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

Формула изобретения

Способ производства непрерывных нитей из кристаллизационноспособных горных пород с суммарным наличием тугоплавких элементов SiO ₂, 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.

Описание изобретения к патенту

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, Al ₂O₃, 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, Al ₂O₃, 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.