[go: up one dir, main page]

RU2225685C2 - Electromagnetic process reactor and its starting method - Google Patents

Electromagnetic process reactor and its starting method Download PDF

Info

Publication number
RU2225685C2
RU2225685C2 RU2001135549/06A RU2001135549A RU2225685C2 RU 2225685 C2 RU2225685 C2 RU 2225685C2 RU 2001135549/06 A RU2001135549/06 A RU 2001135549/06A RU 2001135549 A RU2001135549 A RU 2001135549A RU 2225685 C2 RU2225685 C2 RU 2225685C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction chamber
reactor
power source
chamber
reactor according
Prior art date
Application number
RU2001135549/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001135549A (en
Inventor
Е.И. Карпенко (RU)
Е.И. Карпенко
щенко Валерий Григорьевич Лукь (KZ)
Валерий Григорьевич Лукьященко
В.Е. Мессерле (RU)
В.Е. Мессерле
А.А. Иванов (RU)
А.А. Иванов
А.В. Малых (RU)
А.В. Малых
Original Assignee
Карпенко Евгений Иванович
Валерий Григорьевич Лукьященко
Мессерле Владимир Ефремович
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 Карпенко Евгений Иванович, Валерий Григорьевич Лукьященко, Мессерле Владимир Ефремович filed Critical Карпенко Евгений Иванович
Priority to RU2001135549/06A priority Critical patent/RU2225685C2/en
Publication of RU2001135549A publication Critical patent/RU2001135549A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2225685C2 publication Critical patent/RU2225685C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: electrothermy; melting mineral components and conducting chemical reactions in condensed phase. SUBSTANCE: electromagnetic process reactor that can be used, for example, to melt glass and basalt rock to produce heat-insulating materials from them has reaction chamber with bottom, side walls, and cover, charge material inlet and product output units, bar electrodes disposed in reaction chamber, and electromagnet made in the form of closed yoke around reaction chamber with three symmetrical pole shoes mounting cross-field series windings; one lead of each winding is connected to respective electrode and other one, to power supply. Reaction chamber is equipped with three bar electrodes installed at equal distance from chamber in parallel with its longitudinal axis and spaced 120 deg. apart; reactor is supplied with power from adjustable three-phase thyristor unit that runs as power supply. Reaction chamber may be of hexahedral-section shape and its side walls may be made of longitudinal water- or air-cooled nonmagnetic steel sections; product output unit is mounted above reaction chamber bottom. Proposed method for starting electromagnetic process reactor includes charging reaction chamber with crushed material to be handled at the same time organizing layer of finely dispersed electricity conducting material such as graphite between crushed charge layers to close mentioned three bar electrodes followed by connecting mentioned power supply and gradually building up current load. EFFECT: simplified design, enhanced starting and operating reliability, facilitated power control and starting of reactor. 8 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений относится к электротермии и изобретения могут быть использованы для плавления различных минеральных материалов и проведения химических реакций в конденсированной фазе, в частности, для плавления стекла и базальтовых пород с последующим получением из них теплоизоляционных материалов. The group of inventions relates to electrothermics and inventions can be used for melting various mineral materials and conducting chemical reactions in the condensed phase, in particular, for melting glass and basalt rocks with the subsequent production of heat-insulating materials from them.

Известен электромагнитный технологический реактор (патент Российской Федерации 2129343, МПК Н 05 В 7/18, публ. 20.04.99). Она содержит реакционную камеру цилиндрической формы, имеющую дно, боковые стенки и крышку, с размещенными в ней двумя стержневыми электродами, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, электромагнит, выполненный в виде охватывающего камеру замкнутого ярма с симметрично расположенными полюсными наконечниками, на которых размещены сериесные обмотки поперечного магнитного поля, создаваемого протекающим через них током дуги, с выводами для подключения цепи электродугового разряда реактора и обмотки управления постоянного тока. На полюсных наконечниках поперечного магнитного поля размещены дополнительные обмотки, выводы которых подключены к клеммам электродов реактора, а полярность подключения выбрана таким образом, что дополнительное магнитное поле направлено встречно создаваемому сериесными обмотками основному поперечному магнитному полю. Known electromagnetic technological reactor (patent of the Russian Federation 2129343, IPC N 05 V 7/18, publ. 04/20/99). It contains a cylindrical reaction chamber having a bottom, side walls and a cover with two rod electrodes placed in it, input devices for processed materials and output of processed products, an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the chamber with symmetrically positioned pole pieces on which are placed serial windings of the transverse magnetic field created by the arc current flowing through them, with terminals for connecting the arc circuit of the reactor and the winding DC government. On the pole tips of the transverse magnetic field there are additional windings, the terminals of which are connected to the terminals of the electrodes of the reactor, and the polarity of the connection is selected so that the additional magnetic field is directed opposite to the main transverse magnetic field created by the series windings.

