Способ варки минерального сырья и устройство для его осуществления

,2/.6 (088,8)В.Н. и др. Минералоели. М.: Стройиздат,(54) СПОДОВ ВАРКИ 1%НЕРАЛЬНОГО (ЫРЪЯИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ варки минеральногосырья путем загрузки минеральнойшихты в ванную печь и ее плавленые в шихтовых кучах направленнымвысокотемпературным факелом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью интенсификации процесса плавления, в зоне перегретого расплава напротив шихтовых куч создаютлокальные понижения уровня расплава путем выброса последнего квершинам шихтовых куч высоконапорными струями энергоносителя с образованием стекающей с поверхностишихтовых куч пленки расплава.120802Устройство для варки минераль- ного сырья, содержащее ванную плавильную печь с обогреваемым зеркалом расплава, загрузчик шихты, горелки для сжигания топлива, расположенные в стене напротив шихтовых куч, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификациипроцесса плавления, оно. снабжено по крайней мере . одной, расположенной на уровне зер 23кала с возможностью заглубленияв расплав, скоростной горелкой сФоркамерой для сжигания топлива, при.чем форкамера выполнена с сужениемв сторону выхода продуктов сгораниятоплива, а в устье форкамеры установлен подсоединенный к магистраписжатого воздуха кольцевой коллекторс соплами, ориентированными в сторону ванны плавильной печи.Изобретение относится к области минераловатного производства, преимущественно из многокомпонентной шихты, в частности к способам получения силикатного расплава в ванных плавильных печах, и может найти применение в промышленности строительных материалов.Целью изобретения является интенсификация процесса плавления.На фиг.1 схематически показано устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на Фиг.3 - разрез А-А на Фиг1.Способ осуществляют следующим образом.Минеральную двухкомпонентную шихту фракции 0,5-1,0 мм (соотношение легкоппавкого и тугоплавкого компонента равно 75:25 в.ч.). загружаюто. в ванную печь, разогретую до 1500 С. До образования перед завапочными окнами шихтовых куч загрузку печи шихтой ведут непрерывно, а затем - периодически, по мере выработки расплава по сигналу датчика уровнеме-. ра или от релевремени, Основание шихтовых куч расположено на дне ванны печи. Шихта плавится в первую очередь за счет тепла высокотемпературного факела, направленного на шихтовыв кучи, а также за счет тепла, излучаемого сводом, стенами и зеркалом расплава.Процесс плавления шихты начинается с образования с помощью тепла направленного высокотемпературного факела на поверхности шихтовых куч участков первичного расплава из легкоплавкого компонента, в кото".лопотоки, в которые вовлекаются непроплавленные частицы шихты, удерживающиеся там до полного их растворения. 35 Устройство для реализации предлагаемого способа содержиг ванную регенеративную плавильную печь 1, обог.реваемое зеркапо расплава 2, загрузчик 3 шихтыв виде плунжерного питателя, горелки 4 для сжигания топлива, расположенные напротив шихтовых.рых происходит постепенное эвтектическое растворение тугоплавкогокомпонента, В зоне перегретого расплава создают локальные пониженияуровня расплава путем выброса последнего с верхних слоев зеркапа расп"лава к вершинам шихтовых куч высоконапорными струями энергоносителя,откуда расплав стекает в виде тонкой пленки по поверхности куч кзеркалу расплава,При этом интенсифицируется процесс растворения тугоплавкого компонента в легкоплавком, а пылеунос пылевидных частиц в дымовой трактсокращается до минимума.Дополнительная обработка шихтыперегретым расплавом способствует активизации тепломассообмена и дальнейшей интенсификации процесса плавления.При образовании локальных понижений уровня расплава создаетсяперепад в уровнях, приводящий к тому, что образовавшуюся впадинусразу же стремится заполнить расплав, при этом в зоне выброса расплава с верхних слоев зеркала расплава у основания шихтовых куч создаются направленные замкнутые стеккуч 5 в стене 6 печи, скоростные горелки 7 с форкамерой 8, расположенные на уровне зеркала расплава с возможностью заглубления в расплав. Форкамера 8 выполнена сужающейся в сторону выхода продуктов сгорания топлива, в устье форкамеры установлен кольцевой и воздушный коллектор 9 с соплами, ориентированными в сторону ванны плавильной печи 1,присоединенный к магистрали 10 сжатого воздуха с давлением 1- 8 атм. Скорость выхода продуктов сгорания топлива из форкамеры 8 составляет 100"250 м/с. Скоростной режим горелки выбирается, исходя из конкретных технологических ,условий, таких как фракционный состав шихты, температура и вязкость расплава и т.п., а также из соображений обеспечения продуваемости форкамеры в заглубленном состоянии.