RU2217392C2

RU2217392C2 - Unit for production of mineral low-melting melts of super-thin basalt fiber

Info

Publication number: RU2217392C2
Application number: RU2001134973A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Денисов; В.В. Гурьев; Е.И. Непрошин; Б.Н. Борисов; В.М. Дорофеев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Стройпрогресс-Новый век"
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: manufacture of building materials; production of high-temperature insulating materials from super-thin basalt fiber. SUBSTANCE: proposed unit includes heating surface with melting bath connected with auxiliary heating chamber by means of inclined changeable drain pipe provided with lining made from high-temperature refractory material; auxiliary heating chamber is provided with gas burner. Located under dispensing end of inclined changeable drain pipe is receiver for high-melting mineral melt in form of refractory crucible performing function of stabilizer of hydraulic pressure and rate of escape of high-melting mineral melt from central shaped port to its bottom. Crucible-stabilizer is mounted in additional heating chamber. Central shaped port of bottom is connected with upper zone of blasting head diffuser by means of through vertical supply passage. Heating furnace is provided with recuperator for heating gaseous energy carrier (air). Blasting head is provided with tangential nozzles in dispersing zone for delivery under pressure of gaseous energy carrier (air) heated to 300 C. EFFECT: reduced content of non-fibrous inclusions; ease in maintenance; increased service life. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве высокотемпературных изоляционных материалов из супертонкого базальтового волокна.The invention relates to the building materials industry and can be used in the manufacture of high-temperature insulation materials from superthin basalt fiber.

Известен из технической литературы (см. Ю.П. Горлов и др. "Технология теплоизоляционных материалов", г. Москва, Стройиздат, с. 148 и 158) агрегат для производства минерального волокна из расплава, полученного в ванных плавильных печах, работающих на газообразном, жидком или твердом топливе, посредством переработки расплава шихты в расположенном под леткой ванной печи волокнообразующем раздувочном устройстве.Known from the technical literature (see Yu.P. Gorlov et al. "Technology of heat-insulating materials", Moscow, Stroyizdat, pp. 148 and 158), an aggregate for the production of mineral fiber from melt obtained in bathing melting furnaces operating on gaseous , liquid or solid fuel, by processing the melt of the charge in a fiber-forming blowing device located under the tap hole of the bath furnace.

Недостатком указанного агрегата является невозможность его использования для получения высокотемпературного расплава из оксидосодержащих тугоплавких горных пород, например базальта, так как оптимальная температура для вытяжки из последних супертонкого базальтового волокна значительно выше, чем достигаемая в плавильных ваннах нагревательных печей.The disadvantage of this unit is the inability to use it to obtain a high-temperature melt from oxide-containing refractory rocks, such as basalt, since the optimum temperature for drawing from the last superthin basalt fiber is much higher than that achieved in melting baths of heating furnaces.

Наиболее близким к предложенному агрегату для получения супертонкого базальтового волокна по своей технической сущности является известная из патента Российской Федерации №2149840, кл. С 03 В 37/10, 1998 г. дутьевая головка для получения минерального волокна, содержащая нагревательную печь с плавильной ванной, под сливной леткой которой расположен приемник расплава с центральным фигурным окном в днище, связанным посредством сквозного вертикального подающего канала с верхней зоной диффузора дутьевой головки, с рабочими тангенциальными соплами в ее диспергирующей зоне, подключенными к кольцевому раздаточному коллектору подачи под давлением нагретого газообразного энергоносителя.Closest to the proposed unit for producing superthin basalt fiber in its technical essence is the well-known from the patent of the Russian Federation No. 21499840, class. From 03 V 37/10, 1998, a blasting head for producing mineral fiber containing a heating furnace with a melting bath, under the drain tap of which there is a melt receiver with a central figured window in the bottom, connected through a vertical feed channel with the upper zone of the blasting head diffuser , with working tangential nozzles in its dispersing zone, connected to an annular distributing manifold for supplying a heated gaseous energy carrier under pressure.

Недостатком известной дутьевой головки для получения минерального волокна является невозможность использования в ней высокотемпературного расплава из оксидосодержащих тугоплавких горных пород, например базальта, так как оптимальная температура вытяжки из последних супертонкого волокна значительно выше, чем допускаемая температура нагрева шихты в плавильной ванне используемой для этой цели нагревательной печи.A disadvantage of the known blasting head for producing mineral fiber is the impossibility of using a high-temperature melt from oxide-containing refractory rocks, for example basalt, since the optimum temperature of drawing from the last superthin fibers is much higher than the permissible temperature of heating the charge in the melting bath of the heating furnace used for this purpose .