Способ пуска реактора, описанный в патенте РФ 2129343, предусматривает подключение источника питания и подачу напряжения на электроды, смыкание электродов с образованием дуги и подачу мелкодисперсных перерабатываемых материалов в реакционную камеру. Электродуговой разряд в реакторе формируется эффективным воздействием магнитного поля, сформированного электромагнитом за счет тока обмоток, расположенных на соответствующих полюсах, и тока дуги, не замыкающейся на стенку камеры и горящей между концами электродов. Управление электродуговым разрядом достигается путем воздействия на него поперечным магнитным полем, индукция которого пропорциональна току дуги, и полем обратного направления, индукция которого функционально связана с напряжением на дуге. The method of starting the reactor described in the patent of the Russian Federation 2129343 provides for connecting a power source and applying voltage to the electrodes, closing the electrodes to form an arc, and supplying finely processed materials to the reaction chamber. An electric arc discharge in the reactor is formed by the effective action of a magnetic field formed by an electromagnet due to the current of the windings located at the corresponding poles and the arc current, which does not close to the chamber wall and burns between the ends of the electrodes. The control of the electric arc discharge is achieved by exposing it to a transverse magnetic field, the induction of which is proportional to the arc current, and a field of the opposite direction, the induction of which is functionally related to the voltage on the arc.

Известный реактор обеспечивает эффективный управляемый нагрев пылегазовой среды перерабатывающих материалов в объеме реакционной камеры, однако после высадки конденсированной фазы на стенки реактора этот процесс замедляется и уменьшается степень перемешивания материалов. Кроме этого, наличие высокой среднемассовой температуры в камере (до 3500oС и выше) и ее стенок делает экономически нецелесообразным плавку и переработку материалов с температурой плавления ниже 1800oС, например, базальтовой породы, при плавке которой удельные энергозатраты составляют до 4 кВт•ч/кг перерабатываемого продукта.The known reactor provides effective controlled heating of the dusty gas medium of the processing materials in the volume of the reaction chamber, however, after the condensed phase has landed on the walls of the reactor, this process slows down and the degree of mixing of the materials decreases. In addition, the presence of a high mass-average temperature in the chamber (up to 3500 o С and above) and its walls makes it economically inexpedient to melt and process materials with a melting point below 1800 o С, for example, basalt rock, during the melting of which specific energy consumption is up to 4 kW • h / kg of the processed product.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является электромагнитный технологический реактор, описанный в патенте Российской Федерации 2025054, МПК Н 05 В 7/22, публ. 15.12.94, используемый для плавления материалов, например шихты для силикат-глыбы, и проведения химических реакций в конденсированной фазе. Известный реактор содержит реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, выполненную в виде трехлучевой звезды, устройства для ввода и вывода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере, и электромагнит. The closest analogue to the claimed is an electromagnetic technological reactor described in the patent of the Russian Federation 2025054, IPC N 05 V 7/22, publ. 12/15/94, used to melt materials, such as a mixture for a silicate block, and to conduct chemical reactions in the condensed phase. The known reactor contains a reaction chamber having a bottom, side walls and a cover made in the form of a three-beam star, devices for input and output of processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber, and an electromagnet.

Электромагнит выполнен в виде охватывающего камеру замкнутого ярма с тремя полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки поперечного магнитного поля, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с трехфазным источником питания. Реакционная камера оснащена 6 стержневыми электродами. Вдоль каждого из лучей реакционной камеры размещены по два эквипотенциальных электрода. Наружный электрод является стационарным, а внутренний - подаваемым. Внутренние электроды установлены под углом к продольной оси реакционной камеры. Наличие внутренних и наружных электродов позволяет управлять тепловыделением в объеме реакционной камеры путем изменения положения одного из них при питании от источника с неизменным напряжением и осуществлять пуск установки. Производительность реактора регулируется количеством выпускаемого расплава. The electromagnet is made in the form of a closed yoke enclosing the camera with three pole tips, on which are located serial windings of the transverse magnetic field, one terminal of each of which is connected to the corresponding electrode, and the other to a three-phase power source. The reaction chamber is equipped with 6 rod electrodes. Two equipotential electrodes are placed along each of the beams of the reaction chamber. The outer electrode is stationary, and the inner is supplied. Internal electrodes are mounted at an angle to the longitudinal axis of the reaction chamber. The presence of internal and external electrodes allows you to control the heat in the volume of the reaction chamber by changing the position of one of them when powered from a source with a constant voltage and start the installation. The performance of the reactor is controlled by the amount of melt produced.

