Агрегат для получения из минеральных тугоплавких расплавов супертонкого базальтового волокна

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве высокотемпературных изоляционных материалов из супертонкого базальтового волокна. Агрегат для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна состоит из нагревательной печи с плавильной ванной, соединенной посредством футерованной высокотемпературным огнеупором наклонной сменной сливной трубы с имеющей газовую горелку вспомогательной нагревательной камерой. Под раздаточным концом наклонной сменной сливной трубы расположен приемник тугоплавкого минерального расплава в виде огнеупорного тигля-стабилизатора гидравлического давления и скорости истечения тугоплавкого минерального расплава из центрального фигурного окна в его днище. Тигель-стабилизатор установлен в дополнительной нагревательной камере. Центральное фигурное окно днища соединено посредством сквозного вертикального подающего канала с верхней зоной диффузора дутьевой головки. Нагревательная печь снабжена рекуператором нагрева газообразного энергоносителя (воздуха). Дутьевая головка имеет в диспергирующей зоне диффузора тангенциальные сопла для подачи под давлением нагретого до 300°С газообразного энергоносителя (воздуха). Технический результат изобретения - возможность получения супертонкого базальтового волокна с пониженным содержанием неволокнистых включений, удобство эксплуатации и увеличение срока службы агрегата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве высокотемпературных изоляционных материалов из супертонкого базальтового волокна.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Формула изобретения

1. Агрегат для получения из тугоплавких минеральных расплавов супертонкого базальтового волокна, содержащий 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, отличающийся тем, что нагревательная печь снабжена рекуператором для нагрева газообразного энергоносителя и фидером в виде имеющей газовую горелку вспомогательной нагревательной камеры с высокотемпературной огнеупорной облицовкой, 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 - 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 ₁ сменного цилиндрического огнеупорного тигля-стабилизатора меньше высоты Н вспомогательной нагревательной камеры в 1,4-2,1 раза.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что нагревательная печь и вспомогательная нагревательная камера выполнены с монтажными люками для замены футерованной высокотемпературным огнеупором наклонной сменной сливной трубы и сменного цилиндрического тигля-стабилизатора.

3. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что центральное фигурное окно в днище сменного цилиндрического тигля-стабилизатора выполнено щелевидным.

РИСУНКИ

Рисунок 1