Целью изобретения является обеспечение возможности получения супертонкого волокна из высокотемпературного расплава оксидосодержащих тугоплавких горных пород, например базальта, при одновременном снижении количества неволокнистых включений, увеличение удобства эксплуатации и срока службы.The aim of the invention is to provide the possibility of obtaining superthin fiber from a high-temperature melt of oxide-containing refractory rocks, such as basalt, while reducing the number of non-fibrous inclusions, increasing ease of use and service life.

Указанная цель достигается тем, что в агрегате для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна, содержащем нагревательную печь с плавильной ванной, приемник расплава, расположенный под ее сливной леткой, с центральным фигурным окном в днище, связанным посредством сквозного вертикального подающего канала с верхней зоной диффузора дутьевой головки и с рабочими тангенциальными соплами в ее диспергирующей зоне, подключенными к кольцевому раздаточному коллектору подачи под давлением нагретого газообразного энергоносителя, нагревательная печь снабжена рекуператором для нагрева газообразного энергоносителя и фидером в виде имеющей газовую горелку вспомогательной нагревательной камеры с облицовкой из высокотемпературного огнеупора, в которой размещен приемник расплава, сливная летка выполнена в виде футерованной высокотемпературным огнеупором наклонной сменной сливной трубы, приемник расплава - в виде размещенного во вспомогательной нагревательной камере сменного цилиндрического высокотемпературного огнеупорного тигля-стабилизатора гидравлического давления и скорости истечения расплава из центрального фигурного окна днища, сквозной вертикальный подающий канал выполнен с облицовкой из высокотемпературного огнеупора, при этом газовая горелка вспомогательной нагревательной камеры подключена к источнику нагретого газообразного энергоносителя, а углы наклона α и β в вертикальной плоскости оси футерованной огнеупором наклонной сменной сливной трубы и оси рабочих тангенциальных сопел диспергирующей зоны диффузора дутьевой головки равны соответственно 10 - 50° и 10 - 18°, причем высота Н₁ сменного цилиндрического огнеупорного тигля-стабилизатора меньше высоты Н вспомогательной нагревательной камеры в 1,4-2,1 раза.This goal is achieved by the fact that in the unit for producing super-thin basalt fiber from refractory mineral melts containing a heating furnace with a melting bath, a melt receiver located under its drain notch with a central figured window in the bottom connected through a vertical feed channel with the upper zone the diffuser of the blasting head and with working tangential nozzles in its dispersing zone, connected to an annular distributing manifold for supplying heated gas of different energy carriers, the heating furnace is equipped with a recuperator for heating the gaseous energy carrier and a feeder in the form of an auxiliary heating chamber having a gas burner with a lining of high-temperature refractory, in which the melt receiver is placed, the drain tap is made in the form of an inclined removable drain pipe lined with a high-temperature refractory into a melt, the receiver in the form of a replaceable cylindrical high-temperature refractory crucible-stub placed in an auxiliary heating chamber of the hydraulic pressure and the flow rate of the melt from the central figured bottom window, the through vertical feed channel is lined with a high-temperature refractory, the gas burner of the auxiliary heating chamber is connected to a source of heated gaseous energy carrier, and the angles of inclination α and β in the vertical plane of the axis of the lined refractory inclined removable drain pipe and the axis of the working tangential nozzles of the dispersing zone of the diffuser of the blast head are equal to 10 - 50 ° and 10 - 18 °, and the height H _{1 of the} replaceable cylindrical refractory stabilizer crucible is 1.4-2.1 times less than the height H of the auxiliary heating chamber.

Кроме того, в агрегате для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна нагревательная печь и вспомогательная нагревательная камера могут быть выполнены с монтажными люками для замены соответственно футерованной огнеупором наклонной сменной сливной трубы и сменного цилиндрического огнеупорного тигля-стабилизатора, а центральное фигурное окно в днище последнего - щелевидным.In addition, in the unit for producing superthin basalt fiber from refractory mineral melts, the heating furnace and auxiliary heating chamber can be made with mounting hatches to replace the inclined removable drain pipe and replaceable cylindrical refractory crucible-stabilizer, respectively, lined with refractory, and the central figured window in the bottom of the latter - slit-like.

Сущность и конструкция предлагаемого агрегата для получения супертонкого базальтового волокна поясняется нижеследующим чертежом, на котором схематично изображен в разрезе общий вид агрегата для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна.The essence and design of the proposed unit for producing superthin basalt fiber is illustrated by the following drawing, which schematically shows in section a general view of the unit for producing superthin basalt fiber from refractory mineral melts.