При погружении горелки в расплав на всю глубину жидкого слоя (150 мм) горелка сохраняет работоспособность при скоростях выпета факела не менее 250 м/с. При скоростях выше 250 мыс возникают затруднения с выбросом расплава к вершинам шихтовых куч, так как расплав становится чрезмерно мелкодисперсным, а выброс расппава неорганизованным, расплав помимо шихтовых куч попадает также на свод и стены печи, а капельный унос с дымовыми газами приводит к зашпаковыванию регенератора. М Работа. скоростной горелки 7 может осуществляться в одном .из трех режимов: устье форкамеры расположено над поверхностью зеркала расплава; устье форкамеры частично заглублено в расплав; устье форкамеры полностью заглубпено и находится под расплавом. При этом ось форкамеры может быть как параллельна зеркалу расплава, так и располагаться под некоторым углом к нему.На случай аварийного останова печи и предотвращения заливания форкамеры,8 в ее устье предусмотрен кольцевой врздушный коллектор 9 с соплами, обращенными в сторону ванны печи, присоединенный к магистрали сжатого воздуха (или к баллонам) с давлением 1-8 атм. Коллектор 9 может также выполнять роль вспомогательного разбрыэгивателя при1208023 4 Основания шихтовых куч расположены на поду печи и омываются на уровне зеркала жидким перегретым расплавом ( 1450 С), причем в местах контакта с расплавом шихтовые кучи быстро выплавляются и образуют ниши, которые периодически обрушиваются и распределяются по зеркалу расплава.Для предотвращения выноса непроппавленных частиц в выработочный проток 35под основными горелками напротившихтовых куч 5 в стене 6 печи науровне зеркапа установлены скоростные горелки 7 с форкамерой 8, заглуб-, 40ленной на 100 мм в расплав, что способствует созданию локальных понижений уровня расплава путем выбро"са последнего к вершинам шихтовыхкуч высоконапорными струями энергоносителя (газового факела с темпе оратурой 1600-1700 С при скоростивылета струи " 150 м/с).При выбросе расплава начальноепонижение уровня зеркапа расплава достигает глубины 110-120 мм,причем первоначально выбрасываетсявесь распяав как, перегретый с поверхностных слоев, так и более холодный с придонных слоев. Образовавшуюся впадину сразу же заполняет 55 перегретый расплав с поверхностных слоев соседних участков, поэтому следующий выброс содержит только перегретый расплав. 5 1 О 15 20 25 вязких расплавах или форсировании режима.Устройство работает следующим образом.Минеральная двухкомпонентная шихта из смеси габбро-долерита (703) и доломита (ЗОБ), фракции 1- 2 мм, загружается плунжерными питателями 3 в ванную плавильную печь с площадью зеркала расплавам ,2 выведенную на рабочий режим (температура под сводом 1500 ф С) и заполненную на глубину 50 мм жидким расплавой. Загрузка ведется непрерывно для образования перед завалочными окнами шихтовых куч, являющихся основой получения расплава и, одновременно, предохраняющих плунжерные питатели 3 от перегрева со стороны плавильного пространства печи. Далее загрузка осуществляется периодически по мере выработки расплава по сигналу датчика уровнемера или от реле времени.1208023 Размер фракций, мм Пар аме тры 0,25-1,0 1,0-2,5 2,5-5,0 5,0-10,0 Время плавления, мин 14 20 28 Фиг,8 5 6форкамера 8 осуществляет выброс На стороне загрузки печи стена непрерывно. Однако можно организо- ванны может быть снабжена защитным вать работу форкамеры в импульсном поясом из жаростойкой стали, предох режиме с помощью воздушного коллек- раняющим огнеупорную кладку от тора 9, подсоединенного к компрес-Разъедания расплавом и способствусорной магистрали устройством. ющим перегреву попадающего на него При работе в импульсном режиме ско- р аспл ав а.ростная горелка 7 переводится на менее форсированный режим и скорость Применение данных технических вылета газов должна быть такой, 10 решений способствует интенсификачтобы предотвратить залив расплава ции процесса получения расплава, в форкамеру 8 в промежутке междучто позволяет использовать пыле- импульсами, Давление воздуха реду- видную щихту с малой влажностью. цируется с учетом заглубления, дис- Зто в известных технических решеперсности шихты, вязкости расп- , 15 ниях не осуществимо из-за значи- лава, а также дальности выброса тельного уноса с дымовыми газами, струи и живого сечения сопел в кол- Кроме того, при этом сокращает- .лекторе. ся время плавления, что видно изПри достаточном перегреве следующей таблицы (плавка прорасплава выброс последнего к вер-, 20 водилась на лабораторной криптошинам шихтовых куч может осуществля ловой печи при 1400 С, Навеска ся толькос помощьювоздушного коллек г. Состав шихты: габбро-доле- тора, работающего внепрерывном Режиме. Рит 707; доломит 307).1Влияние гранулометрического состава шихтына время плавления образцов