Способ производства непрерывных нитей из кристаллизационноспособных горных пород в малогабаритной газоэлектрической печи


 


Владельцы патента RU 2417961:

Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Банотех" (RU)

Изобретение относится к производству непрерывных минеральных нитей из кристаллизационноспособных горных пород в малогабаритных газоэлектрических печах и может быть использовано в химической промышленности, а также в промышленности строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение уровня подготовленности расплава горных пород к формованию, а также снижение энергопотребления. Способ производства непрерывных нитей из кристаллзационноспособных горных пород с суммарным наличием тугоплавких элементов SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, MnO более 70% в малогабаритной газоэлектрической печи включает загрузку сырья в рабочую зону электродов, плавление, гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство, формование волокон. Гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство и формование волокон осуществляют при температурах не ниже верхнего предела кристаллизации, причем фракция сырья должна быть в диапазоне 40-90 мм, загрузку которого осуществляют с интервалом 15-60 мин. Загрузку осуществляют в рабочей зоне электродов на расстоянии не менее 50 мм от дальней границы рабочей зоны электродов, причем площадь рабочей зоны электродов составляет не менее 10% от зеркала расплава, находящегося в печи. Интервал загрузки определяют визуально по времени исчезновения границ гранул сырья в рабочей зоне электродов. 1 ил.

 

Изобретение относится к производству непрерывных минеральных нитей из кристализационноспособных горных пород в малогабаритных газоэлектрических печах и может быть использовано в химической промышленности, а также в промышленности строительных материалов.

Известен способ изготовления волокон из расплава горных пород (патент РФ №2068814, кл. С03В 37/02, 1996 г. - аналог), включающий загрузку сырья, плавление, подачу расплава в зону формования волокон и формование нитей.

Недостатком является неработоспособность данного технологического способа производства непрерывных минеральных нитей в большей части горных пород, существующих в природе.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ получения непрерывных волокон из горных пород (патент РФ №2203232, кл. С03В 37/029, 2003 г. - прототип), включающий плавление сырья, подачу расплава в формующее устройство и формование волокон.

Недостатком указанного способа является недостаточный уровень подготовленности расплава из-за возможной кристаллизации расплава.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение уровня подготовленности расплава горных пород с химическим составом, содержащим более 70% тугоплавких окислов (SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, MnO), к формованию, а также снижение энергопотребления за счет увеличения фракции загружаемого сырья в печь, оптимальной цикличности загрузки и рабочей зоны электродов по отношению к зеркалу расплава.

Технический результат достигается тем, что в способе производства непрерывных нитей из кристализационноспособных горных пород с суммарным наличием тугоплавких элементов (SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, MnO) более 70% в малогабаритной газоэлектрической печи, включающем загрузку сырья в рабочую зону электродов, плавление, гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство, формование волокон, гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство и формование волокон на питающем устройстве осуществляют при температурах не ниже верхнего предела кристаллизации, свойственного данному типу сырья, причем фракция сырья должна быть в диапазоне 40-90 мм, загрузку которого осуществляют с интервалом 15-60 мин, загрузку осуществляют в рабочей зоне электродов на расстоянии не менее 50 мм от дальней границы рабочей зоны электродов фильерного питателя, причем площадь рабочей зоны электродов составляет не менее 10% от зеркала расплава, находящегося в печи, а интервал загрузки определяют визуально по времени исчезновения границ гранул сырья в рабочей зоне электродов.

На чертеже представлена схема малогабаритной газоэлектрической печи для осуществления предлагаемого способа.

Способ производства непрерывных нитей из кристализационноспособных горных пород, содержащих тугоплавкие элементы (SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, MnO) более 70%, в том числе кристализационноспособных термопластичных материалов в малогабаритных газоэлектрических печах 1 с, по крайней мере, одной парой электродов 2, с рабочей зоной электродов 3 с дальней 10 и ближней 11 границами и газовой горелкой 4, включающий в себя зону загрузки 5, зону гомогенизации расплава 6, зону подачи расплава в формующее устройство нитей 7 и зону непосредственного формования волокон на формующем устройстве 9.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Сырье в виде гранул размером 50 мм (стеклошарики) из зоны загрузки 5 поступает в рабочую зону электродов 3, по крайней мере, с одной парой электродов 2, где осуществляют процесс плавления, который заканчивают в рабочей зоне электродов (определяют визуально через смотровое окно). Если гранулы сырья размером 30 мм, то они остаются в низкотемпературных верхних слоях расплава, находящихся в рабочей зоне электродов 3, по крайней мере, одной пары электродов 2, не попадают в зону интенсивного воздействия электрического потока, создаваемого электродами, таким образом, расплав, покидая рабочую зону 3, обладает недостаточной однородностью (явное наличие границ плавящейся фракции горных пород на выходе из рабочей зоны электродов) и соответственно не успевает пройти гомогенизацию и дегазацию всего объема расплава не достигнув температур, превышающих уровень верхнего предела кристаллизации. При прохождении всего пути до формующего устройства нитей 7 расплав насыщается кристаллами, не позволяющими вести стабильный процесс выработки непрерывных нитей. В данном случае, неоднородность расплава вызывает повышенную обрывность волокон.

