RU2175955C2 - Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock - Google Patents
Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175955C2 RU2175955C2 RU99126527/03A RU99126527A RU2175955C2 RU 2175955 C2 RU2175955 C2 RU 2175955C2 RU 99126527/03 A RU99126527/03 A RU 99126527/03A RU 99126527 A RU99126527 A RU 99126527A RU 2175955 C2 RU2175955 C2 RU 2175955C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- temperature
- fibers
- melting
- cooled
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
Description
Использование: для производства минеральной и огнеупорной ваты и волокон, используемых при изготовлении теплоизоляционных, звукоизоляционных и фильтрующих изделий, применяемых в нефтехимической, металлургической, энергетической и строительной отраслях, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве. Сущность изобретения: способ получения супертонких волокон из магматических горных пород осуществляется путем подогрева исходного сырья в бункере-дозаторе конвективным теплом и лучистой энергией, исходящих с поверхности расплава, до температуры 150±50oC подачи и расплавления исходного сырья в индукционной печи с охлаждаемым тиглем; тепловой подготовки расплава, включающей местный перегрев 30-50% объема расплава в зоне плавления на 400-1000oC относительно температуры верхнего предела кристаллизации, для получения режима турбулентного потока расплава в зоне плавления, предварительное охлаждение расплава в зоне выработки при прохождении расплава через водоохлаждаемый канал, слив расплава в копильник (причем копильник конструктивно выполнен совместно с раздувочной головкой), где температуру расплава снижают до температуры, превышающей на 100-300oC температуру верхнего предела кристаллизации, при которой вязкость расплава становится оптимальной для получения волокон из данного сырья (например, для базальта - 1370±50oC, для габбро - 1450±50oC); раздува струи расплава в волокна сжатым воздухом с температурой 170-220oC при давлении 0,4-0,65 МПа.Usage: for the production of mineral and refractory wool and fibers used in the manufacture of heat-insulating, sound-insulating and filtering products used in the petrochemical, metallurgical, energy and construction industries, as well as in housing and communal services. The inventive method for producing superthin fibers from igneous rocks is carried out by heating the feedstock in the hopper with convective heat and radiant energy from the surface of the melt to a temperature of 150 ± 50 o C supply and melting of the feedstock in an induction furnace with a cooled crucible; thermal preparation of the melt, including local overheating of 30-50% of the volume of the melt in the melting zone at 400-1000 o C relative to the temperature of the upper crystallization limit, to obtain a turbulent melt flow in the melting zone, preliminary cooling of the melt in the production zone when the melt passes through a water-cooled channel , the melt flow into the forehearth (which forehearth is structured together with razduvochnoy head), wherein the melt temperature is lowered to a temperature exceeding at 100-300 o C top temperature pre crystallization, in which the melt viscosity becomes optimal for obtaining fibers from this raw material (for example, for basalt - 1370 ± 50 o C, for gabbro - 1450 ± 50 o C); blowing the melt jet into fibers with compressed air with a temperature of 170-220 o C at a pressure of 0.4-0.65 MPa.
Устройство для получения супертонких волокон из магматических горных пород содержит индукционную печь, состоящую из металлического охлаждаемого тигля 1 и индуктора 2; бункер-дозатор, состоящий из металлической емкости 3 и механизма подачи сырья 4; копильник 5 с переливным каналом 6; раздувочную головку 7 конструктивно совмещенную с копильником. Тигель имеет водоохлаждаемый канал 8 для выдачи расплава и перегородку 9, разделяющую тигель на сообщающиеся зону плавления и зону выработки. A device for producing superthin fibers from igneous rocks contains an induction furnace consisting of a cooled metal crucible 1 and an
Описание изобретения
Изобретение относится к производству минеральной и огнеупорной ваты и волокон из магматических горных пород типа диабаз, базальт, габбро и пр. и может быть использовано для производства теплоизоляционных, звукоизоляционных и фильтрующих изделий, применяемых в нефтехимической, металлургической, энергетической и строительной отраслях, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве.Description of the invention
The invention relates to the production of mineral and refractory wool and fibers from igneous rocks such as diabase, basalt, gabbro, etc., and can be used for the production of heat-insulating, sound-insulating and filtering products used in the petrochemical, metallurgical, energy and construction industries, as well as in housing and communal services.
Известен способ получения минерального волокна из силикатного расплава (1), заключающийся в плавлении, в вагранке исходного сырья, состоящего из минеральной части и кокса, гомогенизации расплава, выпуске расплава в копильник и выдаче расплава в средство волокнообразования с последующим получением минеральной ваты. A known method of producing mineral fiber from a silicate melt (1), which consists in melting, in a cupola of the feedstock, consisting of a mineral part and coke, homogenizing the melt, releasing the melt into a piggy bank and releasing the melt into a fiberizing agent, followed by production of mineral wool.