Известный из патента РФ 2025054 (С5) способ пуска вышеописанного реактора заключается в подключении источника питания и подаче напряжения на стержневые электроды, сведении внутренних электродов с образованием дуги между ними и подаче в реакционную камеру перерабатываемых измельченных материалов, которые попадают в область дугового разряда, плавятся, заполняют нижнюю часть реакционной камеры, пока расплав не соединяет нижние концы внутренних электродов и шунтирует их. Ток проходит через расплав и продолжает нагревать и плавить перерабатываемые материалы. Постепенно расплав заполняет реакционную камеру и достигает наружных электродов, что приводит к появлению тока в их цепи. Измельченные материалы продолжают подавать, а внутренние электроды поднимают. The starting method of the above-described reactor known from the RF patent 2025054 (C5) consists in connecting a power source and applying voltage to the rod electrodes, bringing the internal electrodes into an arc between them and feeding the processed ground materials into the reaction chamber that fall into the arc discharge region, melt, fill the lower part of the reaction chamber until the melt connects the lower ends of the internal electrodes and shunts them. Current flows through the melt and continues to heat and melt the processed materials. Gradually, the melt fills the reaction chamber and reaches the outer electrodes, which leads to the appearance of current in their circuit. The crushed materials continue to be fed, and the internal electrodes are lifted.

Наличие трех внутренних электродов необходимо для запуска реактора и прогрева внутренней части объема расплава камеры, но в базовом режиме работы реактора надобность в них отпадает. Три дополнительных механизма подачи электродов с устройствами изоляции, токопровода и охлаждения резко усложняют конструкцию реактора. В базовом режиме, из-за их близости по сравнению с расстоянием между наружными тремя электродами они будут шунтировать цепи крайних электродов, что приведет к перегреву центральной части реакционной камеры и захолаживанию наружного объема расплава в камере. The presence of three internal electrodes is necessary for starting the reactor and heating the inner part of the volume of the melt chamber, but in the basic mode of operation of the reactor, there is no need for them. Three additional electrode feed mechanisms with isolation, current lead, and cooling devices dramatically complicate the design of the reactor. In the basic mode, because of their proximity to the distance between the outer three electrodes, they will bypass the chains of the outer electrodes, which will lead to overheating of the central part of the reaction chamber and cooling the external volume of the melt in the chamber.

Кроме этого в известной конструкции велика возможность замыкания токов между электродами через стенку реакционной камеры, если она выполнена из проводящего материала. В реакторах с погружными электродами в качестве материала стержневых электродов часто используется графит, что при определенных условиях может привести к восстановлению окислов железа, содержащихся, например, в базальтовых породах и привести к выходу из строя устройства вывода расплава, расположенного в холодной зоне ниже уровня дна реакционной камеры. Все это снимает надежность работы электромагнитного технологического реактора. In addition, in the known design, there is a great possibility of closing currents between the electrodes through the wall of the reaction chamber, if it is made of a conductive material. In reactors with immersion electrodes, graphite is often used as the material of rod electrodes, which under certain conditions can lead to the reduction of iron oxides contained, for example, in basalt rocks and lead to failure of a melt output device located in a cold zone below the bottom of the reaction cameras. All this removes the reliability of the electromagnetic process reactor.

В основу изобретения положена задача создания электромагнитного технологического реактора, позволяющего эффективно нагревать перерабатываемые материалы, мощность которого можно регулировать и который имеет более простую и надежную конструкцию, и простого и надежного способа его пуска. The basis of the invention is the task of creating an electromagnetic technological reactor, which allows to efficiently heat processed materials, the power of which can be regulated and which has a simpler and more reliable design, and a simple and reliable way to start it.

Технический результат: упрощение конструкции электромагнитного реактора, повышение надежности его работы, регулирование мощности реактора, создание простого и надежного способа его пуска. Effect: simplifying the design of an electromagnetic reactor, increasing the reliability of its operation, regulating the power of the reactor, creating a simple and reliable way to start it.

