of the pools and the chamber provide the possibility of producing fiber from rocks with high productivity, even. for example, when used in the production process from eight hundred to six or more thousand spunbond feeders. The proposed installation for producing fibers from a wide class of rocks allows to obtain high-strength, corrosion-resistant, heat-resistant continuous fiber from rocks of a wide range in composition and simplify the technology for its manufacture.

Для уменьшения теплопотерь и увеличения производительности установки уменьшены габариты термонапряженных элементов установки, а последняя содержит два выработочных отверстия, оси которых могут быть расположены как перпендикулярно, так и неперпендикулярно к оси фидера. Кроме того, для уменьшения теплопотерь, увеличения КПД установки и создания стабильных адиабатических условий для подготовки расплава, элементы конструкции. контактирующие с расплавом, облицованы тугоплавкими и электропроводящими материалами, а в верхней части фидера, по его центральному каналу, установлены электрические нагревательные элементы. Установка обеспечена патрубками для слива непроплавившихся частиц и элементов разрушения огнеупоров, установленными в накопительной ванне и в конце фидера.To reduce heat loss and increase plant productivity, the dimensions of thermally stressed plant elements were reduced, and the latter contains two working openings, the axes of which can be located either perpendicular or non-perpendicular to the axis of the feeder. In addition, to reduce heat loss, increase the efficiency of the installation and create stable adiabatic conditions for the preparation of the melt, structural elements. in contact with the melt are lined with refractory and electrically conductive materials, and electric heating elements are installed in the upper part of the feeder, along its central channel. The installation is provided with nozzles for discharging non-melted particles and refractory destruction elements installed in the storage bath and at the end of the feeder.

Используемое сырье - измельченная горная порода - имеет разнообразные включения, в том числе такие, температура плавления которых превышает 1400°С. Такие включения, попадая в зону выработочного отверстия, периодически забивают фильеры, что исключает возможность получения волокон толщиной в единицы микрон. Влияние этих включений на полученный продукт можно ощутить не только в момент выятгивания волокна, но и после получения волокна. Поэтому очень важным является удаление этих включений до получения непрерывного волокна. При нагреве до температуры 1600°С эти включения могут оставаться в составе расплава. Однако, как показали эксперименты, эти включения разрушаются при достижении температуры расплава в 2000°С и выше. Предлагаемая установка позволяет создать условия для разупрочнения кристаллической решетки измельченной горной породы-сырья - путем ее нагрева до температур в 2000°С и The raw materials used - crushed rock - have various inclusions, including those whose melting point exceeds 1400 ° C. Such inclusions, falling into the zone of the production opening, periodically clog the dies, which excludes the possibility of obtaining fibers with a thickness of a few microns. The influence of these inclusions on the resulting product can be felt not only at the time of drawing out the fiber, but also after receiving the fiber. Therefore, it is very important to remove these inclusions until a continuous fiber is obtained. When heated to a temperature of 1600 ° C, these inclusions can remain in the composition of the melt. However, as shown by experiments, these inclusions are destroyed when the melt temperature reaches 2000 ° C and above. The proposed installation allows you to create conditions for softening the crystal lattice of crushed rock raw materials - by heating it to temperatures of 2000 ° C and

выше. При этих температурах удается удалить из сырья вредные примеси, которые имеют более высокие температуры плавления, забивают фильеры, из которых идет формование волокон. Кроме того, для решения названной проблемы в накопительной ванне применен электроподогрев, основанный на ионной электропроводности жидкого расплава. При этом на высоте 40...90 мм от подины ванны установлены металлические стержни диаметром 25...55 мм. которые выступают из стены на 40...70 мм и к которым подводят электрический ток и пропускают его через расплав между электродами. Электроподогрев создает относительно равномерную температуру расплава по всему сечению накопительной ванны. Изменением величины тока, достаточно легко и оперативно регулируют температуру расплава, что очень важно при использовании предлагаемого модуля для получения волокон из различных горных пород. Металлические стержни во время ремонта выдвигаются на необходимую длину, а сгоревшие заменяют новыми. Конструкция ванны позволяет вести непрерывный отбор дегазированного и гомогенизированного расплава в фидер, с помощью мешалки, которая непрерывно вертикально перемещается в расплаве. Низкая теплопроводность расплава и его непрозрачность не позволяют добиться равномерной температуры по всему объему жидкой массы, особенно при толщине слоя свыше 100 мм, и, как правило, верхние слои имеют более высокую температуру, чем нижние, поэтому применение мешалки является необходимым.above. At these temperatures, it is possible to remove harmful impurities from the raw materials that have higher melting points, clog the spinnerets from which the fiber is being formed. In addition, to solve the aforementioned problem, an electric heating based on the ionic conductivity of a liquid melt was used in the storage bath. At the same time, metal rods with a diameter of 25 ... 55 mm are installed at a height of 40 ... 90 mm from the bottom of the bathtub. which protrude from the wall by 40 ... 70 mm and to which an electric current is supplied and pass it through the melt between the electrodes. Electric heating creates a relatively uniform melt temperature over the entire cross-section of the storage bath. By changing the magnitude of the current, the melt temperature is easily and quickly regulated, which is very important when using the proposed module to obtain fibers from various rocks. During repair, metal rods are extended to the required length, and burnt ones are replaced with new ones. The design of the bath allows continuous selection of the degassed and homogenized melt into the feeder, using a stirrer that continuously moves vertically in the melt. The low thermal conductivity of the melt and its opacity do not allow achieving a uniform temperature throughout the volume of the liquid mass, especially when the layer thickness is more than 100 mm, and, as a rule, the upper layers have a higher temperature than the lower ones, so the use of a mixer is necessary.

Большим препятствием для стабильного процесса получения непрерывного волокна является наличие в расплаве окисла железа FeO, который резко меняет процесс минералообразования. Катионы Fe2+, обладая большей энергией активации, чем катионы Са2+ и Mg2+, активно вступают в соединения с кремнийкислородными анионами, замещая в пироксенах Са и даже Mg и образуя железистые пироксены типа диопсид-геденбергит и авгит. Такие замещения, как правило, приводят к созданию больших внутренних напряжений в волокне и к образованию микротрещин на его поверхности, что существенно снижает прочность волокна. Для уменьшения количества FeO в расплаве его барботируют подогретым воздухом. который переводит двух-валентное железо в трех-валентное в соответствии с формулой 4FeO+O2=2Fe2O3. Происходит сдвиг равновесия в сторону Fe2O3, который позволяет, уменьшить вязкость расплава, например при температуре выработки 1250°С с 439 Пуаз до 319 Пуаз, при этом температура верхнего предела A big obstacle to a stable process for producing continuous fiber is the presence of FeO in iron melt, which dramatically changes the process of mineral formation. Fe 2+ cations, having a higher activation energy than Ca 2+ and Mg 2+ cations, actively enter into compounds with silicon-oxygen anions, replacing Ca and even Mg in pyroxenes and forming glandular pyroxenes such as diopside-hedenbergite and augite. Such substitutions, as a rule, lead to the creation of large internal stresses in the fiber and to the formation of microcracks on its surface, which significantly reduces the strength of the fiber. To reduce the amount of FeO in the melt, it is bubbled with heated air. which converts divalent iron to ferric in accordance with the formula 4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 . An equilibrium shift toward Fe 2 O 3 occurs, which allows one to decrease the melt viscosity, for example, at a working temperature of 1250 ° С from 439 Poise to 319 Poise, while the temperature of the upper limit

кристаллизации снижается на 26...32°С, что позволяет вести более стабильную вытяжку волокна.crystallization is reduced by 26 ... 32 ° C, which allows a more stable stretching of the fiber.

Поскольку оксиды металлов в расплаве горных пород находятся в состоянии диссоциации, поэтому под действием пропускаемого через расплав тока представляется возможным их осаждение с помощью устройства для освобождения расплава от железосодержащих примесей, выполненного в виде источника постоянного или однополярного тока, полые электроды которого установлены на входе фидера и подключены к соответствующим полюсам источника тока. При этом у электрода например, смонтированного в углублении на входе в фидер, в которое подведен по барботажной трубке восстановитель, например, природный газ, смешанный с воздухом в соотношении 1:10 и ниже, часть природного газа не полностью сгорает, образуя угарный газ СО. Этот газ вступает в реакцию с окислами железа, находящимися в расплаве в жидком состоянии, согласно реакции:Since metal oxides in the rock melt are in a state of dissociation, therefore, under the influence of the current passed through the melt, it is possible to precipitate them using a device for releasing the melt from iron-containing impurities, made in the form of a constant or unipolar current source, the hollow electrodes of which are installed at the input of the feeder and connected to the corresponding poles of the current source. At the same time, at the electrode, for example, mounted in a recess at the entrance to the feeder, into which a reducing agent is connected via a bubbler tube, for example, natural gas mixed with air in a ratio of 1:10 and below, part of the natural gas does not completely burn, forming carbon monoxide CO. This gas reacts with iron oxides that are in the melt in a liquid state, according to the reaction:

Fe2O3+СО=2FeO+CO2 Fe 2 O 3 + CO = 2FeO + CO 2

FeO+CO=Fe+CO2 FeO + CO = Fe + CO 2

Образовавшийся углекислый газ с продуктами сгорания отводят наружу, а восстановленное железо концентрируется в нижней части углубления дна фидера и по каналу в полости электрода отводится наружу. За счет восстановления железа расплав непрерывно обедняется окислами железа.The resulting carbon dioxide with combustion products is discharged to the outside, and the reduced iron is concentrated in the lower part of the recess of the bottom of the feeder and is discharged out through the channel in the electrode cavity. Due to the reduction of iron, the melt is continuously depleted in iron oxides.