Агрегат для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна состоит из нагревательной печи 1 с плавильной ванной 2, расположенной под раздаточным концом ее футерованной высокотемпературным огнеупором 3 наклонной сменной сливной трубы 4, приемника расплава, выполненного в виде сменного цилиндрического огнеупорного тигля-стабилизатора 5 гидравлического давления и скорости истечения расплава из центрального фигурного окна 6 его днища 7 в сквозной вертикальный подающий канал 8, облицованный высокотемпературным огнеупором 9, в верхнюю зону диффузора 10 дутьевой головки 11. Нагревательная печь 1 снабжена рекуператором 12 для нагрева газообразного энергоносителя (воздуха). Сменный цилиндрический огнеупорный тигель-стабилизатор 5 размещен в имеющей газовую горелку 13 вспомогательной нагревательной камере 14 с облицовкой из высокотемпературного огнеупора 15. Газовая горелка 13 посредством трубопровода подачи под давлением горячего газообразного окислителя (на чертежах условно не показанного) соединена с рекуператором 12 нагревательной печи 1. Дутьевая головка 11 имеет в диспергирующей зоне диффузора 10 тангенциальные сопла 16, подключенные к кольцевому раздаточному коллектору 17, соединенному посредством трубопровода (на чертежах условно не показанного) подачи под давлением нагретого газообразного энергоносителя (воздуха) с рекуператором 12. Углы наклона α и β в вертикальной плоскости оси футерованной огнеупором 3 наклонной сменной сливной трубы 4 и оси рабочих тангенциальных сопел 16 диспергирующей зоны диффузора 10 дутьевой головки 11 равны соответственно 10 - 50° и 10-18°. Высота Н₁ сменного цилиндрического огнеупорного тигля-стабилизатора 5 меньше высоты Н вспомогательной нагревательной камеры 14 в 1,4-2,1 раза.The unit for producing superthin basalt fiber from refractory mineral melts consists of a heating furnace 1 with a melting bath 2 located under the dispensing end of its lined with high-temperature refractory 3 of an inclined removable drain pipe 4, a melt receiver made in the form of a replaceable cylindrical refractory crucible-stabilizer 5 of hydraulic pressure and the melt flow rate from the central figured window 6 of its bottom 7 into the through vertical feed channel 8, lined with high temperature urnym refractory 9, into the upper zone of the diffuser 10, a blow head 11. The heating furnace 1 is provided with a heat exchanger 12 for heating the gaseous energy (air). A replaceable cylindrical refractory stabilizer crucible 5 is placed in an auxiliary heating chamber 14 having a gas burner 13 and is lined with a high-temperature refractory 15. The gas burner 13 is connected to the recuperator 12 of the heating furnace 1 by means of a pressure supply pipeline of a hot gaseous oxidizer (not shown conventionally in the drawings). The blasting head 11 has in the dispersing zone of the diffuser 10 tangential nozzles 16 connected to an annular distribution manifold 17 connected by a pipe a wire (not conventionally shown in the drawings) of supplying heated gas energy (air) under pressure with a recuperator 12. The inclination angles α and β in the vertical plane of the axis of the inclined drain pipe 4 lined with refractory 3 and the axis of the working tangential nozzles 16 of the dispersing zone of the diffuser 10 of the blasting head 11 are respectively 10 - 50 ° and 10-18 °. The height H _{1 of a} replaceable cylindrical refractory stabilizer crucible 5 is 1.4-2.1 times less than the height H of the auxiliary heating chamber 14.