Для достижения этого результата в электромагнитном технологическом реакторе, содержащем реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере, и электромагнит, выполненный в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки поперечного магнитного поля, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания, в соответствии с изобретением, реакционная камера оснащена тремя стержневыми электродами, установленными параллельно продольной оси камеры на одинаковом расстоянии от нее и под углом 120o друг к другу, а источником питания является трехфазный регулируемый тиристорный источник питания, работающий в режиме источника тока.To achieve this result, in an electromagnetic technological reactor containing a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, input devices for processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber, and an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole pieces on which the serial windings of the transverse magnetic field are located, one terminal of each of which is connected to the corresponding electrode, and the other - with a power supply in accordance with the invention, the reaction chamber has three rod electrodes mounted parallel to the longitudinal axis of the chamber at the same distance therefrom and at an angle of 120 o to each other, and the power source is three phase adjustment thyristor power supply, operating in current source mode.

Реактор предпочтительно имеет в поперечном сечении форму шестиугольника, а боковые стенки реакционной камеры выполнены из продольных взаимоизолированных водо- или воздухоохлаждаемых секций из немагнитной стали. The reactor preferably has a hexagonal cross-sectional shape, and the side walls of the reaction chamber are made of longitudinal mutually insulated water or air-cooled sections of non-magnetic steel.

Преимущественно устройство для вывода продукта переработки размещено выше уровня дна реакционной камеры. Кроме того, дно и крышка реакционной камеры могут быть выполнены водо- или воздухоохлаждаемыми. Advantageously, the device for outputting the processed product is located above the bottom of the reaction chamber. In addition, the bottom and lid of the reaction chamber can be made water- or air-cooled.

В предпочтительном варианте осуществления вдоль оси реакционной камеры установлен дополнительный электрод, не соединенный с источником питания. In a preferred embodiment, an additional electrode is mounted along the axis of the reaction chamber, not connected to a power source.

Устройство для вывода продукта переработки может быть выполнено в боковой стенке камеры. A device for outputting the product of processing can be performed in the side wall of the chamber.

Для достижения указанного технического результата в способе пуска электромагнитного технологического реактора, имеющего реакционную камеру со стержневыми электродами и электромагнитом, выполненными в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки поперечного магнитного поля, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания, путем подключения источника питания и подачи напряжения на стержневые электроды, подачи измельченных перерабатываемых материалов, согласно изобретению осуществляют подачу измельченных перерабатываемых материалов в реакционную камеру и заполнение ее, при этом формируют между слоями измельченного перерабатываемого материала слой мелкодисперсного электропроводящего материала, например, графита, замыкающего три стержневых электрода, установленных параллельно продольной оси на одинаковом расстоянии от нее и под углом 120o друг к другу, затем подключают источник питания, в качестве которого используют трехфазный регулируемый тиристорный источник питания, работающий в режиме источника тока, и осуществляют постепенный набор токовой нагрузки.To achieve the specified technical result in the method of starting an electromagnetic technological reactor having a reaction chamber with rod electrodes and an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole tips, on which there are serial windings of the transverse magnetic field, one terminal of each of which is connected with an appropriate electrode, and the other with a power source, by connecting a power source and applying voltage to st creep electrodes, feeding the crushed recyclable materials, according to the invention, feed the crushed recyclable materials into the reaction chamber and fill it, while a layer of finely dispersed electrically conductive material, for example, graphite, closing three rod electrodes mounted parallel to the longitudinal axis on the same axis is formed between the layers of crushed processed material distance from it and at an angle of 120 o to each other, then connect the power source, which is used as cosiness is a three-phase adjustable thyristor power source operating in the current source mode, and they carry out a gradual set of current load.

На фиг.1 изображен схематично электромагнитный технологический реактор в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 со схемой подключения; на фиг.3 - схематично разрез электромагнитного технологического реактора, вариант. Figure 1 shows schematically an electromagnetic technological reactor in section; in FIG. 2 - section AA in figure 1 with a connection diagram; figure 3 is a schematic section of an electromagnetic technological reactor, option.