В результате, обедненный окислами железа расплав и обогащенный окислами SiO2 через порог направляется в фидер. Поскольку в расплаве нет окислов железа в обычном процентном соотношении, расширяется зона выработки волокон и улучшается их качество: повышается их жаростойкость, увеличивается эластичность, прочность.As a result, the melt depleted in iron oxides and enriched in SiO 2 oxides is sent through a threshold to a feeder. Since the melt contains no iron oxides in the usual percentage ratio, the fiber production zone expands and their quality improves: their heat resistance increases, elasticity and strength increase.

Горную породу расплавляют в печи при температуре выше 1500°C в окислительной среде при этом увеличивается степень аморфности расплава, т.е. происходит переход из кристаллического состояния в стеклообразное.The rock is melted in a furnace at a temperature above 1500 ° C in an oxidizing environment, while the degree of amorphism of the melt increases, i.e. there is a transition from a crystalline state to a glassy one.

Плавление горной породы осуществляется в окислительной среде в газообогреваемой печи.Rock melting is carried out in an oxidizing environment in a gas-heated furnace.

Коэффициент избытка воздуха (β) - отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания.The coefficient of excess air (β) is the ratio of the actual amount of air in the combustible mixture to the theoretically necessary for its complete combustion.

Для определения процентного содержания кислорода проводится химический анализ газовоздушной смеси. При стехиометрическом соотношении газ-воздух, To determine the percentage of oxygen, a chemical analysis of the gas-air mixture is carried out. With a stoichiometric gas-air ratio,

содержание кислорода в газовоздушной смеси определяется по следующей формуле:the oxygen content in the gas-air mixture is determined by the following formula:

; ;

гдеWhere

A(%) - содержание кислорода в окружающем воздухе,A (%) is the oxygen content in the ambient air,

V0 (нм3) _ теоретически необходимое количество воздуха (стехиометрический объем) для сжигания газа.V 0 (nm 3 ) _ theoretically necessary amount of air (stoichiometric volume) for gas combustion.

Стехиометрический объем воздуха для горения 1 кг твердого или жидкого топлива рассчитывают по формуле:The stoichiometric volume of combustion air of 1 kg of solid or liquid fuel is calculated by the formula:

V0=0,0889·[С]+0,265·[H]-0,03337·([H]-[S]),V 0 = 0.0889 · [C] + 0.265 · [H] -0.03337 · ([H] - [S]),

гдеWhere

V03/кг) - стехиометрический объем воздуха,V 0 (m 3 / kg) - stoichiometric air volume,

[C], [H], [S] - содержание углерода, водорода, кислорода и серы в топливе (справочные данные).[C], [H], [S] - content of carbon, hydrogen, oxygen and sulfur in fuel (reference data).

При отсутствии данных о составе топлива V0 можно определить, приняв, что на каждый 1 мДж удельной теплоты сгорания топлива теоретически необходимо 0,27 м3 воздуха.In the absence of data on the fuel composition, V 0 can be determined by assuming that for every 1 mJ of specific heat of combustion of the fuel, theoretically, 0.27 m3 of air is needed.

Стехиометрический объем воздуха для горения 1 м3 газообразного топлива вычисляют по формуле:The stoichiometric volume of combustion air of 1 m3 of gaseous fuel is calculated by the formula:

V0=0,0476·(0.5-[СО]+0,5·[H2]+1.5·[H2S]+S·(m+n/4)·[СmHm]-[O2]),V 0 = 0.0476 · (0.5- [СО] + 0.5 · [H 2 ] + 1.5 · [H 2 S] + S · (m + n / 4) · [С m H m ] - [O 2 ]),

гдеWhere

V033) - стехиометрический объем воздуха,V 0 (m 3 / m 3 ) is the stoichiometric volume of air,

[O2], [H2], [CO], [H2S], [CmHm] - содержание кислорода, водорода, окиси углерода, сероводорода и газа, состоящего из m атомов углерода и n атомов водорода в топливе;[O 2 ], [H 2 ], [CO], [H 2 S], [C m H m ] - the content of oxygen, hydrogen, carbon monoxide, hydrogen sulfide and a gas consisting of m carbon atoms and n hydrogen atoms in the fuel ;

При отсутствии данных о составе непредельных углеводородов их принимают состоящими из [C2H4].In the absence of data on the composition of unsaturated hydrocarbons, they are taken to be composed of [C 2 H 4 ].

Фактический объем воздуха для горения определяют экспериментально с помощью анемометра и секундомера.The actual volume of combustion air is determined experimentally using an anemometer and a stopwatch.

Коэффициент избытка воздуха для горения рассчитывают по формуле:The coefficient of excess combustion air is calculated by the formula:

, ,

гдеWhere

β - коэффициент избытка воздуха,β is the coefficient of excess air,

V0, (м3/кг), (м33) - стехиометрический объем воздуха для горения,V 0 , (m 3 / kg), (m 3 / m 3 ) - stoichiometric volume of combustion air,

Vф, (м3/кг), (м33) - фактический объем воздуха для горения.V f (m 3 / kg), (m 3 / m 3 ) is the actual volume of combustion air.

При эксплуатации установки, работающей на газе, большое внимание уделяется контролю процесса горения. Нарушение этого процесса приводит к появлению в топочных газах продуктов неполного сгорания или большого избытка воздуха. Анализ состава дымовых газов дает возможность определить степень полноты сгорания, величину избытка воздуха, характер газовой среды. Отбор проб дымовых газов производится в различных зонах при помощи газоанализатора, определяется содержание [CO2], [O2], [CO] и других продуктов сгорания.During operation of a gas-fired plant, much attention is paid to the control of the combustion process. Violation of this process leads to the appearance in the flue gases of products of incomplete combustion or a large excess of air. Analysis of the composition of flue gases makes it possible to determine the degree of completeness of combustion, the amount of excess air, the nature of the gas medium. Sampling of flue gases is carried out in various zones using a gas analyzer, the content of [CO 2 ], [O 2 ], [CO] and other combustion products is determined.

Коэффициент избытка воздуха для горения по результатам газового анализа определяют по формуле:The coefficient of excess air for combustion according to the results of gas analysis is determined by the formula:

, ,

Oизб=[O2]-0.5·[СО]-0.5·[Н2]-2·[СН4]O log = [O 2 ] -0.5 · [CO] -0.5 · [H 2 ] -2 · [CH 4 ]

гдеWhere

[O2], [CO], [H2], [CH4] - концентрации соответствующих газов, % (об.), по результатам газового анализа продуктов сгорания.[O 2 ], [CO], [H 2 ], [CH 4 ] - the concentration of the corresponding gases,% (vol.), According to the results of gas analysis of combustion products.

В таблице 1 приводится состав дымовых газов, по его анализу определялась степень полноты сгорания, величина избытка воздуха, характер газовой среды.Table 1 shows the composition of the flue gases, its analysis determined the degree of completeness of combustion, the amount of excess air, the nature of the gas environment.

Таблица 1Table 1 ββ [O2][O 2 ] [CO2][CO 2 ] [CO][CO] 1one 1,111,11 2,52.5 10,610.6 0,80.8 22 1,181.18 3,73,7 1,61,6 0,50.5 33 1,251.25 4,84.8 10,410,4 0,20.2 4four 1,281.28 5,25.2 11,311.3 00

Увеличение коэффициента избытка воздуха резко уменьшает тепловой поток на стекломассу, что влечет за собой появление кристаллов, которые не позволяют осуществить вытяжку волокон, а снижение этого коэффициента приводит к неполному сгоранию топлива, что фиксируется газовым анализатором по появлению значительного количества СО в составе дымовых газов. Эти количества будут восстанавливать двухвалентное железо, которое повысит температуру верхнего предела кристаллизации и тем самым затруднит процесс вытяжки волокон.An increase in the coefficient of excess air sharply reduces the heat flux to the glass melt, which entails the appearance of crystals that do not allow the extraction of fibers, and a decrease in this coefficient leads to incomplete combustion of fuel, which is detected by the gas analyzer by the appearance of a significant amount of CO in the composition of the flue gases. These amounts will reduce ferrous iron, which will increase the temperature of the upper crystallization limit and thereby complicate the process of drawing fibers.

Экспериментами было установлено, что для плавления основного класса горных пород, коэффициент избытка воздуха должен быть в пределах β=1,11...1,28 при этом содержание Fe2O3 в волокне увеличивается и достигает соотношения FeO/Fe2O3≥0,4. Такое соотношение оксидов железа позволяет в условиях эксплуатации при высоких температурах, когда происходит кристаллизация материала волокон, уменьшить потери прочности. Объясняется это тем, что вначале образуется мелкокристаллический гематит, вокруг которого кристаллизуются пироксены. При соотношении FeO/Fe2O3≥0,4 первой фазой образуется крупнокристаллический магнетит (при более низких температурах, чем гематит), а затем пироксены. Остаточная прочность волокон при кристаллизации гематита выше, особенно при высоких температурах.It was established by experiments that for melting the main class of rocks, the coefficient of excess air should be in the range β = 1.11 ... 1.28, while the content of Fe 2 O 3 in the fiber increases and reaches the ratio FeO / Fe 2 O 3 ≥ 0.4. This ratio of iron oxides makes it possible to reduce the loss of strength under operating conditions at high temperatures, when the crystallization of the fiber material occurs. This is explained by the fact that initially crystalline hematite is formed around which pyroxenes crystallize. When the ratio of FeO / Fe 2 O 3 ≥0.4, the first phase forms coarse-grained magnetite (at lower temperatures than hematite), and then pyroxenes. The residual strength of the fibers during crystallization of hematite is higher, especially at high temperatures.