Устройство для реализации способа состоит из вагранки, имеющей футерованную шахту, ватержакет, фурмы и летку, копильника, загрузочного механизма и средства волокнообразования (1). A device for implementing the method consists of a cupola having a lined shaft, a water jacket, tuyeres and a notch, a piggy bank, a loading mechanism and a fiber forming means (1).
Недостатки способа заключаются в том, что получаемый в вагранке расплав имеет нестабильность характеристик из-за невозможности точного управления процессом плавки сырья. В результате минеральное волокно получается низкого качества. The disadvantages of the method are that the melt obtained in the cupola has instability of characteristics due to the impossibility of precise control of the melting process of raw materials. As a result, mineral fiber is of poor quality.
Известен способ получения стеклянного волокна с применением специальных стекловаренных сосудов (2). Способ заключается в плавлении стекла, тепловой подготовке расплава путем разделения потока расплава на центральный и периферийный потоки, дополнительном подогреве периферийного потока и смешивании потоков с последующей выдачей расплава в средство волокнообразования. A known method of producing glass fiber using special glass vessels (2). The method consists in melting glass, heat preparing the melt by dividing the melt stream into central and peripheral streams, additionally heating the peripheral stream and mixing the streams, followed by the release of the melt into a fiberizing agent.
Способ реализуется на специальных фильерных стеклоплавильных сосудах, имеющих периферийные плавильные камеры, которые снабжены дополнительными подогревателями (2). The method is implemented on special spinneret glass-melting vessels having peripheral melting chambers, which are equipped with additional heaters (2).
Недостатком способа является невысокая скорость плавления сырья и недостаточная гомогенизация расплава в плавильной зоне, вызванная невозможностью значительного перегрева расплава в стеклоплавильном сосуде. Повышения производительности и улучшения гомогенизации расплава достигают за счет увеличения времени нахождения расплава в плавильном сосуде, т.е. за счет увеличения массогабаритных характеристик устройства. The disadvantage of this method is the low melting rate of raw materials and insufficient homogenization of the melt in the melting zone, caused by the inability to significantly overheat the melt in the glass melting vessel. Improving the productivity and improving the homogenization of the melt is achieved by increasing the residence time of the melt in the melting vessel, i.e. due to the increase in weight and size characteristics of the device.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения супертонких базальтовых волокон по патенту N 2105734, кл. C 03 B 37/06, взятый за прототип. Способ включает в себя плавление сырья в индукционной печи и формирование волокон раздувом вертикальной струи расплава струей энергоносителя в раздувочной головке, при этом температуру расплава струи, перед подачей в раздувочную головку, охлаждают до 1460-1500oC путем подачи расплава на чугунный лоток, установленный перед раздувочной головкой.Closest to the proposed is a method for producing superthin basalt fibers according to patent N 2105734, class. C 03 B 37/06, taken as a prototype. The method includes melting raw materials in an induction furnace and forming fibers by blowing a vertical melt jet with an energy carrier jet in the blowing head, wherein the temperature of the melt jet, before being fed to the blowing head, is cooled to 1460-1500 o C by feeding the melt onto a cast iron tray installed in front of blowing head.
Недостатками данного способа являются: низкая производительность изготовления ваты, связанная с поступлением в печь холодного исходного сырья; систематическое "запечатывание" входного отверстия раздувочной головки "настылями", образующимися на нижней кромке лотка и срывающимися по мере нарастания; получение волокна с большими внутренними напряжениями, появляющимися при резком охлаждении струи расплава холодным сжатым воздухом. The disadvantages of this method are: low production capacity of cotton wool associated with the receipt of cold feedstock into the furnace; systematic "sealing" of the inlet of the blowing head with "crusts" formed on the lower edge of the tray and tearing off as they increase; obtaining fibers with high internal stresses that appear during abrupt cooling of the melt jet by cold compressed air.
Задачей изобретения является разработка способа получения качественных супертонких волокон с минимальными внутренними напряжениями из магматических горных пород при достижении высокой производительности изготовления волокон путем интенсификации процесса плавления, снижения тепловых потерь и повышения эффективности работы устройства за счет предотвращения забивания входного отверстия раздувочной головки застывшим расплавом, "настылями". The objective of the invention is to develop a method for producing high-quality superthin fibers with minimal internal stresses from igneous rocks while achieving high fiber manufacturing productivity by intensifying the melting process, reducing heat loss and increasing the efficiency of the device by preventing clogging of the inlet of the blowing head with a solidified melt, "nastily" .
