устройство для плавки оксидов

Формула изобретения

Устройство для плавки оксидов, содержащее плавильную камеру для расплава шихты, имеющую устройство загрузки и выгрузки в виде сливного носка, камеру раздува, отличающееся тем, что оно снабжено камерой перегрева расплава, вход которой сопряжен со сливным носком плавильной камеры, а выход - со входом камеры раздува, при этом камера перегрева расплава выполнена в виде трубы из электропроводящего материала, снабженной выводами для подключения к источнику электроэнергии, и дополнительно снабжена направляющими из электропроводящего материала, установленными на входе и выходе камеры перегрева расплава, имеющими выводы для подключения к источнику электроэнергии.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области электротермии и предназначено для плавки тугоплавких оксидов, например базальта, в технологических линиях при производстве теплоизоляционных материалов.

Известна стекловаренная печь, включающая варочный бассейн, газопламенное пространство стекловаренной печи, порог, ограничивающий указанные объемы в определенном соотношении, варочный бассейн выполнен глубиной, превышающей высоту порога в несколько раз (патент РФ 2142920, опубл. 20.12.99).

Данной печи присущ следующий недостаток, связанный с ее конструкцией. Из-за наличия футеровки максимальная температура расплава в ней не может превышать 1500^oС, так как ограничена стойкостью огнеупорной кладки. При получении же изделий, в частности волокон из тугоплавких оксидов необходимо иметь определенную пониженную вязкость расплава, которая достигается нагреванием его до температур порядка 1600-1700^oС.

Известна индукционная печь для плавки оксидов (Петров Ю.Б., Канаев И.А. Индукционная печь для плавки оксидов. - Л.: Политехника, 1991), содержащая шкаф с загрузочным бункером, установленным над водоохлаждаемой емкостью в форме параллелепипеда, охватываемой индуктором. Емкость имеет сливной носок, в ее полости выполнены две сообщающиеся зоны, разделенные водоохлаждаемой перегородкой. Из емкости расплав поступает в металлическую камеру раздува струи расплава с помощью сжатого воздуха. В данной печи можно нагреть расплав до необходимой высокой температуры, но она обладает следующим недостатком, ограничивающим ее применение в промышленных масштабах, а именно - низкой производительностью. Новая порция твердой шихты, загружаемой в данную печь, расплавляется за счет тепла, выделяемого в расплаве токами высокой частоты при появлении проводимости. Ввиду малой проводимости расплава для его нагрева требуется высокая частота питающего тока мегагерцевого диапазона, что сопряжено с использованием ламповых генераторов, имеющих низкий к.п.д. и требующих особых условий работы.

Устройство для плавки оксидов, описанное в международной заявке 90/02711, кл. С 03 В 5/26, опубл. 22.03.1990, можно отнести к ближайшим аналогам заявленного изобретения как по назначению, так и по совокупности существенных признаков. Это устройство содержит плавильную печь, имеющую устройства для загрузки и выгрузки, сливной желоб, в котором осуществляется дальнейший нагрев расплава, и устройство для формования волокон. Сливной желоб сопряжен одним концом со сливным носком плавильной печи, а другим - с устройством для формирования волокон. Нагрев в сливном желобе осуществляют с помощью электрической плазмы.

Однако в случае плазменного нагрева мы имеем более низкий к.п.д., так как нагрев ведется на узком участке расплава. Уходящие при этом газы содержат токсичные вещества, представляющие вред для обслуживающего персонала. При использовании дополнительной плазменной установки резко возрастает стоимость оборудования. Перечисленные факторы не позволяют использовать известные средства для решения поставленной технической задачи.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении температуры расплава, в увеличении производительности, снижении расхода электроэнергии и улучшении условий эксплуатации.

Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство для плавки оксидов, содержащее плавильную камеру для расплава шихты, имеющую устройства загрузки и выгрузки в виде сливного носка, снабжено камерой перегрева расплава, вход которой сопряжен со сливным носком плавильной камеры, а выход - со входом камеры раздува. Камера перегрева расплава выполнена в виде трубы из электропроводящего материала с выводами для подключения к источнику электроэнергии и дополнительно снабжена направляющими из электропроводящего материала, установленными на входе и выходе камеры перегрева расплава, имеющими выводы для подключения к источнику электроэнергии.

Конструкция предлагаемого устройства для плавки оксидов представлена схематично на чертеже.

Устройство для плавки оксидов содержит плавильную камеру 1 для расплава шихты, например, представляющую собой газовую печь, имеющую устройства загрузки 2 и выгрузки 3 в виде сливного носка, расположенного над входом 4 камеры перегрева 5. Выход 6 камеры перегрева 5 расположен над входом 7 камеры раздува 8. Камера перегрева 5 в виде ограниченного участка трубы снабжена выводами 9 для подключения к источнику электроэнергии. Кроме того, она снабжена направляющими 10 из электропроводящего материала, которые имеют выводы 11 для подключения к источнику электроэнергии.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Шихта (оксид) в виде мелких кусков подается через устройство загрузки 2 в плавильную камеру 1 и нагревается до плавления. Расплав оксида при температуре около 1500^oС через устройство выгрузки 2 в виде сливного носка попадает через вход 4 в камеру перегрева 5, где нагревается до температуры выше 1600^oС, а затем через выход 6 поступает на вход 7 камеры раздува 8.

В камере перегрева 5 нагрев расплавленного оксида осуществляется двумя методами: за счет теплопередачи от стенок камеры перегрева 5 (трубы), которая нагревается за счет электрического тока, подведенного от источника электроэнергии через выводы 9, а также за счет прямого пропускания тока через расплавленный оксид, при этом ток подводится от источника электроэнергии через направляющие 10 и выводы 11.

Комбинация двух методов нагрева - прямого и косвенного позволяет повысить температуру расплава, интенсифицировать процесс, а также упрощает процесс пуска устройства из холодного состояния, когда в камере перегрева имеется холодный, не проводящий электрический ток, оксид.