Анализ экспериментальных данных показывает, что снижение прочности на растяжение для волокон с соотношением FeO/Fe2O3≥0,4 составляет примерно 20% при температуре 600°С.The analysis of experimental data shows that the decrease in tensile strength for fibers with a ratio of FeO / Fe 2 O 3 ≥0.4 is approximately 20% at a temperature of 600 ° C.

Таким образом, проведение процесса в предлагаемом режиме (температура в печи 1600°С, накопительной ванне 2000...2200°С в окислительной среде) позволяет сохранить и повысить исходную прочность волокон. Обеспечение оптимального соотношения FeO/Fe2O3≥0,4 позволяет повысить температуру применения более чем на 120°С.Thus, the process in the proposed mode (temperature in the furnace 1600 ° C, storage bath 2000 ... 2200 ° C in an oxidizing environment) allows you to save and increase the initial fiber strength. Providing the optimal ratio of FeO / Fe 2 O 3 ≥0.4 allows you to increase the temperature of application by more than 120 ° C.

Указанные параметры ведения процесса изготовления непрерывною волокна установлены в результате экспериментальных исследований широкого класса торных пород от основного до кислых, характеризующихся различным химическим составом и текстурно-структурными особенностями.The indicated parameters for conducting the process of manufacturing continuous fiber are established as a result of experimental studies of a wide class of torus rocks from basic to acidic, characterized by different chemical composition and texture-structural features.

Горную породу загружают в печь, где происходит ее плавление. Затем расплав через протоки перетекает сначала в накопительную ванну, после в фидер, где происходит отбор расплава и в переходную камеру для подачи его к фильерам.The rock is loaded into the furnace, where it melts. Then the melt flows through the ducts first into the storage bath, then into the feeder, where the melt is taken and into the transition chamber for feeding it to the dies.

В накопительной ванне, фидере расплав в зоне контакта с теплоносителем перегрет, следовательно, вязкость его. ниже. Вязкость по глубине расплава постепенно увеличивается, а его температура уменьшается. Перегрев вверху расплава приводит к колебаниям диаметра формируемых волокон, что вызывает рост обрывности волокон. Отбор расплава, расположенного ниже определенного уровня, приводит к появлению в волокнах центров кристаллизации и ухудшению его прочностных характеристик. Для получения расплава с постоянной температурой по всей его глубине в зоне выработки переходной камеры ведут дополнительный нагрев расплава.In the storage bath, feeder, the melt in the contact zone with the coolant is overheated, therefore, its viscosity. below. The viscosity along the depth of the melt gradually increases, and its temperature decreases. Overheating at the top of the melt leads to fluctuations in the diameter of the formed fibers, which causes an increase in fiber breakage. The selection of a melt located below a certain level leads to the appearance of crystallization centers in the fibers and the deterioration of its strength characteristics. To obtain a melt with a constant temperature throughout its depth in the zone of development of the transition chamber conduct additional heating of the melt.

Нагрев расплава в переходной камере осуществляют с помощью газовых форсунок, установленных в верхней части переходной камеры. При этом пламя из газовых форсунок направляют на регулируемый шибер и жестко прикрепленную к нему подвижную пластину параллельную дну переходной камеры, которые служат экранами, что позволяет уменьшить влияние компонентов природного газа на расплав. Тем самым расплав подвергается интенсивной окончательной доводке в тонком слое расплава. Названные экраны изготавливают из материалов с температурой плавления, превышающей 1300°С, например, из жаростойкого сплава, карбида кремния, оксида циркония и др.The melt is heated in the transition chamber using gas nozzles installed in the upper part of the transition chamber. In this case, the flame from the gas nozzles is sent to an adjustable gate and a movable plate rigidly attached to it parallel to the bottom of the transition chamber, which serve as screens, which reduces the effect of natural gas components on the melt. Thus, the melt is subjected to intensive final fine-tuning in a thin layer of the melt. These screens are made of materials with a melting point exceeding 1300 ° C, for example, from a heat-resistant alloy, silicon carbide, zirconium oxide, etc.

Одновременно с нагревом расплава производят перемещение регулируемого шибера по глубине расплава для получения расплава с постоянной вязкостью и толщиной.Simultaneously with the heating of the melt, the adjustable gate is moved along the depth of the melt to obtain a melt with constant viscosity and thickness.

Таким образом, данный способ получения волокон позволяет увеличить границу отбора по высоте уровня расплава из горных пород за счет сохранения постоянной вязкости и температуры по всей глубине его, что приводит к уменьшению обрывности волокон, а следовательно, к повышению их качества и стабильности процесса их получения.Thus, this method of producing fibers allows you to increase the selection border by height of the melt level from rocks by maintaining a constant viscosity and temperature throughout its depth, which leads to a decrease in fiber breakage and, consequently, to an increase in their quality and stability of the process of their production.

Техническая задача решается таким образом, что нагрев расплава в накопительной ванне ведут до получения его с соотношением основных компонентовThe technical problem is solved in such a way that the melt is heated in the storage bath until it is obtained with a ratio of the main components

после чего стабилизируют в фидере при температуре, как минимум, на 100°С выше его температурного интервала выработки. При этом объем стекломассы стабилизируется, поверхность становится ровной и гладкой и температура расплава равномерно снижается по всему объему до температуры выработки волокна, что позволяет сократить время стабилизации его в фидере и осуществить усреднение массы и обеспечить выше указанные соотношения компонентов.after which it is stabilized in the feeder at a temperature of at least 100 ° C above its production temperature range. At the same time, the volume of the glass melt stabilizes, the surface becomes smooth and smooth, and the melt temperature decreases uniformly throughout the volume to the fiber production temperature, which reduces the stabilization time in the feeder and averages the mass and ensures the above ratio of components.

Эти соотношения обеспечивают стабильность температурного диапазона и вязкости, необходимых для выработки волокна.These ratios ensure the stability of the temperature range and viscosity required for fiber production.

Примеры составов четырех типов вулканических пород, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породах диоксида кремния: Базальт - 48...53%; Андезит - 54...62%; Дацит - 63...70%; Риолит - 70...76%, физико-механические и химические свойства волокон приведены в таблице 2. Данные взяты из российских патентов на изобретения №№2120423, 2233810.Examples of compositions of four types of volcanic rocks, belonging to which is determined by the content of silicon dioxide in the rocks: Basalt - 48 ... 53%; Andesite - 54 ... 62%; Dacite - 63 ... 70%; Riolite - 70 ... 76%, the physico-mechanical and chemical properties of the fibers are shown in table 2. The data are taken from Russian patents for inventions No. 2120423, 2233810.

Таблица 2table 2 Оксиды, вес.%; усредненные соотношения; свойстваOxides, wt.%; averaged ratios; the properties Базальт/ Патент RU 2120423Basalt / Patent RU 2120423 Андезит/ Патент RU 2120423Andesite / Patent RU 2120423 Дацит/ Патент RU 2233810Dacite / Patent RU 2233810 Риолит/ Патент RU 2233810Riolite / Patent RU 2233810 1one 22 33 4four 55 SiO2 SiO 2 47,947.9 53,853.8 64,164.1 73,573.5 Al2O3 Al 2 O 3 14,914.9 17,517.5 16,616.6 11,911.9 Fe2O3 Fe 2 O 3 2,92.9 3,43.4 2,12.1 2,02.0 FeOFeO 8,48.4 5,65,6 3,13,1 1,51,5 MgOMgO 8,98.9 4,54,5 1,91.9 0,30.3 СаОCaO 10,210,2 7,77.7 5,45,4 0,70.7 Na2ONa 2 O 2,52.5 3,93.9 4,14.1 4,44.4

1one 22 33 4four 55 K2OK 2 O 0,70.7 1,21,2 1,31.3 4,94.9 Н2OH 2 O 0,80.8 1,01,0 0,50.5 0,40.4 TiO2 TiO 2 2,22.2 1,21,2 0,70.7 0,20.2 P2O5 P 2 O 5 0,40.4 1,11,1 0,50.5 0,10.1 MnOMnO 0,20.2 0,10.1 0,10.1 0,10.1 2,902.90 1,651.65 1,481.48 0,750.75 3,293.29 5,845.84 11,0511.05 2,132.13 2,992.99 4,874.87 6,166.16 Диаметр элементарного волокна, мкмThe diameter of the elementary fiber, microns 4,0...5,54.0 ... 5.5 3,9...133.9 ... 13 5,6...12,45.6 ... 12.4 4,7...12,54.7 ... 12.5 Прочность при растяжении, МПаTensile strength, MPa 20002000 22802280 24902490 31153115 Химическая стойкость волокна, в %, после 3-х часов кипячения в 2N HClThe chemical resistance of the fiber, in%, after 3 hours of boiling in 2N HCl 77,577.5 90,890.8 9292 95,295.2

Как видно из таблицы 2, предлагаемый "Модуль Kibol" позволяет получить высокопрочное, коррозионностойкое, температуроустойчивое непрерывное волокно из различных видов горных пород.As can be seen from table 2, the proposed "Kibol Module" allows you to get high-strength, corrosion-resistant, temperature-resistant continuous fiber from various types of rocks.

Такое выполнение установки для получения волокон из горных пород обеспечивает необходимое качество расплава, приготавливаемого из материала с узким температурным интервалом выработка практически не превышающем 30°С, что требует особенно четко соблюдать технологические особенности выработки: обеспечение единства расплава по химсоставу, поддержание постоянного (в пределах 1...1,5%) значения его вязкости, исключение ощутимых релаксационных явлений в расплаве, которые могут приводить к образованию зональных течений и к изменению вязкости и температуры по пластам в расплаве, образованию внутри расплава течений, отличающихся как химическим составом, так и температурой.This embodiment of the installation for producing fibers from rocks provides the necessary quality of the melt prepared from a material with a narrow temperature range of production practically not exceeding 30 ° C, which requires especially clear observance of the technological features of production: ensuring the unity of the melt in chemical composition, maintaining a constant (within 1 ... 1.5%) values of its viscosity, the exclusion of perceptible relaxation phenomena in the melt, which can lead to the formation of zonal flows and to a change in viscosity The layers of temperature in the melt, the melt flows within the formation, characterized as the chemical composition and temperature.