Задача решается предлагаемым способом. Он включает подогрев исходного сырья в бункере-дозаторе, плавление сырья в индукционной печи с охлаждаемым тиглем, тепловую подготовку расплава путем его перегрева в зоне плавления, предварительного охлаждения в зоне выработки и дальнейшего охлаждения в копильнике с переливным каналом, раздув струи расплава в волокна сжатым воздухом, при этом подогрев исходного сырья в бункере-дозаторе производится до температуры 150±50oC конвективным теплом и лучистой энергией от поверхности расплава, тепловую подготовку расплава в зоне плавления ведут в режиме турбулентного потока расплава, а предварительное охлаждение в зоне выработки производится за счет прохождения расплава через водоохлаждаемый канал, охлаждение расплава в копильнике производится до температуры, превышающей на 100-300oC температуру верхнего предела кристаллизации за счет регулирования (увеличение/уменьшение) длительности процесса передачи тепла от расплава к копильнику и в окружающую среду, что достигается изменением расстояния между точкой поступления расплава в копильник и сливным торцом переливного канала копильника (величина А, фиг. 1) и изменением угла наклона оси копильника относительно вертикальной оси (угол α фиг. 1), раздув струи расплава ведут в раздувочной головке, которая конструктивно выполнена совместно с копильником, сжатым воздухом с температурой 170-220oC избыточным давлением 0,4-0,65 МПа.The problem is solved by the proposed method. It includes heating the feedstock in a metering hopper, melting the feedstock in an induction furnace with a cooled crucible, heat treating the melt by overheating it in the melting zone, pre-cooling it in the production zone and further cooling it in a piggy bank with an overflow channel, blowing the melt jet into fibers with compressed air , while the feedstock is heated in the hopper-metering unit to a temperature of 150 ± 50 o C convective heat and radiant energy from the surface of the melt, the heat treatment of the melt in the melting zone is t in the turbulent melt flow mode, and preliminary cooling in the production zone is carried out by passing the melt through a water-cooled channel, the melt in the piggy bank is cooled to a temperature exceeding the temperature of the upper crystallization limit by 100-300 o C due to the regulation (increase / decrease) of the duration the process of heat transfer from the melt to the piggy bank and to the environment, which is achieved by changing the distance between the point of melt entry into the piggy bank and the drain end of the overflow channel piggy bank (value A, Fig. 1) and by changing the angle of inclination of the axis of the piggy bank relative to the vertical axis (angle α of FIG. 1), the melt jet is blown in the blowing head, which is structurally made together with the piggy bank, compressed air with a temperature of 170-220 o C overpressure of 0.4-0 , 65 MPa.
Турбулентного потока расплава добиваются путем тепловой подготовки расплава, перегревая 30-50% объема расплава в зоне плавления на 400-1000oC относительно температуры верхнего предела кристаллизации расплава.A turbulent melt flow is achieved by thermal preparation of the melt by overheating 30-50% of the melt volume in the melting zone at 400-1000 o C relative to the temperature of the upper limit of melt crystallization.
Предложенный способ получения супертонких волокон отличается от способа, описанного в прототипе, тем, что исходное сырье предварительно подогревают в бункере-дозаторе конвективным теплом и лучистой энергией, исходящих с поверхности расплава, до температуры 150±50oC; проводят тепловую подготовку расплава путем местного перегрева 30-50% объема расплава в зоне плавления на 400-1000oC относительно температуры верхнего предела кристаллизации для получения режима турбулентного потока расплава в зоне плавления, предварительного охлаждения расплава в зоне выработки при прохождении расплава через водоохлаждаемый канал, слива расплава в копильник с переливным каналом (причем копильник конструктивно выполнен совместно с раздувочной головкой), где расплав охлаждают до температуры, превышающей на 100-300oC температуру верхнего предела кристаллизации; раздув расплава в волокна ведут сжатым воздухом с температурой 170-220oC при давлении 0,4-0,65 МПа.The proposed method for producing superthin fibers differs from the method described in the prototype in that the feedstock is preheated in the bunker with convective heat and radiant energy from the surface of the melt to a temperature of 150 ± 50 o C; conduct heat preparation of the melt by local overheating of 30-50% of the melt volume in the melting zone at 400-1000 o C relative to the temperature of the upper crystallization limit to obtain a turbulent melt flow in the melting zone, preliminary cooling of the melt in the production zone when the melt passes through a water-cooled channel, discharging the melt in the forehearth to the overflow channel (which forehearth is structured together with the head razduvochnoy) where the melt is cooled to a temperature exceeding at 100-300 o C tempera upper crystallization limit uru; the melt is blown into fibers by compressed air with a temperature of 170-220 o C at a pressure of 0.4-0.65 MPa.