Электромагнитный технологический реактор предназначен для плавления базальтовых пород и включает реакционную камеру 1, имеющую в поперечном разрезе форму шестиугольника. Форма реакционной камеры 1 в виде шестиугольника выбрана для увеличения величины магнитного поля путем сближения полюсов электромагнита при сохранении достаточно большого расстояния между электродами из соображений повышения рабочего напряжения. Боковые стенки 2 реакционной камеры 1 выполнены из немагнитного материала - нержавеющей стали и состоят из продольных секций 3, изолированных друг от друга изоляционными промежутками 4. Секции 3 охлаждаются водой или воздухом. Реакционная камера имеет крышку 5 и дно 6, которые также могут охлаждаться водой или воздухом. Секции 3 могут быть изолированы слоем изоляции и от дна 6 и крышки 5. В крышке 5 выполнено устройство для подачи перерабатываемых материалов - патрубок 7 и патрубок 8 для вывода газов. Устройство для вывода продуктов переработки 9 выполнено в донной части реакционной камеры, причем оно расположено выше уровня дна 6 реакционной камеры. В другом варианте осуществления устройство для вывода продуктов переработки расположено в боковой стенке 2 камеры выше уровня дна 6 (фиг.2). Внутри камеры параллельно ее продольной оси расположены три стержневых электрода 10. Они размещены на одинаковом расстоянии от оси и смещены на одинаковый угол 120o относительно друг друга. Снаружи реакционную камеру охватывает электромагнит, состоящий из замкнутого ярма 11 с симметрично расположенными тремя полюсными наконечниками 12, на которых расположены сериесные обмотки 13 поперечного магнитного поля. Один вывод каждой обмотки 13 подключен к источнику питания 14, а другой вывод - к электроду 10. Источник питания 14 представляет собой трехфазный тиристорный регулируемый источник питания, работающий в режиме источника тока. Вдоль продольной оси реакционной камеры 1 установлен дополнительный нейтральный электрод 15, не связанный с источником питания.An electromagnetic process reactor is designed for melting basaltic rocks and includes a reaction chamber 1 having a hexagonal cross section. The shape of the reaction chamber 1 in the form of a hexagon is chosen to increase the magnetic field by converging the poles of the electromagnet while maintaining a sufficiently large distance between the electrodes for reasons of increasing the operating voltage. The side walls 2 of the reaction chamber 1 are made of non-magnetic material - stainless steel and consist of longitudinal sections 3, isolated from each other by insulating gaps 4. Sections 3 are cooled by water or air. The reaction chamber has a lid 5 and a bottom 6, which can also be cooled by water or air. Sections 3 can be isolated with an insulation layer from the bottom 6 and cover 5. In the cover 5, a device for supplying processed materials is made - pipe 7 and pipe 8 for exhaust gases. A device for outputting processed products 9 is made in the bottom of the reaction chamber, and it is located above the level of the bottom 6 of the reaction chamber. In another embodiment, a device for outputting processed products is located in the side wall 2 of the chamber above the level of the bottom 6 (figure 2). Inside the chamber parallel to its longitudinal axis are three rod electrodes 10. They are placed at the same distance from the axis and are offset by the same angle of 120 o relative to each other. Outside, the reaction chamber is enclosed by an electromagnet consisting of a closed yoke 11 with symmetrically arranged three pole tips 12, on which are located serial windings 13 of the transverse magnetic field. One terminal of each winding 13 is connected to a power source 14, and the other terminal is connected to an electrode 10. The power source 14 is a three-phase thyristor regulated power source operating in the current source mode. Along the longitudinal axis of the reaction chamber 1, an additional neutral electrode 15 is installed that is not connected to a power source.

Способ пуска электромагнитного технологического реактора и его работа осуществляются следующим образом. The method of starting an electromagnetic technological reactor and its operation are as follows.