На фиг.1 схематически показана предлагаемая установка для производства неорганических волокон из горных пород «Модуль Kibol».Figure 1 schematically shows the proposed installation for the production of inorganic fibers from rocks "Module Kibol".

На фиг.2 схематично представлены переходные камеры с разными объемами и углами наклона дна переходных камер.Figure 2 schematically shows the transition chambers with different volumes and angles of inclination of the bottom of the transition chambers.

Установка для производства неорганических волокон из горных пород «Модуль Kibol» содержит печь для получения расплава 1. Выход печи 1 соединен со входом накопительной ванной 2. Выход накопительной ванной 2 соединен с фидером 3. Установка снабжена восемью переходными камерами 4, 5, 6, 7, 8. 9, 10 (восьмая переходная камера не показана). Фидер 3 имеет соответствующий выход в каждую переходную камеру 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Каждая переходная камера 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 имеет собственное выработочное отверстие 11, и обогреваемый питатель с фильерами 12, расположенный ниже выработочного отверстия 11. Каждая переходная камера 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 предназначена для создания тонкослойного потока расплава. Каждая переходная камера 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 снабжена нагревателем. Дно переходных камер 7, 8 выполнено горизонтальным - не имеет наклона, а дно камер 4, 5, 6, 9, 10 имеет наклон, направленный в сторону выработочного отверстия 11, При этом значение угла наклона для каждой камеры 4, 5, 6, 9, 10 подбирается экспериментально, для выпуска того или иного вида волокна и изделий.Installation for the production of inorganic fibers from rocks "Module Kibol" contains a furnace for producing melt 1. The output of the furnace 1 is connected to the entrance of the storage bath 2. The output of the storage bath 2 is connected to the feeder 3. The installation is equipped with eight transition chambers 4, 5, 6, 7 8. 9, 10 (the eighth transition chamber is not shown). The feeder 3 has a corresponding outlet to each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 has its own outlet 11, and a heated feeder with dies 12, located below the outlet 11. Each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 is designed to create a thin layer melt flow. Each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 is equipped with a heater. The bottom of the transition chambers 7, 8 is horizontal — it does not have a slope, and the bottom of the chambers 4, 5, 6, 9, 10 has a slope directed toward the outlet 11, and the value of the angle of inclination for each camera 4, 5, 6, 9 , 10 is selected experimentally, for the release of a particular type of fiber and products.

В таблице 3 приводятся экспериментальные данные угла наклона (α), и некоторые виды продукции.Table 3 shows the experimental data of the angle of inclination (α), and some types of products.

Таблица 3Table 3 Количество фильерNumber of Spinnerets Угол наклона дна переходной камеры α эксп. (в градусах)The angle of inclination of the bottom of the transition chamber α exp. (in degrees) Виды продукцииTypes of products 200200 8...238 ... 23 1.Кордная нить1.Cord thread 2.Нить андезитовая2. Andesitic thread 800800 19...3519 ... 35 Ровинг РБ 13-800-76Roving RB 13-800-76 20002000 35...6535 ... 65 Рубленое базальтовое волокно БС 13-6р-76Chopped basalt fiber BS 13-6r-76

Угол наклона (α), для получения определенного вида волокна, например, ровингов, предназначенных для получения базальтопластиковых труб составляет α=19...35, для рубленных волокон - для холстов α=35...65, нитей различной линейной плотностью для изготовления тканей из горных пород для печатных плат α=8...25. Причем указанные выше материалы и изделия могут вырабатываться на одной прелагаемой установке одновременно. Переходные камеры 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 имеют разные объемы, что позволяет получать из каждой камеры требуемое количество (объем) волокон - до 1 тысячи тонн волокна в год и осуществить их работу в независимом друг от друга режиме. На входе в каждую переходную камеру 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 установлен порог 13, а выше порога 13 - регулируемый шибер 14, которые предназначены для получения потока расплава требуемой толщины и качества. Каждый регулируемый шибер 14 выполнен в виде гильотины, рабочая кромка которой горизонтальна и обеспечивает, при необходимости, полное перекрытие потока расплава в соответствующую переходную камеру 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Каждый регулируемый шибер 14 установлен с возможностью в момент перекрытия входа в каждую переходную камеру 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 касаться своей боковой плоской поверхностью боковой поверхности порога 13. Накопительная ванна 2, установленная между выходом печи 1 для получения расплава и фидером 3, предназначена для получения однородного по составу и температуре расплава. Расстояние Т от оси фильерного питателя 12 до оси фидера 3 составляет для переходных камер 4, 5, 6 - Т=4,5Н, для переходной камеры 7 - Т=2,3Н, для переходной камеры 8 - Т=1,44Н, для переходных камер 9, 10 - Т=3,65Н. Установка содержит восемь переходных камер 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и, соответственно, восемь выработочных отверстий, оси которых лежат на плоскости перпендикулярной оси фидера 3. Оси выработочных отверстий могут лежать и на плоскостях неперпендикулярных оси фидера 3. Это определяется технологическими потребностями производства. При этом, для уменьшения длины фидера 3 переходные камеры расположены симметрично оси фидера 3 - по четыре переходных камеры с каждой стороны: 4, 5, 6, 7 - с одной стороны, и 8, 9, 10 (плюс восьмая) - с другой. Накопительная ванна 2 обеспечена мешалкой 15, предназначенной для перемешивания расплава и системой нагрева с электродами 16, предназначенными для нагревания расплава прямым пропусканием тока через него. Регулируемый шибер 14 установлен непосредственно перед входом в каждую переходную камеру 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 с возможностью регулирования высоты его расположения относительно порога соответствующей переходной камеры. Соотношение площади бассейна печи 1 и площади переходных камер 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 составило, для переходных камер 4, 5, 6 - 48,4, для переходной камеры 7 - 11,2, для переходной камеры 8 - 9,68, для переходных камер 9, 10 - 20,2.The angle of inclination (α), to obtain a certain type of fiber, for example, rovings designed to produce basalt-plastic pipes is α = 19 ... 35, for chopped fibers - for canvases α = 35 ... 65, of threads of different linear densities for manufacturing rock fabrics for printed circuit boards α = 8 ... 25. Moreover, the above materials and products can be produced on the same proposed installation at the same time. Transition chambers 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 have different volumes, which makes it possible to obtain from each chamber the required amount (volume) of fibers - up to 1 thousand tons of fiber per year and to carry out their work in an independent mode. At the entrance to each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, threshold 13 is set, and above threshold 13 is an adjustable gate 14, which are designed to produce a melt flow of the required thickness and quality. Each adjustable gate 14 is made in the form of a guillotine, the working edge of which is horizontal and provides, if necessary, a complete shutdown of the melt flow into the corresponding transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Each adjustable gate 14 is installed with the possibility at the moment overlapping the entrance to each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 to touch its side flat surface of the side surface of the threshold 13. The storage tank 2, installed between the outlet of the furnace 1 for receiving the melt and the feeder 3, is designed to obtain a uniform from put and melt temperature. The distance T from the axis of the die feeder 12 to the axis of the feeder 3 is T = 4.5N for the transition chambers 4, 5, 6, T = 2.3N for the transition chamber 7, T = 1.44N for the transition chamber 8, for transition chambers 9, 10 - T = 3.65N. The installation contains eight transition chambers 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and, accordingly, eight production openings, the axes of which lie on the plane perpendicular to the axis of the feeder 3. The axis of the production holes can also lie on the planes non-perpendicular to the axis of the feeder 3. This determined by the technological needs of production. Moreover, to reduce the length of the feeder 3, the transition chambers are located symmetrically to the axis of the feeder 3 - four transition chambers on each side: 4, 5, 6, 7 - on the one hand, and 8, 9, 10 (plus the eighth) - on the other. The storage bath 2 is provided with a stirrer 15, designed to mix the melt and a heating system with electrodes 16, designed to heat the melt by directly passing current through it. An adjustable gate 14 is installed immediately before the entrance to each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 with the possibility of adjusting its height relative to the threshold of the corresponding transition chamber. The ratio of the furnace pool area 1 to the area of the transition chambers 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 was 48.4 for the transition chambers 4, 5, 6, 11.2, for the transition chamber 7, and 8 for the transition chamber - 9.68, for transition cameras 9, 10 - 20.2.

Данные по расчету площадей бассейна печи и переходных камер представлены в таблице 4.The data on the calculation of the area of the furnace basin and transition chambers are presented in table 4.

Таблица 4Table 4 Площадь бассейна печи, Sбас.печи, м2 The area of the furnace basin, S bas. Furnace , m 2 6,06.0 12,512.5 30,030,0 Площадь переходной камеры, Sперх.кам, м2 The area of the transition chamber, S per.kam , m 2 0,620.62 0,620.62 0,620.62 Отношение Sбас.печи/Sперх.кам The ratio of S bas.furnace / S per.kam 9,689.68 20,1620.16 48,3948.39 Производительность печи, т/сутFurnace productivity, t / day 5,765.76 11,5211.52 28,828.8 Производительность одного узла, кг/часProductivity of one unit, kg / h 120120 120120 120120

Установка обеспечена устройствами для осуществления донного и бокового барботажа 17. Каждая переходная камера 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 снабжена подвижной пластиной 18, жестко прикрепленной к регулируемому шиберу 14, а поверхность пластины 18 параллельна дну соответствующей переходной камеры.The installation is provided with devices for carrying out bottom and side bubbling 17. Each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 is equipped with a movable plate 18, rigidly attached to an adjustable gate 14, and the surface of the plate 18 is parallel to the bottom of the corresponding transition chamber.

