Спосіб плавлення основних гірських пород у ванній печі

Изобретение относится к способам плавления основных горных пород в ванных печах и может быть использовано в производстве минеральных волокон и изделий из них, а также в производстве различных изделий методом каменного литья. Понятие "основные горные породы" включает в себя природные минеральные агрегаты основного состава (содержание кремнезема от 45 до 56%), например, магматические горные породы типа базальта или метаморфические породы типа амфибалита. Известен способ плавления основных горных пород в ванной печи, согласно которому потоки продуктов горения топлива от факельных или бесфакельных горелок подают в ванну через отверстия в боковых стенах печи горизонтально или под Острым углом к зеркалу расплава. Сырье - крошку горной породы, подают в ванну также через карманы или большие отверстия в боковых стенах в виде отдельной кучи или нескольких крупных куч. Этот способ не позволяет достичь высоких показателей производительности печи из-за преобладания лучисто го теплообмена между продуктами горения топлива и сырьем над конвективным. Кроме того, отрицательно влияет на производительность печи и кучевая загрузка сырья, замедляющая его плавление. Известен также способ плавления основных горных пород в ванной печи, включающий загрузку измельченного сырья и подачу продуктов горения топлива через отверстия в своде печи. При этом измельченное сырье и продукты горения топлива подают совместно через одни и те же отверстия, которые рассредоточены по всей поверхности свода [2], Описанный способ позволяет существенно повысить производительность печи. Это связано прежде всего с тем, что продукты горения топлива (раскаленные газы) подают через отверстия в своде печи. При этом они падают на зеркало расплава практически вертикально, в результате чего максимально возрастает доля конвективного теплообмена между сырьем и газами. Кроме того. процесс теплообмена интенсифицирует подача измельченного сырья и продуктов горения топлива через рассредоточенные по всей поверхности свода отверстия множеством небольших потоков, благодаря чему поступающее сырье плавится в течение довольно короткого времени. Однако при осуществлении этого способа также возникают определенные трудности. Так, известно, что любой поток продуктов горения топлива, поступающий в печь от какого-либо горелочного устройства, в той или иной степени турбулирован. Поэтому при совместной подаче потоков сырья и раскаленных газов через одно отверстие (которое к тому же должно быть достаточно маленьким во избежание чрезмерных потерь тепла) упомянутые потоки приходят в соприкосновение, и поток сырья тоже становится турбулированным. При этом частицы сырья, увлекаемые высокоскоростным потоком раскаленных газов,ускоряясь и разогреваясь, с силой ударяются о стенки сводовых отверстий, что влечет за собой их преждевременное разрушение, а, следовательно, и сокращение срока кампании печи. Этот нежелательный эффект значительно усиливается при малейшем отклонении потоков сырья и раскаленных газов от вертикального направления, поддерживать которое практически бывает очень сложно. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа плавления основных горных пород в ванной печи путем обеспечения раздельной подачи сырья и продуктов горения топлива, благодаря чему снижается турбулированность подаваемых в ванну потоков сырья, что снижает степень разрушения частицами сырья сводовых отверстий, а это, в свою очередь, позволяет продлить кампанию печи при сохранении её производительности. Поставленная задача решается тем, что в способе плавления основных горных пород в ванной печи. включающем загрузку измельченного сырья и подачу продуктов горения топлива через отверстия в своде печи, согласно изобретению, измельченное сырье и продукты горения топлива подают через разные отверстия, причем подачу измельченного сырья осуществляют через отверстие, смежное, по крайней мере, с одним из отверстий для подачи продуктов горения топлива. Раздельная подача сырья и продуктов горения топлива позволяет существенно снизить турбулированность потоков сырья, благодаря чему его частицы не так интенсивно, как в известном способе, разрушают сводовые отверстия. Это, в свою очередь, позволяет продлить кампанию печи (см. таблицу). Вместе с тем, осуществление подачи сырья через отверстия, каждое из которых смежно по крайней мере с одним из отверстий для подачи продуктов горения топлива позволяет, также как и в известном способе, быстро расплавлять поступающие в ванну частицы сырья, то есть практически сохранить высокую производительность известных печей (см. в таблице сравнительные данные по удельному съему стекломассы). Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично изображена ванная печь для плавления основных горных пород, поперечный разрез; на фиг. 2 - варианты взаиморасположения отверстий в своде печи для подачи измельченного сырья и продуктов горения топлива, вид сверху. Печь содержит ванну 1 и свод 2, в котором выполнены отверстия 3 для подачи в ванну 1 измельченного сырья и отверстия 4 для подачи в ванну 1 продуктов горения топлива. Над отверстиями 3 установлены загрузчики 5, а над отверстиями 4 - горелки 6. Способ плавления основных пород в ванной печи осуществляют следующим образом. В ванну 1 печи через отверстия 3 подают измельченное сырье от загрузчика 5, а через отверстия 4 продукты горения топлива от горелок 6, Так как горелки 6 установлены вертикально, а частицы измельченных горных пород свободно падают из загрузчика 5 в ванну, то подача потоков сырья и продуктов горения топлива осуществляется по существу вертикально к зеркалу 7 расплава горных пород. Для обеспечения нормальной работы печи любое из отверстий 3 должно быть смежным, по меньшей мере, с одним из отверстий 4 (фиг. 2). Пример. Используют прямоугольную ванную печь непрерывного действия с выполненными в ее своде 2 рядамиотверстий 3, 4 (фиг. 2). В варианте "а" отверстия 3 для подачи сырья располагались вдоль боковых стен свода 2, а отверстия для подачи продуктов горения топлива - вдоль его продольной оси. В варианте "б" ряды отверстий 3 и 4 чередовались в поперечном направлении. В варианте "в" они располагались в ша хматном порядке. В варианте "г" имелся ряд отверстий 3, не смежных с отверстиями 4 (контрольный вариант). В варианте "д" дана схема расположения сводовых отверстий. используемая в известном способе (прототип), где потоки сырья й продуктов горения топлива подают совместно через одни и те же отверстия 8. Количество отверстий и расстояние между ними зависит от размеров печи с учетом соблюдения известных конструкционно-технологических требований. Используют газовоздушные горелки 6 и механические загрузчики 5, снабженные валковым дозатором с электроприводом. Сырьем служит крошка горной породы (размер фракций 3-10 мм). При этом работу загрузчиков 5 и горелок 6 регулируют таким образом, чтобы суммарные количества сырья и продуктов горения топлива, подаваемых в ванну 1 в единице времени, были одинаковыми во всех вариантах. Плавление горной породы осуществляют при температуре в ванне 1450±10°С. В таблице приведены некоторые показатели работы ванных печей с использованием вышеописанных вариантов расположения сводовых отверстий. Как видно из таблицы, средний срок кампании печи в варианте "д" (прототип) значительно меньше, чем во всех остальных. Вместе с тем величина удельного съема стекломассы в первых тре х вариантах близка к таковой в известном способе, тогда как в варианте "г" (контрольный), где взаиморасположение отверстий, через которые осуществляют подачу потоков сырья и продуктов горения топлива, не соответствует сущности заявляемого изобретения (подачу части потоков сырья осуществляют через отверстия, не смежные с отверстиями, через которые подают потоки продуктов горения топлива), этот показатель ниже. Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить достижение положительного эффекта (продолжительность кампании печи увеличиваэтся почти в 5 раз) при сохранении величины одного из важнейших показателей работы печи - удельного съёма стекломассы.