Устройство для осуществления данного способа работает следующим образом. Исходное сырье подогревается в бункере-дозаторе 3 конвективным теплом и лучистой энергией, исходящими с зеркала расплава, до температуры 150±50oC, затем с помощью дозирующего механизма 4 сырье подается в зону плавления индукционной печи, где создают условия для интенсивного плавления и гомогенизации расплава под воздействием турбулентных потоков. В зоне плавления в результате перегрева расплава осуществляется интенсивная теплопередача к слою сырья на зеркале расплава, а под действием турбулентных потоков происходит интенсивный перенос расплавляемого сырья в объем расплава.A device for implementing this method works as follows. The feedstock is heated in the bunker-dispenser 3 with convective heat and radiant energy emanating from the melt mirror to a temperature of 150 ± 50 o C, then using the metering mechanism 4, the feedstock is fed into the melting zone of the induction furnace, where conditions are created for intensive melting and homogenization of the melt under the influence of turbulent flows. In the melting zone as a result of overheating of the melt, intense heat transfer to the layer of raw materials on the melt mirror is carried out, and under the influence of turbulent flows, the molten raw materials are intensively transferred to the melt volume.
Возникновение турбулентного потока расплава происходит при перегреве расплава не менее чем на 400oC относительно верхнего предела кристаллизации расплава. При таком перегреве расплав находится в истинно жидком состоянии, а концентрация электромагнитного поля индуктора 2 на периферии зоны плавления создает местный перегрев части объема расплава, что приводит к появлению сильных конвективных потоков расплава. К тому же, взаимодействие индуцированных в расплаве токов с электромагнитным полем индуктора вызывает электромагнитное перемешивание расплава, воздействующее тем сильнее, чем выше электропроводность расплава, т.е. чем выше перегрев расплава.The emergence of a turbulent melt flow occurs when the melt overheats at least 400 o C relative to the upper limit of crystallization of the melt. With such overheating, the melt is in a truly liquid state, and the concentration of the electromagnetic field of
Значительный перегрев расплава и турбулентность его потоков обеспечивают интенсивное осветление расплава, освобождение расплава от центров кристаллизации, высокую степень гомогенизации. Significant overheating of the melt and the turbulence of its flows provide intensive clarification of the melt, the release of the melt from crystallization centers, and a high degree of homogenization.
Из экспериментальных наблюдений было установлено. Если объем перегретого расплава составляет более половины объема зоны плавления, то режим турбулентного потока расплава прекращается и происходит общее повышение температуры расплава, а если объем перегретого расплава составляет менее 25% объема зоны плавления, то тепловыделения недостаточно для поддержания расплава во всем объеме зоны плавления, в центральной части зоны возможно непроплавление исходного сырья, возникновение центров кристаллизации в расплаве, его негомогенность, что приводит к увеличению количества неволокнистых включений в процессе волокнообразования. From experimental observations it was found. If the volume of the superheated melt is more than half the volume of the melting zone, then the mode of turbulent melt flow ceases and the overall temperature of the melt increases, and if the volume of superheated melt is less than 25% of the volume of the melting zone, heat generation is insufficient to maintain the melt in the entire volume of the melting zone, the central part of the zone may not melt the feedstock, the formation of crystallization centers in the melt, its inhomogeneity, which leads to an increase in the number of non-fibrous so me in the process of fiber formation.
Перегретый и гомогенизированный расплав поступает в зону выработки под воздействием массопереноса, вызываемого истечением расплава из печи. В зоне выработки расплав подвергают предварительному охлаждению увеличением теплоотдачи в стенки тигля 1, перегородки 9 и водоохлаждаемого канала 8. Уменьшение температуры расплава в выработочной зоне приводит к уменьшению электропроводности расплава, что устраняет условие возникновения турбулентного потока расплава в зоне. Overheated and homogenized melt enters the production zone under the influence of mass transfer caused by the outflow of the melt from the furnace. In the production zone, the melt is subjected to preliminary cooling by increasing heat transfer to the walls of the crucible 1, the baffle 9, and the water-cooled
Из печи расплав через водоохлаждаемый канал 8 сливается в копильник 5 с переливным каналом 6, где производят дальнейшее охлаждение расплава до температуры, превышающей на 100-300oC температуру верхнего предела кристаллизации, при которой вязкость расплава становится оптимальной для получения волокон из данного сырья.From the furnace, the melt through a water-cooled
Расплав необходимой температуры получают путем регулирования (увеличение/уменьшение) длительности процесса передачи тепла от расплава к копильнику и в окружающую среду, что достигается изменением расстояния между точкой поступления расплава в копильник и сливным торцом переливного канала копильника (величина А, чертеж) и изменением угла наклона оси копильника относительно вертикальной оси (угол α, чертеж). The melt of the required temperature is obtained by regulating (increasing / decreasing) the duration of the process of heat transfer from the melt to the piggy bank and to the environment, which is achieved by changing the distance between the melt entry point into the piggy bank and the drain end of the piggy bank overflow channel (value A, drawing) and changing the angle of inclination the axis of the piggy bank relative to the vertical axis (angle α, drawing).