Каждая переходная камера 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 снабжена, установленным в ее верхней части вытяжным устройством 19, соединенным с вытяжной трубой (не показана). Отношение длины каждой переходной камеры 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 к ширине фидера 3 составляет, для переходных камер 4, 5, 6 - 5,5, для переходной камеры 7 - 2,5, для переходной камеры 8 - 2,0, для переходных камер 9, 10 - 3,6. Эти соотношение размеров от 2,0:1 до 5,5:1 обусловлено тем, что длина выработочного отверстия переходной камеры равна длине фильерного питателя, а ширина канала фидера должна быть такой, чтобы обеспечить качественным расплавом все питатели. Существуют оптимальные пределы ширины канала, которые обусловлены тем, что при меньшей ширине возрастает гидравлический уклон расплава, становится неодинаковым гидростатический напор фильерных питателей, а также возрастает неоднородность расплава по глубине у первых по ходу движения расплава фильерных питателей, при большей ширине снижается скорость течения расплава и возникает температурновязкостная неоднородность по ширине канала. При выходе за эти пределы возрастала неоднородность расплава и работа фильерных питателей становилась невозможной из-за неравномерного истечения расплава из фильер.Each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 is equipped with an exhaust device 19 mounted in its upper part and connected to an exhaust pipe (not shown). The ratio of the length of each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 to the width of the feeder 3 is, for transition cameras 4, 5, 6, 5.5, for the transition chamber 7, 2.5, for the transition chamber 8 - 2.0, for transition cameras 9, 10 - 3.6. This ratio of sizes from 2.0: 1 to 5.5: 1 is due to the fact that the length of the opening of the transition chamber is equal to the length of the spinneret feeder, and the width of the feeder channel must be such as to ensure that all feeders are of high quality melt. There are optimal limits of the channel width, which are due to the fact that the hydraulic slope of the melt increases with a smaller width, the hydrostatic pressure of the die feeders becomes uneven, and the melt heterogeneity in depth increases for the first die feeders along the melt, and the melt flow rate decreases with a larger width and a temperature-viscosity inhomogeneity occurs along the channel width. Upon going beyond these limits, the heterogeneity of the melt increased and the operation of spinneret feeders became impossible due to the uneven outflow of the melt from the spinnerets.

В фидере 3 и в накопительной ванной 2 выполнены сквозные отверстия, снабженные выпускными вентилями, предназначенными для выпуска непроплавившихся частиц и элементов разрушения огнеупоров (не показаны). Дно накопительной ванны 2 и фидера 3 облицованы тугоплавкими и электропроводящими материалами из жаростойкого сплава карбида кремния. В центральной части фидера 3, в его верхней части, установлены электрические нагревательные элементы 20, выполненные в виде печей сопротивления.In the feeder 3 and in the storage tank 2, through holes are provided, equipped with exhaust valves designed to release non-melted particles and refractory destruction elements (not shown). The bottom of the storage bath 2 and feeder 3 are lined with refractory and electrically conductive materials from a heat-resistant silicon carbide alloy. In the central part of the feeder 3, in its upper part, electric heating elements 20 are installed, made in the form of resistance furnaces.

В каждой переходной камере 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 установлена газовоздушная форсунка 21 с возможностью направления факела на поверхность пластины 18 и на поверхность регулируемого шибера 14.In each transition chamber 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, a gas-air nozzle 21 is installed with the possibility of directing the torch to the surface of the plate 18 and to the surface of the adjustable gate 14.

Отношение площади выработочного отверстия 11 к суммарной площади отверстий фильер питателя составляет 7,0...20,5 для разных переходных камер, а площадь отверстия каждой фильеры составляет 1,3-8,5 мм2.The ratio of the area of the working hole 11 to the total hole area of the feeder dies is 7.0 ... 20.5 for different transition chambers, and the hole area of each die is 1.3-8.5 mm 2 .

Эти соотношения обеспечивают оптимальные условия формования луковиц, из которых формируются волокна. Известно, что на объем луковиц оказывают влияние диаметр фильеры, температура фильерной пластины и напор стекломассы в сосуде. Учитывая, что горные породы, имеют узкий температурный интервал выработки, температуры расплава и температура электрообогреваемой пластины фактически одинаковы и вязкость расплава в выработочном отверстии 11 равна вязкости расплава на фильерной пластине 12, а также из-за низкой теплопрозрачности расплава горных пород толщина его слоя с однородными свойствами в плавильной ванне, в фидере 3 и в каждой переходной камере (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) и над фильерной пластиной 12 не превышает 10...30 мм, поэтому можно считать, что отношение расхода расплава через выработочное отверстие 11 к суммарному расходу через фильерную пластину 12 равно отношению площади выработочного отверстия 11 к суммарной площади отверстий фильерной пластины 12 (таблица 5).These ratios provide optimal conditions for forming the bulbs from which the fibers are formed. It is known that the die diameter, the temperature of the die plate and the pressure of the glass melt in the vessel influence the volume of the bulbs. Considering that the rocks have a narrow production temperature range, the melt temperatures and the temperature of the electrically heated plate are practically the same and the melt viscosity in the production opening 11 is equal to the melt viscosity on the die plate 12, and also due to the low thermal transparency of the rock melt, its layer thickness is uniform properties in the melting bath, in the feeder 3 and in each transition chamber (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) and above the die plate 12 does not exceed 10 ... 30 mm, therefore, we can assume that the ratio of the flow of melt through in development hole 11 to the total flow rate through the die plate 12 is equal to the ratio of the area of the development hole 11 to the total area of the holes of the die plate 12 (table 5).

Таблица 5Table 5 Площадь выработочного отверстия, Sотв, мм2,The area of the discharge orifice, S holes, mm 2, 2167021670 4180041800 3600036000 Количество фильер в питателе, штThe number of dies in the feeder, pcs 800800 12001200 20002000 Диаметр фильеры, ммDiameter of a die, mm 1,31.3 1,821.82 1,821.82 Площадь фильеры, мм2 Die area, mm 2 1,3271,327 2,6002,600 2,6002,600 Общая площадь фильер, Sобщ., мм2 The total area of the dies, S total. mm 2 1061,361061.36 3120,243120.24 5200,405200,40 Отношение, Sотв/Sобщ Attitude, S resp . S total 20,420,4 13,313.3 6,926.92

Это отношение составило от 7,0 до 20,5. В случае, если указанное отношение будет более 20,5 верхнего предела, расплав начинает с избытком поступать к фильерам, при этом не происходит образование луковиц, что нарушает стабильность процесса выработки. При переходе за нижний предел 7,0 выработочное отверстие не обеспечивает фильеры таким количеством расплава, которое необходимо для стабильного образования луковицы и стабильного истечения струи из фильеры. В результате происходит разрыв подачи расплава на выработку, колебание диаметра и отрыв капли волокна, снижается производительность установки.This ratio ranged from 7.0 to 20.5. If the indicated ratio is more than 20.5 of the upper limit, the melt begins to flow to the dies in excess, without the formation of bulbs, which violates the stability of the production process. When going beyond the lower limit of 7.0, the production opening does not provide the die with such an amount of melt that is necessary for stable bulb formation and stable outflow of the jet from the die. As a result, there is a rupture of the melt supply to the production, diameter fluctuation and separation of the fiber drop, and the productivity of the installation decreases.

В результате экспериментов удельный расход расплава через одну фильеру составил от 0,8 до 1,2 г/мин. Согласно изложенным выше положениям по механизму формования волокон объем луковицы и расход расплава через фильеру определяется площадью последней, которая составляет от 1,3 до 8,5 мм2. При площади фильеры менее 1,3 мм2 образование луковицы затруднено, ее объем недостаточен для устойчивого получения волокна, что приводит к росту удельной обрывности волокон. При площади превышающей верхний предел процесс образования луковицы переходит в процесс образования струи расплава. Это увеличивает диаметр первичного волокна, снижает его прочность на растяжение и приводит к росту обрывности. Таким образом, при выборе вышеуказанных соотношений технологических параметров выработки волокон из расплавов горных пород можно существенно снизить обрывность волокон, что определяет более высокую технологическую устойчивость и производительность процесса выработки волокон из расплавов горных пород.As a result of the experiments, the specific consumption of the melt through one die was from 0.8 to 1.2 g / min. According to the above provisions on the fiber forming mechanism, the volume of the bulb and the melt flow rate through the die is determined by the area of the latter, which is from 1.3 to 8.5 mm 2 . With a die area of less than 1.3 mm 2 , bulb formation is difficult, its volume is insufficient for stable fiber production, which leads to an increase in specific fiber breakage. When the area exceeds the upper limit, the process of bulb formation goes into the process of formation of a melt jet. This increases the diameter of the primary fiber, reduces its tensile strength and leads to an increase in breakage. Thus, when choosing the above ratios of the technological parameters of the production of fibers from rock melts, it is possible to significantly reduce the breakage of the fibers, which determines a higher technological stability and productivity of the process of producing fibers from rock melts.