Через патрубок 7 в реакционную камеру подают измельченный перерабатываемый материал - базальт с размерами частиц до 5-7 мм. В центральной части камеры 1 между слоями базальта формируют плоский слой мелкодисперсного электропроводного материала, например графитового порошка, замыкающего электроды 10. Затем подключают трехфазный тиристорный регулируемый источник питания 14. Ток проводимости протекает по слою графита, разогревает его и передает тепло близлежащим слоям базальта. В результате образуется первоначальная линза электропроводного расплава, которая постепенно увеличивается и перемыкает электроды 10. Далее происходит омический нагрев расплава токами проводимости и формируется рабочая плавильная зона реакционной камеры 1. В процессе пуска реактора и выхода его на рабочий режим величину тока увеличивают от минимального до рабочего, что обеспечивает тиристорный регулируемый источник питания. В базовом режиме осуществляют слив расплава базальта через устройство вывода продукта переработки 9 с одновременной подачей измельченного базальта от дозатора шихты (не показан) через патрубок 7, расположенный на крышке 5. Отходящие газы отводятся через патрубок 8. Мощность реактора задается тиристорным источником питания 14, на схему управления величиной трехфазного тока которого заведен сигнал обратной связи по температуре расплава. Благодаря взаимодействию токов проводимости между электродами и поперечным магнитным потоком, создаваемым обмотками 13 электромагнита, на область расплава действуют силы, направленные вдоль оси реакционной камеры. Кроме этого, движению расплава в горизонтальной плоскости способствует вращающееся переменное магнитное поле трехфазного магнита, подобно действию вращающегося магнитного поля статора асинхронного двигателя. Through the pipe 7 in the reaction chamber serves crushed processed material - basalt with particle sizes up to 5-7 mm In the central part of the chamber 1, a flat layer of finely dispersed electrically conductive material is formed between the basalt layers, for example graphite powder, which closes the electrodes 10. Then, a three-phase thyristor regulated power supply 14 is connected. The conduction current flows through the graphite layer, heats it and transfers heat to nearby basalt layers. As a result, the initial lens of the electrically conductive melt is formed, which gradually increases and bridges the electrodes 10. Next, the ohmic heating of the melt occurs by conduction currents and a working melting zone of the reaction chamber 1 is formed. During the start-up of the reactor and its operation, the current increases from minimum to working, which provides a thyristor regulated power supply. In the basic mode, the basalt melt is drained through the processing product output device 9 with the simultaneous supply of crushed basalt from the charge meter (not shown) through the nozzle 7 located on the cover 5. The exhaust gases are discharged through the nozzle 8. The reactor power is set by a thyristor power source 14, a control circuit for the magnitude of the three-phase current of which a feedback signal is established for the melt temperature. Due to the interaction of conduction currents between the electrodes and the transverse magnetic flux generated by the electromagnet windings 13, forces directed along the axis of the reaction chamber act on the melt region. In addition, the rotation of the melt in the horizontal plane is facilitated by a rotating alternating magnetic field of a three-phase magnet, similar to the action of a rotating magnetic field of a stator of an induction motor.

Движение расплава вдоль оси камеры 1 и в поперечной плоскости обеспечивает перемешивание перерабатываемых материалов, что в свою очередь увеличивает скорость их нагрева, усреднение их химического состава и температурных полей в плавильной зоне. Реакционная камера 1 при этом охлаждается пропусканием воды или воздуха через секции 3, дно 6 и крышку 5. Это исключает возможность шунтирования токов проводимости стенками камеры 1, воздух который использовался для охлаждения и нагретый в этом процессе, может использоваться для раздува волокон из расплава базальта. The movement of the melt along the axis of the chamber 1 and in the transverse plane provides mixing of the processed materials, which in turn increases their heating rate, averaging their chemical composition and temperature fields in the melting zone. The reaction chamber 1 is cooled by passing water or air through sections 3, bottom 6 and cover 5. This eliminates the possibility of shunting the conduction currents by the walls of chamber 1, the air that was used for cooling and heated in this process can be used to blow fibers from the basalt melt.

Электромагнитный технологический реактор был опробован для плавки базальтовых пород различных месторождений, в том числе Селендумского месторождения Республики Бурятия, содержащей до 9,7% окислов железа. При подготовке базальтовых пород к плавке специальный рассев измельченного базальта не производился, что удобно при промышленной эксплуатации. В процессе запуска величина тока регулировалась от 50 до 200 А. Время запуска составляло 50-60 мин. При использовании нейтрального электрода время запуска сокращалось еще до 40-50 мин. An electromagnetic technological reactor was tested for smelting basaltic rocks of various deposits, including the Selendum deposit of the Republic of Buryatia, containing up to 9.7% of iron oxides. When preparing basaltic rocks for melting, special sieving of ground basalt was not performed, which is convenient for industrial operation. During the start-up, the current was regulated from 50 to 200 A. The start-up time was 50-60 minutes. When using a neutral electrode, the starting time was reduced even to 40-50 minutes.

При производительности реактора 80 кг/ч рабочая величина тока составляла 250 А, а напряжение 200 В. При повышении рабочего напряжения до 300 В замыканий токов на стенку реактора и аварийных ситуаций не было. При плавке базальтовых пород, содержащих окислы железа, порции восстановленного металла оседали на дно реакционной камеры и периодически сливались через дополнительную летку в дне реактора (не показана). При этом вследствие расположения устройства для вывода продуктов переработки выше уровня дна реакционной камеры восстановленный металл не заливал выходное отверстие устройства и реактор не останавливался. At a reactor productivity of 80 kg / h, the working current was 250 A, and the voltage was 200 V. When the operating voltage was increased to 300 V, there were no short circuits of the currents to the reactor wall. When melting basaltic rocks containing iron oxides, portions of the reduced metal settled to the bottom of the reaction chamber and periodically merged through an additional notch in the bottom of the reactor (not shown). Moreover, due to the location of the device for outputting the processed products above the level of the bottom of the reaction chamber, the reduced metal did not fill the outlet of the device and the reactor did not stop.