Работа агрегата для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна осуществляется следующим образом. Полученный в плавильной ванне 2 тугоплавкий минеральный расплав нагрет до температуры 1400 - 1450°С и имеет высокую вязкость, не позволяющую получать из него супертонкое волокно, поэтому в процессе его перетекания в огнеупорный тигель-стабилизатор 5 тонким слоем из ванны 2 нагревательной печи 1, футерованной высокотемпературным огнеупором 3, по наклонной сменной сливной трубе 4 производят нагрев движущегося тугоплавкого минерального расплава до 1700 - 1750°С путем теплообмена с дымовыми газами, поступающими из вспомогательной нагревательной камеры 14 по этой же наклонной сменной сливной трубе 4 в нагревательную печь 1, а из последней в рекуператор 12. В процессе нагрева тугоплавкого минерального расплава до 1700 -1750°С происходит снижение его вязкости до 1 - 5 Па·с, что обеспечивает получение раздувом супертонкого базальтового волокна. Минимальная высота уровня тугоплавкого минерального расплава в тигле-стабилизаторе 5 для обеспечения стабильного давления и заданной скорости истечения его струи из центрального фигурного окна 6 в днище 7, имеющего необходимую расчетную площадь поперечного сечения, должна быть не менее 100 мм. Из центрального фигурного окна 6 нагретый до температуры вытяжки супертонкого волокна тугоплавкий минеральный расплав поступает в сквозной вертикальный подающий канал 8, соединенный с верхней зоной диффузора 10 дутьевой головки 11. Из верхней зоны диффузора 10 дутьевой головки 11 струя тугоплавкого минерального расплава поступает в диспергирующую зону диффузора 18, куда через тангенциальные сопла 16 из кольцевого раздаточного коллектора 17 поступает из рекуператора 12 под давлением нагретый до 300°С газообразный энергоноситель (воздух). Под воздействием газообразного энергоносителя, истекающего из тангенциальных сопел 16, струя тугоплавкого минерального расплава диспергируется на несвязанные между собой частицы, перемещаемые при этом в зону вытяжки и волокнообразования диффузора 18 дутьевой головки 11, где производится волокнообразование супертонкого волокна из базальта.The operation of the unit to obtain from refractory mineral melts superthin basalt fiber is as follows. The refractory mineral melt obtained in melting bath 2 is heated to a temperature of 1400 - 1450 ° C and has a high viscosity that does not allow it to be obtained from a superthin fiber, therefore, when it flows into a refractory stabilizer 5 with a thin layer from a bath 2 of a heating furnace 1, lined high-temperature refractory 3, along an inclined removable drain pipe 4, the moving refractory mineral melt is heated to 1700 - 1750 ° C by heat exchange with flue gases coming from the auxiliary heating chamber 14 through the same inclined removable drain pipe 4 to the heating furnace 1, and from the latter to the recuperator 12. In the process of heating the refractory mineral melt to 1700 -1750 ° С, its viscosity decreases to 1 - 5 Pa · s, which ensures blowing superthin basalt fiber. The minimum height level of the refractory mineral melt in the crucible stabilizer 5 to ensure stable pressure and a predetermined flow rate of its jet from the central figured window 6 in the bottom 7, having the required calculated cross-sectional area, must be at least 100 mm. From the central figured window 6, the refractory mineral melt heated to a drawing temperature of the superthin fiber enters a through vertical feed channel 8 connected to the upper zone of the diffuser 10 of the blasting head 11. From the upper zone of the diffuser 10 of the blasting head 11, a jet of refractory mineral melt enters the dispersing zone of the diffuser 18 where through a tangential nozzle 16 from an annular distributing collector 17 comes from a recuperator 12 under pressure a gaseous energy carrier (air) heated to 300 ° C. Under the influence of a gaseous energy carrier flowing out from the tangential nozzles 16, the jet of refractory mineral melt is dispersed onto particles that are not connected to each other, which are transferred to the drawing and fiber formation zone of the diffuser 18 of the blasting head 11, where the superthin fiber is formed from basalt.

Claims

1. A unit for producing superthin basalt fiber from refractory mineral melts, comprising a heating furnace with a melting bath, a melt receiver located under its drain notch, with a central figured window in the bottom connected through a vertical feed channel with the upper zone of the blast head diffuser and working tangential nozzles in its dispersing zone, connected to an annular distributing manifold for supplying under pressure of a heated gaseous energy carrier, characterized in the fact that the heating furnace is equipped with a recuperator for heating the gaseous energy carrier and a feeder in the form of an auxiliary heating chamber having a gas burner with a high-temperature refractory lining, in which the melt receiver is located, the drain tap is made in the form of an inclined drain pipe lined with a high-temperature refractory, and the melt receiver is in the form of a melt receiver of a replaceable cylindrical high-temperature refractory crucible stabilizer-hydraulics located in the auxiliary heating chamber pressure and the rate of flow of the melt from the central figured bottom window, the through vertical feed channel with a lining of high-temperature refractory, while the gas burner of the auxiliary heating chamber is connected to a source of heated gaseous energy carrier, and the inclination angles α and β in the vertical plane of the axis of the lined refractory are inclined replaceable drain pipe and the axis of the working tangential nozzles of the dispersing zone of the diffuser of the blasting head are equal to 10-50 and 10-18 °, respectively, and the height of H ₁ a replaceable cylindrical refractory stabilizer crucible is 1.4-2.1 times less than the height H of the auxiliary heating chamber.

2. The unit according to claim 1, characterized in that the heating furnace and auxiliary heating chamber are made with mounting hatches for replacing an inclined removable drain pipe and a replaceable cylindrical crucible stabilizer lined with a high-temperature refractory.

3. The unit according to claim 1 or 2, characterized in that the central figured window in the bottom of the replaceable cylindrical crucible-stabilizer is slit-shaped.