Установка снабжена устройством освобождения расплава от железосодержащих примесей, которое установлено в протоке фидера 3, между накопительной ванной 2 и первым рядом переходных камер. Указанное устройство выполнено в виде источника постоянного или пульсирущего тока /не показано/, электроды 22, 23 которого установлены на входе фидера 3 и подключены к соответствующим полюсам источника тока. Один из электродов - 22, подключен к отрицательному полюсу источника тока и выполнен в виде полой трубки, верхний торец которой установлен в углублении дна фидера 3. Электрод 22 предназначен для концентрирования вокруг него восстановленного железа и вывода его через полость электрода 22 наружу. Поскольку оксиды металлов в расплаве горных пород находятся в состоянии диссоциации, то под действием пропускаемого через расплав электрического тока представляется возможным их осаждение у электрода 22, смонтированного в углублении дна фидера 3, в которое подведен по барботажной трубке 24 восстановитель (газ из ряда: природный газ, угарный газ. водород и т.д.). В результате реакции в названной зоне в углублении дна фидера 3 происходит восстановление железа. За счет восстановления железа, расплав непрерывно обедняется окислами железа и обогащаться окислами SiO2.The installation is equipped with a device for releasing the melt from iron-containing impurities, which is installed in the flow of the feeder 3, between the storage bath 2 and the first row of transition chambers. The specified device is made in the form of a constant or pulsating current source (not shown), electrodes 22, 23 of which are installed at the input of the feeder 3 and connected to the corresponding poles of the current source. One of the electrodes - 22, is connected to the negative pole of the current source and is made in the form of a hollow tube, the upper end of which is installed in the recess of the bottom of the feeder 3. The electrode 22 is designed to concentrate the reduced iron around it and bring it out through the cavity of the electrode 22 to the outside. Since the metal oxides in the rock melt are in a state of dissociation, under the influence of the electric current passed through the melt, it is possible to deposit them at the electrode 22 mounted in the recess of the bottom of the feeder 3, into which the reducing agent is supplied via a bubbler tube 24 (gas from the series: natural gas carbon monoxide, hydrogen, etc.). As a result of the reaction, in the above zone, in the recess of the bottom of the feeder 3, iron is reduced. Due to the reduction of iron, the melt is continuously depleted of iron oxides and enriched with SiO 2 oxides.

В предлагаемой конструкции установки применена ванная плавильная печь прямого нагрева 1, с фидером и выработочным отверстием. Такие печи более экономичны, производительны, легко поддаются механизации и автоматизации, в результате чего, обеспечивается возможность поддержания в них стабильной температуры по длине бассейна при постоянном составе газов над расплавом. Для отвода дымовых газов печь 1 снабжена рекуператором (не показан). В стенах печи 1 предусмотрены смотровые отверстия, отверстия для установки термопар, датчиков уровня расплава, газовых горелок (не показаны), а также карман для загрузки сырья 25. Ниже выработочного отверстия 11 установлены фильерные питатели 12, предназначенные для вытягивания через них волокон 26. Для обработки волокон 26 замасливателем, установка снабжена емкостью (не показано) с замасливателем, который подается на замасливающее устройство 27. Для сбора неиспользованного замасливателя служит емкость, снабженная насосом (не показана) для перекачки замасливателя из одной емкости в другую (не показано). В установке имеется система механизмов (не показано), предназначенных для подачи одной части волокон после замасливания на наматывающий аппарат 28, где они наматываются на бобину (не показана). Для обработки другой части волокон, вышедших из фильерного питателя 12 установка снабжена рубочной машиной (не показана), которая установлена на другом уровне, отличным от уровня установки наматывающего аппарата 28. Печь 1 для варки измельченной горной породы содержит ванну, изготовленную из огнеупорного материала с карманом для загрузки горных пород 25. В дне печи 1 имеются отверстия с барботажными соплами 17. предназначенными для интенсивного перемешивания расплава, с целью повышения его однородности по химсоставу. На дне печи 1 имеется порог 13, который предназначен для задерживания тяжелых непроплавившихся частиц, а выше порога - на выходе из печи 1 установлен заградительный брус 29, служащий для задержки грязи и гашения пены. Печь 1 снабжена средством для ее нагрева природным газом при помощи газовоздушных горелок (не показано). В установке имеется накопительная ванна 2 для усреднения расплава по температуре и химсоставу. В накопительной ванной 2 установлена мешалка 15 и барботажная система, включающую донные и боковые сопла 17. Кроме того, накопительная ванна 2 снабжена электродами 16, предназначенными для нагревания расплава прямым пропусканием тока через него. Накопительная ванна 2, через порог 13, над которым установлен регулируемый шибер 14, соединена с фидером 3.In the proposed design of the installation, a direct melting bath furnace 1 is used, with a feeder and a production opening. Such furnaces are more economical, productive, easy to mechanize and automate, as a result of which it is possible to maintain a stable temperature along the length of the pool with a constant composition of gases over the melt. To remove flue gases, the furnace 1 is equipped with a recuperator (not shown). The walls of the furnace 1 are provided with inspection openings, openings for installing thermocouples, melt level sensors, gas burners (not shown), as well as a pocket for loading raw materials 25. Spinneret feeders 12 are installed below the outlet 11 for drawing fibers 26 through them. processing fibers 26 with a sizing agent, the installation is equipped with a container (not shown) with a sizing agent that is supplied to the sizing device 27. To collect unused sizing agent, a container equipped with a pump (not shown) for rolling lubricant from one container to another (not shown). The installation has a system of mechanisms (not shown) designed to supply one part of the fibers after oiling to the winder 28, where they are wound on a bobbin (not shown). For processing another part of the fibers that emerged from the spinneret feeder 12, the installation is equipped with a chopping machine (not shown), which is installed at a different level than the installation level of the winder 28. The furnace 1 for cooking crushed rock contains a bath made of refractory material with a pocket for loading rocks 25. In the bottom of the furnace 1 there are holes with bubbling nozzles 17. designed for intensive mixing of the melt, in order to increase its uniformity in chemical composition. At the bottom of the furnace 1 there is a threshold 13, which is designed to trap heavy non-melted particles, and above the threshold, a barrier bar 29 is installed at the outlet of the furnace 1, which serves to delay dirt and extinguish the foam. The furnace 1 is equipped with a means for heating it with natural gas using gas-air burners (not shown). The installation has a storage bath 2 for averaging the melt by temperature and chemical composition. In the storage bath 2, a stirrer 15 and a bubbling system including bottom and side nozzles 17 are installed. In addition, the storage bath 2 is equipped with electrodes 16 designed for heating the melt by direct transmission of current through it. The storage bath 2, through a threshold 13, above which an adjustable gate 14 is installed, is connected to the feeder 3.

По центральному каналу фидера 3 установлены электрические нагревательные элементы 20 и газовоздушные форсунки 21. Фидер связан, через порог 13 со всеми переходными камерами.Electric heating elements 20 and gas-air nozzles 21 are installed along the central channel of the feeder 3. The feeder is connected, through a threshold 13, to all transition chambers.

На дне переходной камеры установлен порог 13, а над ним регулируемый шибер 14, к которому жестко прикреплена регулирующая (подвижная) пластина 18. Регулируемый шибер 14 установлен непосредственно перед входом в фидер 3 и все переходные камеры 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 с возможностью регулирования высоты его расположения относительно дна фидера 3 и переходных камер. Порог 13 установлен на входе во все переходные камеры 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, а сверху установлена газовоздушная форсунка 21 и вытяжное устройство 19. Под выработочным отверстием 11 каждой переходной камеры установлены фильерные питатели 12, включающие от 200 до 6000 фильер каждая. Дно переходных камер 4, 5, 6, 9 и 10 имеет наклон в сторону фильерных питателей 12, причем по разные стороны фидера 3 значение угла наклона дна различно. Над дном всех переходных камер установлены газовоздушные форсунки 21, предназначенные для подогрева расплава. Соотношения длины переходных камер (П) к ширине фидера (Ф), т.е. П/Ф=(2,0...5,5):1. Фильерные питатели 12 установлены на расстоянии Т от оси фидера 3. при этом Т=3,5Н, где Н ширина фидера. Фидер 3 и накопительная ванна 2 обеспечены патрубками для выпуска непроплавившихся частиц с элементами разрушения огнеупоров. Печь 1 подвергается воздушному охлаждению с помощью вентиляторов обдува 30, предназначенных для создания на стенках бассейна печи 1 постоянного гарнисажного слоя застывшего расплава, который сохраняет тепловые характеристики печи 1, и улучшаются условия труда обслуживающего персонала.At the bottom of the transition chamber, a threshold 13 is installed, and above it an adjustable gate 14, to which the regulating (movable) plate 18 is rigidly attached. The adjustable gate 14 is installed immediately before the entrance to the feeder 3 and all transition chambers 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 with the possibility of adjusting the height of its location relative to the bottom of the feeder 3 and the transition chambers. The threshold 13 is installed at the inlet to all the transition chambers 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and a gas nozzle 21 and an exhaust device 19 are installed on top. Under the outlet opening 11 of each transition chamber, die feeders 12 are installed, including from 200 to 6000 dies each. The bottom of the transition chambers 4, 5, 6, 9 and 10 has an inclination towards the spinneret feeders 12, and on the different sides of the feeder 3 the value of the angle of inclination of the bottom is different. Above the bottom of all the transition chambers, air-gas nozzles 21 are installed for heating the melt. The ratio of the length of the transition chambers (P) to the width of the feeder (F), i.e. P / F = (2.0 ... 5.5): 1. The die feeders 12 are mounted at a distance T from the axis of the feeder 3. wherein T = 3.5H, where N is the width of the feeder. The feeder 3 and the storage tank 2 are provided with nozzles for the release of non-melted particles with refractory destruction elements. The furnace 1 is subjected to air cooling using blowing fans 30, designed to create a constant skull layer of the solidified melt on the walls of the furnace pool 1, which preserves the thermal characteristics of the furnace 1, and the working conditions of the staff are improved.