Claims (8)

1. Электромагнитный технологический реактор, содержащий реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные в реакционной камере на одинаковом расстоянии от ее продольной оси и под углом 120° друг к другу, и электромагнит, выполненный в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки магнитного поля, выполненные с возможностью создания поперечного магнитного поля протекающим через них электрическим током, причем один вывод каждой из обмоток соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания, отличающийся тем, что реакционная камера оснащена тремя стержневыми электродами, установленными параллельно продольной оси камеры, а источником питания является трехфазный регулируемый тиристорный источник питания, работающий в режиме источника тока.1. An electromagnetic process reactor containing a reaction chamber having a bottom, side walls and a lid, input devices of processed materials and output of processed products, rod electrodes placed in the reaction chamber at the same distance from its longitudinal axis and at an angle of 120 ° to each other, and an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole pieces, on which series magnetic field windings are arranged, made with the possibility of creating a transverse magnetic field by an electric current flowing through them, and one terminal of each winding is connected to a corresponding electrode and the other to a power source, characterized in that the reaction chamber is equipped with three rod electrodes mounted parallel to the longitudinal axis of the chamber, and the power source is three-phase adjustable thyristor power supply operating in the current source mode. 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что имеет в поперечном сечении форму шестиугольника.2. The reactor according to claim 1, characterized in that it has a hexagonal shape in cross section. 3. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что боковые стенки реакционной камеры выполнены из продольных взаимоизолированных водо- или воздухоохлаждаемых секций из немагнитной стали.3. The reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the side walls of the reaction chamber are made of longitudinal mutually insulated water- or air-cooled sections of non-magnetic steel. 4. Реактор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что устройство для вывода продукта переработки размещено выше уровня дна реакционной камеры.4. The reactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the device for outputting the processed product is placed above the bottom of the reaction chamber. 5. Реактор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что дно и крышка реакционной камеры выполнены водо- и воздухоохлаждаемыми.5. The reactor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bottom and the lid of the reaction chamber are water- and air-cooled. 6. Реактор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что вдоль оси реакционной камеры установлен дополнительный нейтральный электрод.6. The reactor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an additional neutral electrode is installed along the axis of the reaction chamber. 7. Реактор по п.6, отличающийся тем, что устройство для вывода продукта переработки выполнено в боковой стенке камеры.7. The reactor according to claim 6, characterized in that the device for outputting the processed product is made in the side wall of the chamber. 8. Способ пуска электромагнитного технологического реактора, имеющего реакционную камеру со стержневыми электродами и электромагнитом, выполненным в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки, один вывод каждой из которых соединен с соответствующим электродом, а другой - с источником питания путем подключения источника питания и подачи напряжения на стержневые электроды, подачи измельченных перерабатываемых материалов в реакционную камеру, отличающийся тем, что осуществляют подачу измельченных перерабатываемых материалов в реакционную камеру и заполнение ее, при этом формируют между слоями измельченного перерабатываемого материала слой мелкодисперсного электропроводящего материала, например графита, замыкающего три стержневых электрода, размещенных в реакционной камере параллельно продольной оси на одинаковом расстоянии от нее и под углом 120° друг от друга, а затем подключают источник питания, в качестве которого используют трехфазный регулируемый тиристорный источник питания, работающий в режиме источника тока, и осуществляют постепенный набор токовой нагрузки.8. The method of starting an electromagnetic technological reactor having a reaction chamber with rod electrodes and an electromagnet made in the form of a closed yoke enclosing the reaction chamber with three symmetrical pole tips, on which series windings are located, one terminal of each of which is connected to the corresponding electrode, and the other - with a power source by connecting a power source and applying voltage to the rod electrodes, feeding crushed processed materials into the reaction to Amer, characterized in that the crushed processed materials are fed into the reaction chamber and filled, while a layer of finely dispersed electrically conductive material, for example graphite, closing three rod electrodes placed in the reaction chamber parallel to the longitudinal axis at the same distance from the layers of the crushed processed material is formed it and at an angle of 120 ° from each other, and then connect the power source, which is used as a three-phase adjustable thyristor a power source operating in a current source mode and performing a gradual set of current load.
RU2001135549/06A 2001-12-29 2001-12-29 Electromagnetic process reactor and its starting method RU2225685C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001135549/06A RU2225685C2 (en) 2001-12-29 2001-12-29 Electromagnetic process reactor and its starting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001135549/06A RU2225685C2 (en) 2001-12-29 2001-12-29 Electromagnetic process reactor and its starting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001135549A RU2001135549A (en) 2003-08-10
RU2225685C2 true RU2225685C2 (en) 2004-03-10