Изменение расстояния А производится механическим перемещением копильника (совмещенного с раздувочной головкой) относительно струи расплава, истекающей из печи. The change in distance A is made by mechanical movement of the piggy bank (combined with the blowing head) relative to the melt stream flowing out of the furnace.
Изменение угла наклона оси копильника (α) производится поворотом копильника вокруг горизонтальной оси. The angle of inclination of the axis of the piggy bank (α) is changed by turning the piggy bank around the horizontal axis.
Температура расплава, выдаваемого в раздувочную головку, фиксируется оптическим пирометром типа "Проминь". The temperature of the melt discharged into the blowing head is recorded with an optical Promin type pyrometer.
Раздув струи расплава ведут в раздувочной головке 7, которая конструктивно выполнена совместно с копильником, сжатым воздухом с избыточным давлением 0,4-0,65 МПа и температурой 170-220oC.The melt blown is carried out in the blowing head 7, which is structurally made in conjunction with the money box, compressed air with an excess pressure of 0.4-0.65 MPa and a temperature of 170-220 o C.
Полученное при раздуве волокно осаждается в камере волокноосаждения на сетку отводного конвейера (не показан) путем создания разряжения под сеткой конвейера. The fiber obtained by blowing is deposited in the fiber deposition chamber onto a mesh conveyor mesh (not shown) by creating a vacuum under the conveyor mesh.
Для более ясного понимания работы устройства приводится дополнительный чертеж (фиг.2) и пояснение к нему. For a clearer understanding of the operation of the device provides an additional drawing (figure 2) and an explanation to it.
Индукционные печи для плавки горных пород имеют высокие рабочие частоты тока, поэтому реактивное сопротивление рассеивания воздушного зазора между индуктором и тиглем составляет значительную часть сопротивления индуктора и пропорционально площади сечения зазора, следовательно, обратно пропорционально коэффициенту заполнения окна индуктора. Уменьшение коэффициента заполнения индуктора в зоне выработки приводит к уменьшению напряженности магнитного поля, т. е. к уменьшению джоулевой теплоты в выработочной зоне. В устройстве с коэффициентом заполнения индуктора в зоне выработки в 3 раза меньшим, чем в зоне плавления, обеспечивается снижение напряженности магнитного поля в зоне выработки до 90%. В зависимости от мощности генератора устройство изготавливается с коэффициентом заполнения окна индуктора в зоне выработки, в 1,5-3 раза меньшим, чем в зоне плавления. Induction furnaces for melting rocks have high current frequencies, therefore, the reactance of dispersion of the air gap between the inductor and the crucible is a significant part of the resistance of the inductor and is proportional to the cross-sectional area of the gap, therefore, is inversely proportional to the fill factor of the inductor window. A decrease in the fill factor of the inductor in the production zone leads to a decrease in the magnetic field strength, i.e., to a decrease in the Joule heat in the production zone. In a device with an inductor fill factor in the working zone of 3 times less than in the melting zone, a decrease in the magnetic field strength in the working zone of up to 90% is ensured. Depending on the power of the generator, the device is manufactured with a fill factor of the inductor window in the production zone, 1.5-3 times less than in the melting zone.
Устройство для реализации способа отличается от описанного в прототипе тем, что бункер для исходного сырья с дозирующим механизмом располагают непосредственно над индукционной печью, что позволяет производить подогрев исходного сырья конвективным теплом и лучистой энергией, исходящих с поверхности расплава, а приспособление для снижения температуры расплава изготавливают в виде копильника с переливным каналом, который конструктивно выполнен совместно с раздувочной головкой, что позволяет выдавать на переработку расплав, необходимой температуры и вязкости, и устранить образование "настылей". A device for implementing the method differs from that described in the prototype in that the hopper for the feedstock with a metering mechanism is located directly above the induction furnace, which allows heating the feedstock with convective heat and radiant energy coming from the surface of the melt, and the device for lowering the temperature of the melt is made in in the form of a piggy bank with an overflow channel, which is structurally made in conjunction with the blowing head, which allows the melt to be recycled second temperature and viscosity, and eliminate the formation of "skulls".