Предлагаемая установка работает так. Предварительно в печь 1 до 1/3 высоты бассейна загружают сырье - измельченную горную породу и плотно утрамбовывают. Затем осуществляют розжиг печи и через наклонно установленный загрузочный карман 25 подают, в печь горную породу. Перемещаясь по наклонно расположенному карману 25, горная порода начинает оплавляться; используя, таким образом, лучистую энергию всего объема бассейна.The proposed installation works like this. Previously, in the furnace 1 to 1/3 of the height of the pool, the raw material is crushed rock and compacted tightly. Then carry out the ignition of the furnace and through an obliquely installed loading pocket 25 serves, in the furnace rock. Moving along an inclined pocket 25, the rock begins to melt; using, thus, the radiant energy of the entire pool.

В процессе плавки, образующиеся дымовые газы отводятся, через рекуператор. Процесс плавки осуществляют при интенсивном перемешивании расплава, с целью повышения его однородности по химсоставу. Кроме того, в условиях выработки расплава с низкой теплопрозрачностью, неоплавленные куски материала, попадая на дно печи 1 в течении длительного времени находились бы в твердом неоплавленном состоянии, что приводило бы не только к понижению производительности выработки, но также к необходимости проведения ремонтных работ, с целью удаления неоплавленного материала. Применение барботажной обработки расплава с помощью сопел 17, с узким температурным интервалом, позволяет обеспечить однородность расплава, как по вязкости, так и по химсоставу в объеме варочного бассейна. Печь 1 отапливается природным газом при помощи газовоздушных горелок (не показано). По мере плавления горных пород уровень зеркала расплава подымается выше порога 13 и поступает в накопительную ванну 2 для усреднения температуры и химсостава расплава. В это время включают в работу мешалку 15 и подачу через барботажные сопла 17 подогретого воздуха. В накопительной ванной 2 расплав подвергается термовоздействию электрическим током, пропускаемым через электроды 16. При этом добиваются незначительного перегрева расплава, относительно температуры расплава в печи, и через порог 13 и регулируемый шибер 14 расплав поступает в фидер 3. где установлено устройство для улавливания железа, куда через барботажную трубку 24 в углубление дна фидера 3 подают восстановитель. В результате неполного сгорания природного газа, образовавшийся углекислый газ с продуктами сгорания отводиться наружу, через дымовую трубу 31, а восстановленное железо концентрируется в углублении дна фидера 3, где оно разогревается электрическим током до жидкотекучего состояния и по полости электрода 22 сливается наружу из фидера 3. Фидер 3 сверху обогревают горящим газом, поступающим из газовоздушных форсунок 21 и электрическими нагревательными элементами 20, которые обеспечивают в фидере 3 поддержание температуры расплава с точностью ±0,5°С.During the smelting process, the resulting flue gases are vented through a recuperator. The melting process is carried out with vigorous stirring of the melt, in order to increase its uniformity in chemical composition. In addition, in the conditions of production of a melt with low heat transparency, unmelted pieces of material falling on the bottom of furnace 1 for a long time would be in a solid unmelted state, which would lead not only to a decrease in the productivity of the production, but also to the need for repair work, with the purpose of removing unmelted material. The use of bubbling treatment of the melt with the help of nozzles 17, with a narrow temperature range, allows to ensure the uniformity of the melt, both in viscosity and chemical composition in the volume of the cooking pool. Furnace 1 is heated with natural gas using gas burners (not shown). As rocks melt, the level of the melt mirror rises above threshold 13 and enters the storage bath 2 to average the temperature and chemical composition of the melt. At this time, the mixer 15 and the supply of heated air through the bubbler nozzles 17 are turned on. In the storage bath 2, the melt is subjected to thermal influence by an electric current passed through the electrodes 16. In this case, a slight overheating of the melt is achieved, relative to the temperature of the melt in the furnace, and through the threshold 13 and the adjustable gate 14, the melt enters the feeder 3. where the device for collecting iron through the bubbler tube 24 in the recess of the bottom of the feeder 3 serves reducing agent. As a result of incomplete combustion of natural gas, the resulting carbon dioxide with combustion products is discharged out through the chimney 31, and the reduced iron is concentrated in the recess of the bottom of the feeder 3, where it is heated by electric current to a fluid state and is drained outward from the feeder 3 through the cavity of the electrode 22. The feeder 3 is heated from above with burning gas coming from gas-air nozzles 21 and electric heating elements 20, which ensure that the melt temperature is maintained in the feeder 3 with an accuracy of ± 0.5 ° C.

Использование электрических нагревателей 20 дает возможность улучшить условия труда оператора установки. Установка заградительного бруса 29 в печи 1, способствует удалению пузырьков газа и пены. Расплав из печи 1 поступает в накопительную ванную 2, где он подвергается нагреву прямым пропусканием электрического тока с помощью электродов 16, интенсивному перемешиванию с помощью мешалки 15, и барботажу через сопла 17. Обработанный таким образом расплав поступает из накопительной ванны 2 через порог 13, регулируемый шибер 14 в фидер 3. В фидере 3 из расплава удаляют железо через полость электрода 22, устройства для удаления железа. Далее расплав, через порог 13 и регулируемый шибер 14 на выходе из фидера 3 в каждую переходную камеру направляется на выработку через выработочные отверстия 11 к фильерным питателям 12. Благодаря обогреву переходной камеры, поддерживается достигнутая ранее гомогенизация расплава, что позволяет получить волокна высокого качества и необходимого диаметра. Подогретый расплав поступает на фильерные питатели 12, из которых вытягивают волокна 26. Волокна 26 обрабатываются замасливателем, который подается из емкости, с помощью замасливающего устройства 27. Неиспользованный замасливатель собирается в емкости и с помощью насоса подается обратно на замасливающее устройство 27. Одна часть волокон 26 после замасливания подается через систему механизмов на наматывающий аппарат 28, где они наматываются на бобину. Другая часть волокон 26, вышедших из фильерных питателей подается на рубочную машину, которая установлена на другом уровне, отличном от уровня установки наматывающего аппарата.The use of electric heaters 20 makes it possible to improve the working conditions of the installation operator. The installation of the barrier bar 29 in the furnace 1, helps to remove gas bubbles and foam. The melt from the furnace 1 enters the storage bathroom 2, where it is heated by direct transmission of electric current with the help of electrodes 16, intensive stirring with the help of a mixer 15, and bubbling through the nozzles 17. The thus treated melt comes from the storage bath 2 through the threshold 13, adjustable the gate 14 into the feeder 3. In the feeder 3, iron is removed from the melt through the cavity of the electrode 22, a device for removing iron. Next, the melt, through a threshold 13 and an adjustable gate 14 at the exit of the feeder 3, is sent to each transition chamber to the production through the production openings 11 to the die feeders 12. Thanks to the heating of the transition chamber, the previously achieved melt homogenization is supported, which makes it possible to obtain high quality and necessary fibers diameter. The heated melt enters the spinneret feeders 12, from which the fibers 26 are drawn. The fibers 26 are treated with a sizing agent, which is supplied from the tank using a sizing device 27. The unused sizing agent is collected in the tank and is fed back to the sizing device 27 using a pump. One part of the fibers 26 after oiling, it is fed through a system of mechanisms to a winding apparatus 28, where they are wound on a bobbin. Another part of the fibers 26 exiting the spinneret feeders is fed to a chipper, which is installed at a different level than the installation level of the winder.

Применение предложенной установки для получения волокон из горных пород позволяет обеспечить стабильную выработку волокон из расплавов базальтов, амфиболитов, диабазов, андезитов, дацитов, риолитов и других горных пород. Полученные волокна выгодно отличаются от известных стекловолокон повышенной температуростойкостью, химической стойкостью в кислых средах, прочностными характеристиками. Однако, главное в условиях дефицита сырья и огнеупоров для выработки стекловолокон, получение неорганических волокон, становится неоценимой находкой; для получения сырья из горных пород имеется множество карьеров, стоимость сырья на несколько порядков ниже стоимости стеклошихты.The application of the proposed installation for producing fibers from rocks allows for the stable production of fibers from melts of basalts, amphibolites, diabases, andesites, dacites, rhyolites and other rocks. The obtained fibers compares favorably with the known glass fibers with increased temperature resistance, chemical resistance in acidic environments, and strength characteristics. However, the main thing in the conditions of a shortage of raw materials and refractories for the production of glass fibers, the production of inorganic fibers, becomes an invaluable find; To obtain raw materials from rocks, there are many quarries, the cost of raw materials is several orders of magnitude lower than the cost of a glass charge.

Изделия из базальтовых волокон могут быть применены для тепло- и звукоизоляции различных объектов; теплозащиты обслуживающего персонала; для фильтрации жидкостей, газов при одновременной адсорбции вредных веществ; для решения потребностей химической, нефтехимической и биохимических отраслей промышленности; в радиоэлектронике; автомобилестроении; судостроении; цементной промышленности; угледобычи, для изготовления шахтных крепей; для замены канцерогенных асбестовых изделий; и во многих других отраслях промышленности.Products made of basalt fibers can be used for heat and sound insulation of various objects; thermal protection of staff; for filtering liquids, gases while adsorbing harmful substances; to address the needs of the chemical, petrochemical and biochemical industries; in radio electronics; automotive industry; shipbuilding; cement industry; coal mining for the manufacture of shaft supports; to replace carcinogenic asbestos products; and in many other industries.