Family

ID=32390175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001135549/06A RU2225685C2 (en) 2001-12-29 2001-12-29 Electromagnetic process reactor and its starting method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2225685C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2432719C1 (en) * 2010-07-13 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" Electromagnet process reactor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423080A (en) * 1963-11-06 1969-01-21 Interlake Steel Corp Electric arc furnace
US4388108A (en) * 1980-09-11 1983-06-14 Rozenberg Vladimir L Method and apparatus for smelting charge materials in electric arc furnace
DE3544119A1 (en) * 1985-12-13 1987-06-19 Inst Elektroswarki Patona Plasma arc device for melting metal
RU2025054C1 (en) * 1992-03-12 1994-12-15 Мельник Георгий Евстафьевич Electric teleological reactor
RU2129342C1 (en) * 1997-01-08 1999-04-20 Акционерное общество "Гусиноозерская ГРЭС" Plasma direct current reactor
RU2129343C1 (en) * 1997-01-08 1999-04-20 Акционерное общество "Гусиноозерская ГРЭС" Plasma reactor and method for control of electric-arc discharge of plasma reactor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423080A (en) * 1963-11-06 1969-01-21 Interlake Steel Corp Electric arc furnace
US4388108A (en) * 1980-09-11 1983-06-14 Rozenberg Vladimir L Method and apparatus for smelting charge materials in electric arc furnace
DE3544119A1 (en) * 1985-12-13 1987-06-19 Inst Elektroswarki Patona Plasma arc device for melting metal
RU2025054C1 (en) * 1992-03-12 1994-12-15 Мельник Георгий Евстафьевич Electric teleological reactor
RU2129342C1 (en) * 1997-01-08 1999-04-20 Акционерное общество "Гусиноозерская ГРЭС" Plasma direct current reactor
RU2129343C1 (en) * 1997-01-08 1999-04-20 Акционерное общество "Гусиноозерская ГРЭС" Plasma reactor and method for control of electric-arc discharge of plasma reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2432719C1 (en) * 2010-07-13 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" Electromagnet process reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4013867A (en) Polyphase arc heater system
EP0853131B1 (en) Process and plant for induction melting and purification of aluminium, coper, brass, lead and bronze alloys
CA3090332C (en) Methods and apparatuses for aluminum and zinc recovery from dross and metal-rich residues using induction melting
US2964679A (en) Arc plasma generator
RU2225685C2 (en) Electromagnetic process reactor and its starting method
US6240120B1 (en) Inductive melting of fine metallic particles
US6313429B1 (en) Dual mode plasma arc torch for use with plasma arc treatment system and method of use thereof
RU2296165C2 (en) Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same
US3597519A (en) Magnetic-field rotating-electrode electric arc furnace apparatus and methods
RU2025054C1 (en) Electric teleological reactor
RU2129342C1 (en) Plasma direct current reactor
US2018885A (en) Method and apparatus for mixing and discharging the contents of an electric glass furnace
SU1246420A1 (en) Induction polyphase submerged-resistor furnace
CN113443814A (en) Power supply switching device and equipment for crucible
RU2333438C2 (en) Three-phase current steel-melting arc furnace
JPH0361318B2 (en)
RU1814197C (en) Induction crucible furnace
RU2129343C1 (en) Plasma reactor and method for control of electric-arc discharge of plasma reactor
CN113432422B (en) Crucible connection device and material handling equipment and system
RU2035128C1 (en) Plasma reactor for reprocessing refractory materials
SU1680789A1 (en) Metal melting and refining device
JP7515937B1 (en) Kryptor furnace and electric cupola system equipped with same
JPS63502709A (en) Induction-plasma melting equipment
JPH02420B2 (en)
JP2002372379A (en) Opening/closing device of delivery gate employing conductive refractories

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20060925

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121230