Предлагаемый способ позволяет улучшить качество минеральных волокон и минеральной ваты, уменьшив внутренние напряжения в волокнах, повысить производительность процесса плавления и гомогенизации расплавов, увеличить выход качественной продукции, снизить тепловые потери и устранить образование "настылей" в процессе производства. The proposed method allows to improve the quality of mineral fibers and mineral wool, reducing internal stresses in the fibers, increasing the productivity of the process of melting and homogenization of the melts, increasing the yield of high-quality products, reducing heat loss and eliminating the formation of "crusts" in the production process.
При всем многообразии способов получения супертонких волокон способ с такой совокупностью режимов неизвестен, это свидетельствует о решении задачи изобретения и наличии новизны заявленного технического решения. With all the variety of methods for producing superthin fibers, a method with such a combination of modes is unknown, this indicates a solution to the problem of the invention and the novelty of the claimed technical solution.
При реализации заявленных способа и устройства появляется возможность получения высококачественных супертонких волокон из магматических горных пород и других природных минеральных пород или синтетических смесей тугоплавких окислов и одновременно сделать процесс их получения высокопроизводительным. Увеличивая мощность источника питания индукционной печи и объем печи, а также изменяя конструкцию индукционной печи и раздувочной головки, можно дополнительно увеличивать выход качественной продукции. When implementing the claimed method and device, it becomes possible to obtain high-quality superthin fibers from igneous rocks and other natural mineral rocks or synthetic mixtures of refractory oxides and at the same time make the process of their production highly productive. By increasing the capacity of the power source of the induction furnace and the volume of the furnace, as well as changing the design of the induction furnace and the blowing head, you can further increase the yield of quality products.
Осуществление вышезаявленного способа не вызовет затруднений на предлагаемом устройстве, которое сравнительно легко изготовить из стандартных материалов с применением известных технологических приемов. Необходимость в использовании высокопроизводительного способа для получения качественных минеральных волокон и минеральной ваты не вызывает сомнений, а значит предложение обладает промышленной применимостью. The implementation of the above method will not cause difficulties on the proposed device, which is relatively easy to make from standard materials using well-known technological methods. The need to use a high-performance method for producing high-quality mineral fibers and mineral wool is not in doubt, which means the proposal has industrial applicability.
Пример. Получение минерального волокна из магматической горной породы габбро Малетинского месторождения Алтайского края. Температура верхнего предела кристаллизации для данной породы 1250oC.Example. Obtaining mineral fiber from igneous rock gabbro Maletynsky deposits of the Altai Territory. The temperature of the upper crystallization limit for this rock 1250 o C.
Измельченное до фракции не более 8 мм исходное сырье засыпают в металлическую емкость бункера-дозатора, расположенного непосредственно над индукционной печью, откуда оно ссыпается на тарелку дозирующего механизма. Подогрев сырья начинается в металлической емкости (приблизительно до 60oC) за счет теплопередачи от стенок емкости и заканчивается на тарелке дозирующего механизма (при температуре около 120oC). Подогрев осуществляется конвективным теплом и лучистой энергией, исходящих с поверхности расплава.The feedstock, crushed to a fraction of not more than 8 mm, is poured into the metal container of the metering hopper located directly above the induction furnace, from where it is poured onto the plate of the metering mechanism. The heating of the raw materials begins in a metal container (up to approximately 60 o C) due to heat transfer from the walls of the tank and ends on a plate of the metering mechanism (at a temperature of about 120 o C). Heated by convective heat and radiant energy emanating from the surface of the melt.
Тарелка дозатора, медленно вращаясь, подает сырье в тигель индукционной печи, рассыпая его по периметру зоны плавления, так как там создается наибольший перегрев расплава. В зависимости от исходного сырья и мощности источника питания, применяемого для работы устройства, подача сырья производится со скоростью от 20-40 кг/ч (при использовании генератора мощностью 60 кВт) до 250-300 кг/ч (при использовании генератора мощностью 500 кВт). The dispenser plate, slowly rotating, feeds the raw material into the crucible of the induction furnace, scattering it along the perimeter of the melting zone, since the largest overheating of the melt is created there. Depending on the feedstock and the power of the power source used to operate the device, the feed is produced at a speed of 20-40 kg / h (when using a generator with a power of 60 kW) to 250-300 kg / h (when using a generator with a power of 500 kW) .