Claims (18)

1. Установка для производства непрерывных неорганических волокон из горных пород, которая содержит печь для получения расплава, соединенную с фидером, выработочное отверстие и обогреваемый питатель с фильерами, расположенный ниже выработочного отверстия, отличающаяся тем, что на выходе фидера установлена переходная камера, предназначенная для создания тонкослойного потока расплава, в корпусе которой имеется выработочное отверстие, переходная камера снабженная нагревателем, на входе в переходную камеру установлен порог, выше порога - регулируемый шибер, которые предназначены для получения потока расплава требуемой толщины и качества, а дно переходной камеры имеет наклон, направленный в сторону выработочного отверстия.1. Installation for the production of continuous inorganic fibers from rocks, which contains a melt furnace connected to the feeder, a development hole and a heated feeder with dies located below the production opening, characterized in that a transition chamber is installed at the exit of the feeder to create a thin-layer melt stream, in the case of which there is a production opening, a transition chamber equipped with a heater, a threshold is set at the entrance to the transition chamber, above the threshold - gate being adjusted, which are designed to produce a stream of melt required thickness and quality, while the bottom of the transition chamber has an inclination directed toward the discharge orifice. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена накопительной ванной, установленной между выходом печи для получения расплава и фидером, которая предназначена для получения однородного по составу и температуре расплава.2. Installation according to claim 1, characterized in that the installation is equipped with a storage bath installed between the outlet of the furnace for producing the melt and the feeder, which is designed to obtain a melt that is uniform in composition and temperature. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние Т от оси питателя с фильерами до оси фидера определено выражением Т=(0,95-5,0)Н, где Н ширина фидера.3. Installation according to claim 1, characterized in that the distance T from the axis of the feeder with the dies to the axis of the feeder is determined by the expression T = (0.95-5.0) N, where N is the width of the feeder. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка содержит две переходных камеры и, соответственно, два выработочных отверстия.4. Installation according to claim 1, characterized in that the installation contains two transition chambers and, accordingly, two development openings. 5. Установка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что переходные камеры имеют разные объемы и разные значения угла наклона дна, направленного в сторону соответствующего выработочного отверстия.5. Installation according to claims 1 to 4, characterized in that the transition chambers have different volumes and different values of the angle of inclination of the bottom directed towards the corresponding production opening. 6. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что накопительная ванна снабжена мешалкой, предназначенной для перемешивания расплава, и системой нагрева с электродами, предназначенными для нагревания расплава прямым пропусканием тока через него.6. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the storage bath is equipped with a stirrer designed to mix the melt and a heating system with electrodes designed to heat the melt by directly passing current through it. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что регулируемый шибер установлен непосредственно перед входом в переходную камеру с возможностью регулирования высоты его расположения относительно порога переходной камеры.7. Installation according to claim 1, characterized in that the adjustable gate is installed directly in front of the entrance to the transition chamber with the possibility of adjusting the height of its location relative to the threshold of the transition chamber. 8. Установка по п.1, отличающаяся тем, площадь бассейна печи, составляет 9,7-48,4 от площади переходной камеры.8. Installation according to claim 1, characterized in that the area of the furnace basin is 9.7-48.4 from the area of the transition chamber. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка обеспечена устройствами для осуществления донного и бокового барботажа.9. Installation according to claim 1, characterized in that the installation is provided with devices for carrying out bottom and side bubbling. 10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переходная камера снабжена пластиной, жестко прикрепленной к регулируемому шиберу с возможностью ее перемещения вверх-вниз вместе с регулируемым шибером, а поверхность пластины параллельна дну переходной камеры.10. Installation according to claim 1, characterized in that the transition chamber is provided with a plate rigidly attached to the adjustable gate with the possibility of its movement up and down together with the adjustable gate, and the surface of the plate is parallel to the bottom of the transition chamber. 11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переходная камера снабжена установленным в ее верхней части вытяжным устройством, соединенным с вытяжной трубой.11. Installation according to claim 1, characterized in that the transition chamber is equipped with an exhaust device installed in its upper part connected to the exhaust pipe. 12. Установка по п.1, отличающаяся тем, отношение длины переходной камеры к ширине фидера составляет (2,0-5,5):1.12. Installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the length of the transition chamber to the width of the feeder is (2.0-5.5): 1. 13. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в фидере и в накопительной ванне выполнены сквозные отверстия, снабженные выпускными вентилями, предназначенными для выпуска непроплавившихся частиц и элементов разрушения огнеупоров установки.13. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that through holes are provided in the feeder and in the storage bath, equipped with exhaust valves designed to release unmelted particles and destruction elements of the refractories of the installation. 14. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дно накопительной ванны и фидера облицованы тугоплавкими и электропроводящими материалами, например, из жаростойкого сплава карбида кремния, оксида циркония.14. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the bottom of the storage bath and feeder are lined with refractory and electrically conductive materials, for example, from a heat-resistant alloy of silicon carbide, zirconium oxide. 15. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в центральной части фидера, в его верхней части, установлены электрические нагревательные элементы.15. Installation according to claim 1, characterized in that in the Central part of the feeder, in its upper part, electric heating elements are installed. 16. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нагреватель переходной камеры выполнен в виде, по меньшей мере, одной газовой форсунки, установленной с возможностью направления факела на поверхность пластины и на поверхность регулируемого шибера.16. Installation according to claim 1, characterized in that the transition chamber heater is made in the form of at least one gas nozzle mounted with the possibility of directing the torch on the surface of the plate and on the surface of the adjustable gate. 17. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отношение площади выработочного отверстия к суммарной площади отверстий фильер питателя составляет 7,0-20,5, а площадь отверстия каждой фильеры составляет 1,3-8,5 мм2.17. The installation according to claim 1, characterized in that the ratio of the area of the working hole to the total area of the holes of the die of the feeder is 7.0-20.5, and the hole area of each die is 1.3-8.5 mm 2 . 18. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена устройством освобождения расплава от железосодержащих примесей, выполненная в виде источника постоянного или пульсирующего тока, электроды которого установлены на входе фидера, подключены к соответствующим полюсам источника тока и предназначены для пропускания тока через расплав.
Figure 00000001
18. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with a device for releasing the melt from iron impurities, made in the form of a constant or pulsating current source, the electrodes of which are installed at the input of the feeder, connected to the corresponding poles of the current source and are designed to transmit current through the melt.
Figure 00000001
RU2006140538/22U 2006-11-17 2006-11-17 INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE" RU62924U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140538/22U RU62924U1 (en) 2006-11-17 2006-11-17 INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE"

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140538/22U RU62924U1 (en) 2006-11-17 2006-11-17 INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE"

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU62924U1 true RU62924U1 (en) 2007-05-10

Family

ID=38108266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006140538/22U RU62924U1 (en) 2006-11-17 2006-11-17 INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE"

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU62924U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553662C2 (en) * 2012-08-24 2015-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Эффективные инженерные решения" Melt tapping in production of mineral cotton
RU2561070C2 (en) * 2013-10-15 2015-08-20 Владимир Климентьевич Дубовый Production of basalt fibres and equipment for their production
RU2713543C1 (en) * 2019-05-29 2020-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний "КАНЕКС" Melt supply device of rocks to centrifuge or spinneret feeders
RU2726802C1 (en) * 2016-03-02 2020-07-15 Бетайлигунген Зорг Гмбх Унд Ко. Кг Refiner of glass melting plant
RU2755292C1 (en) * 2021-03-10 2021-09-14 Акционерное общество "НПО Стеклопластик" Technological line for producing glass metallized fiber threads made from thermoplastic material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553662C2 (en) * 2012-08-24 2015-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Эффективные инженерные решения" Melt tapping in production of mineral cotton
RU2561070C2 (en) * 2013-10-15 2015-08-20 Владимир Климентьевич Дубовый Production of basalt fibres and equipment for their production
RU2726802C1 (en) * 2016-03-02 2020-07-15 Бетайлигунген Зорг Гмбх Унд Ко. Кг Refiner of glass melting plant
RU2713543C1 (en) * 2019-05-29 2020-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Группа компаний "КАНЕКС" Melt supply device of rocks to centrifuge or spinneret feeders
RU2755292C1 (en) * 2021-03-10 2021-09-14 Акционерное общество "НПО Стеклопластик" Technological line for producing glass metallized fiber threads made from thermoplastic material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10081565B2 (en) Systems and methods for making foamed glass using submerged combustion
US10392285B2 (en) Submerged combustion melters having an extended treatment zone and methods of producing molten glass
US20170008795A1 (en) Process of using a submerged combustion melter to produce hollow glass fiber or solid glass fiber having entrained bubbles, and burners and systems to make such fibers
WO2008054334A1 (en) Plant for producing inorganic fibres from 'module kibol' rocks
USRE46462E1 (en) Apparatus, systems and methods for conditioning molten glass
RU2246454C2 (en) Method and a device for melting and refining of glass mass
US8973405B2 (en) Apparatus, systems and methods for reducing foaming downstream of a submerged combustion melter producing molten glass
RU2471727C2 (en) Device and method of fusing vitrifiable materials
US11919798B2 (en) Gradient fining tank for refining foamy molten glass and a method of using the same
US10793459B2 (en) Effective discharge of exhaust from submerged combustion melters and methods
US9815726B2 (en) Apparatus, systems, and methods for pre-heating feedstock to a melter using melter exhaust
US20090235695A1 (en) Furnace with immersed burner and overhead burner
EP3323790B1 (en) Methods of feeding particulate material into submerged combustion melters
EP2925682A1 (en) Methods and systems for making well-fined glass using submerged combustion
RU62924U1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS INORGANIC FIBERS FROM ROCKS "KIBOL MODULE"
US20170096358A1 (en) Controlling foam in apparatus downstream of a melter by adjustment of alkali oxide content in the melter
CA3144764A1 (en) Selective chemical fining of small bubbles in glass
EP3162771B1 (en) Controlling foam in apparatus downstream of a melter by adjustment of alkali oxide content in the melter
NL8120425A (en)
RU2412120C1 (en) Device with feeder furnace to produce continuous basalt fibers
RU94571U1 (en) DEVICE FOR THE PRODUCTION OF BASALT CONTINUOUS FIBERS WITH A FYDER FURNACE
UA27982U (en) Mechanism for production of high silicate fibers from rocks "module kibol-s"