Если гранулы сырья, поступающие в малогабаритную печь, составляют 90 мм, то из-за большой массы гранул и краткосрочности пребывания их в рабочей зоне электродов 3, по крайней мере, одной пары электродов 2, не успевают расплавиться, а в дальнейшем пройти гомогенизацию и дегазацию расплава и сохраняют склонность к появлению кристаллов.

Загрузку гранул сырья осуществляют пропорционально расходу расплава через формующее устройство с определенной цикличностью с временным интервалом 28 минут, определяемым визуально по наличию границ гранул сырья при выходе из рабочей зоны электродов. Если загрузку осуществляют с временным интервалом более 70 минут, то в рабочей зоне электродов 3, по крайней мере, одной пары электродов 2, гранулы сырья не успевают проплавиться в достаточной степени, чтобы печь работала без пульсации уровня расплава, и появляются зоны кристаллизации, трудно поддающиеся плавлению.

Если загрузка сырья равна 10 минутам, то может возникнуть ситуация из-за принятой фракционности сырья несоответствия расхода расплава через фильеры и поступления сырья в печь, что приведет к увеличению уровня расплава в печи выше регламентируемого.

Рабочая зона электродов должна составлять как минимум 10% от площади зеркала расплава в печи. Если рабочая зона электродов равна 8%, то гранулы сырья размером 50 мм не успевают проплавиться и в этом случае поток расплава выходит из рабочей зоны электродов с видимыми границами гранул сырья, что в свою очередь требует увеличения габаритов печи, а это влечет за собой увеличение энергопотребления.

Загрузку сырья осуществляют в рабочей зоне электродов на расстоянии L=60 мм от дальней границы рабочей зоны электродов фильерного питателя. В случае, если загрузку сырья осуществляют ближе 40 мм к дальней границе рабочей зоны электродов, то в данном случае процесс плавления замедляется, что требует для получения гомогенизированного расплава увеличения либо рабочей зоны электродов или габаритов печи, что увеличивает электропотребление в процессе. Процессы гомогенизации, дегазации, подачи расплава в формующее устройство и прохождение его непосредственно через формующее устройство осуществляется при температурах не ниже температуры верхнего предела кристаллизации расплава данного типа стекла. В случае, если на каком-то этапе прохождения расплава в печи возникают температуры ниже уровня верхнего предела кристаллизации, то образуются зоны плавления кристаллической структуры, которые, в конечном итоге, не позволяют получать процесс волокнообразования на формующем устройстве.

Способ производства непрерывных нитей из кристаллизационноспособных горных пород с суммарным наличием тугоплавких элементов SiO2, TiO2, Al2O3, MgO, MnO более 70% в малогабаритной газоэлектрической печи, включающий загрузку сырья в рабочую зону электродов, плавление, гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство, формование волокон, отличающийся тем, что гомогенизацию расплава, подачу расплава в формующее устройство и формование волокон на питающем устройстве осуществляют при температурах не ниже верхнего предела кристаллизации, свойственного данному типу сырья, причем фракция сырья должна быть в диапазоне 40-90 мм, загрузку которого осуществляют с интервалом 15-60 мин, загрузку осуществляют в рабочей зоне электродов на расстоянии не менее 50 мм от дальней границы рабочей зоны электродов фильерного питателя, причем площадь рабочей зоны электродов составляет не менее 10% от зеркала расплава, находящегося в печи, а интервал загрузки определяют визуально по времени исчезновения границ гранул сырья в рабочей зоне электродов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к области производства непрерывных минеральных волокон из основных горных пород типа базальта, и может быть использовано в ванных и прямоточных печах при производстве базальтовых волокон, а также волокон на основе других горных пород и материалов.

Изобретение относится к печи и способу формования оптических волокон. .

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано для вытяжки оптического волокна, предназначенного для изготовления световодов в линиях оптической связи, из тугоплавких материалов, например из кварцевого стекла .
Наверх