В зоне плавления с помощью электромагнитного поля создают условия для интенсивного плавления и гомогенизации расплава под воздействием турбулентных потоков. В результате перегрева около 40% объема расплава до температуры порядка 2100oC осуществляется интенсивная теплопередача к слою сырья на зеркале расплава, а под действием турбулентных потоков происходит интенсивный перенос расплавляемого сырья в объем расплава. Температуру измеряли оптическим пирометром типа "Проминь" в плавильной зоне при полном расплавлении сырья на зеркале ванны расплава, при этом на зеркале можно видеть картину конвективных потоков.In the melting zone using an electromagnetic field, conditions are created for intensive melting and homogenization of the melt under the influence of turbulent flows. As a result of overheating of about 40% of the melt volume to a temperature of about 2100 o C, intense heat transfer to the layer of raw materials on the melt mirror occurs, and under the influence of turbulent flows, the molten raw material is intensively transferred to the melt volume. The temperature was measured with a Promin type optical pyrometer in the melting zone with complete melting of the raw materials on the mirror of the melt bath, and a picture of convective flows can be seen on the mirror.
Зона плавления от зоны выработки отделена металлической водоохлаждаемой перегородкой. В зоне выработки расплав предварительно охлаждался до температуры 1700±50oC. Охлаждение расплава осуществлялось за счет неполной компенсации тепловых потерь с зеркала расплава зоны выработки и теплоотдачи в водоохлаждаемые стенки и дно канала и перегородку. Это достигалось уменьшением напряженности магнитного поля индуктора в зоне выработки на 55% по сравнению с зоной плавления путем уменьшения коэффициента заполнения окна индуктора в выработочной зоне по сравнению с зоной плавления. Непрерывность выработки расплава достигалась за счет слива его через водоохлаждаемый канал в копильник с переливным каналом, где расплав охлаждался до температуры 1400±30oC.The melting zone from the production zone is separated by a metal water-cooled partition. In the production zone, the melt was pre-cooled to a temperature of 1700 ± 50 o C. The melt was cooled by incomplete compensation of heat loss from the melt mirror of the production and heat transfer zone to the water-cooled walls and channel bottom and the partition. This was achieved by reducing the magnetic field strength of the inductor in the production zone by 55% compared to the melting zone by reducing the fill factor of the inductor window in the working zone compared to the melting zone. The continuity of the production of the melt was achieved by pouring it through a water-cooled channel into a piggy bank with an overflow channel, where the melt was cooled to a temperature of 1400 ± 30 o C.
Из копильника по переливному каналу расплав подавался в раздувочную головку, которая конструктивно выполнена совместно с копильником, где на струю расплава воздействовали струей сжатого воздуха с избыточным давлением 0,5 МПа температурой порядка 180oC.From the piggy bank through the overflow channel, the melt was fed into the blowing head, which is structurally made together with the piggy bank, where the melt stream was exposed to a compressed air stream with an excess pressure of 0.5 MPa at a temperature of about 180 o C.
Полученное при раздуве волокно осаждали в камере волокноосаждения на сетку отводного конвейера путем создания разрежения под сеткой конвейера. The fiber obtained by blowing was deposited in the fiber deposition chamber onto the mesh of the discharge conveyor by creating a vacuum under the mesh of the conveyor.
На основании опытных данных оптимальная температура расплава для выработки волокна из габбро Малетинского месторождения составляет 1390-1440oC.Based on the experimental data, the optimum melt temperature for producing fiber from the gabbro of the Maletinskoe deposit is 1390-1440 o C.
В результате реализации описанного способа получают волокна со средним диаметром 1,8-2,5 мкм при длине до 45 мм и модулем кислотности не менее 2,5. Массовая доля неволокнистых включений не превышает 6,3%. As a result of the implementation of the described method, fibers with an average diameter of 1.8-2.5 μm are obtained with a length of up to 45 mm and an acidity modulus of at least 2.5. The mass fraction of non-fibrous inclusions does not exceed 6.3%.
Предлагаемый способ позволяет, зная температуру верхнего предела кристаллизации или температуру ликвидуса расплава обрабатываемого материала, задать технологические параметры ведения процесса, необходимые для получения качественных супертонких волокон из данного материала при максимальной производительности. The proposed method allows, knowing the temperature of the upper crystallization limit or the liquidus temperature of the melt of the processed material, to set the process parameters necessary for obtaining high-quality superthin fibers from this material at maximum productivity.
Литература
1. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М., 1989, с. 120-131.Literature
1. Gorlov Yu.P. Technology of heat-insulating and acoustic materials and products. - M., 1989, p. 120-131.
2. Авторское свидетельство СССР М 1209617, кл. С 03 В 37/09, 1986. 2. Copyright certificate of the USSR M 1209617, cl. C 03 B 37/09, 1986.
3. Патент РФ N 2105734, кл. С 03 В 37/06, 1998. 3. RF patent N 2105734, cl. C 03 B 37/06, 1998.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126527/03A RU2175955C2 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99126527/03A RU2175955C2 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99126527A RU99126527A (en) | 2001-10-20 |
| RU2175955C2 true RU2175955C2 (en) | 2001-11-20 |
Family
ID=20228208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99126527/03A RU2175955C2 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2175955C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689944C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-05-29 | Сергей Павлович Лесков | Method and device for production of continuous mineral fiber |
| RU2720840C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-05-13 | Сергей Павлович Лесков | Method (embodiments) and device (embodiments) for production of continuous mineral fibre |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1523300A (en) * | 1967-03-17 | 1968-05-03 | Electro Refractaire | Refractory fibers and their production process |
| US3671210A (en) * | 1969-09-15 | 1972-06-20 | Richardson Service Inc | Method and apparatus for fiberizing molten mineral materials |
| RU2058951C1 (en) * | 1992-11-12 | 1996-04-27 | Малое научно-техническое предприятие "Лава" | Device for production of mineral fiber |
| RU2105734C1 (en) * | 1995-02-24 | 1998-02-27 | Акционерное научно-производственное общество "Файтех" | Method for production of superfine basalt fibers |
-
1999
- 1999-12-14 RU RU99126527/03A patent/RU2175955C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1523300A (en) * | 1967-03-17 | 1968-05-03 | Electro Refractaire | Refractory fibers and their production process |
| US3671210A (en) * | 1969-09-15 | 1972-06-20 | Richardson Service Inc | Method and apparatus for fiberizing molten mineral materials |
| RU2058951C1 (en) * | 1992-11-12 | 1996-04-27 | Малое научно-техническое предприятие "Лава" | Device for production of mineral fiber |
| RU2105734C1 (en) * | 1995-02-24 | 1998-02-27 | Акционерное научно-производственное общество "Файтех" | Method for production of superfine basalt fibers |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689944C1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-05-29 | Сергей Павлович Лесков | Method and device for production of continuous mineral fiber |
| RU2720840C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-05-13 | Сергей Павлович Лесков | Method (embodiments) and device (embodiments) for production of continuous mineral fibre |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5123941A (en) | Apparatus for producing mineral wool | |
| US20050083989A1 (en) | Process and apparatus for melting inorganic substances | |
| US7296441B2 (en) | Device and method for melting a substance with the occurrence of a low level of contamination | |
| US3717450A (en) | Furnace for manufacture of striationfree quartz tubing | |
| JP6677707B2 (en) | Apparatus for melting glass, including furnaces, channels and barriers | |
| US6125658A (en) | Glass furnace and installation comprising same | |
| US6577667B1 (en) | Skull pot for melting or refining inorganic substances | |
| US8806900B2 (en) | Ceramic bushing/s consisting local heating/s integrated in apparatus for manufacturing mineral/basalt fibers | |
| JP6907184B2 (en) | Treatment of basalt by electrically induction heating and melting | |
| JP4008495B2 (en) | Method and apparatus for producing mineral wool | |
| CN104010978B (en) | Method for producing fibers from vitrifiable materials | |
| CN1370135A (en) | Device for continuously melting and reinfing inorganic compounds, esp. glasses and glass ceramics | |
| RU2175955C2 (en) | Method and device for producing superfine fibers from magmatic rock | |
| CA3027923C (en) | Apparatus and process for producing fiber from igneous rock | |
| CN215279882U (en) | Flow guiding device for cold bed smelting type gas atomization powder making | |
| RU2082684C1 (en) | Method and apparatus for manufacturing product from glass-forming melt (versions) | |
| RU2068814C1 (en) | Method for manufacturing filaments from melt of rocks and device | |
| RU2100299C1 (en) | Method of manufacturing mineral mat from basalt superfine fiber | |
| US6250522B1 (en) | Systems for flow control in electroslag refining process | |
| US5338329A (en) | Process and device for obtaining mineral fibers | |
| SU859018A1 (en) | Plant for continuous producing of metal powder articles | |
| US6196427B1 (en) | Systems for controlling the superheat of the metal exiting the CIG apparatus in an electroslag refining process | |
| US6802189B2 (en) | Device and process for the remelting of glass | |
| SU876272A2 (en) | Mechanism for continuous casting of billets | |
| CN110756755A (en) | Melt processing device in hypereutectic aluminum-silicon alloy continuous casting process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091215 |
|
| QB4A | License on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20070609 |