Физико-химические основы получения силикатных расплавов. Печи для получения силикатных расплавов

Физ-Хим основы - При производстве искусственного минерального волокна основными технологическими процессами являются: получение силикатного расплава из горных пород и шлаков, применяемых для производства волокна; превращение этого расплава в волокна. Большинство силикатных систем может быть получено в кристаллическом, жидком и стеклообразном состояниях. Микроскопическое исследование искусственных минеральных волокон показывает, что они прозрачны, изотропны и не содержат кристаллов, т. е. представляют собой стекло. Стеклом называются аморфные вещества, получаемые при переохлаждении и затвердевании расплавов. В противоположность расплавам кристаллических тел, расплавы стекол затвердевают, не кристаллизуясь и без выделения скрытой теплоты кристаллизации. Процесс превращения жидкого вещества в стеклообразное является обратимым. При охлаждении стекловидных веществ их температура непрерывно понижается, вязкость же постепенно возрастает до такой величины, при которой стекла приобретают механические свойства твердых тел. Если стекло нагревать, то оно так же постепенно будет размягчаться, переходя сначала в пластичное состояние, а потом в расплав. Такие расплавы в жидком и вязком состояниях способны кристаллизоваться. Склонность стекла к кристаллизации зависит от его химического состава и температуры. Кристаллизация может начаться, когда накопится большое число одноименных окислов, силикатов и других соединений и они, расположатся в определенном порядке. Кристаллизация стекла приводит к потере им основных свойств: прозрачности, твердости и прочности. Так как минеральное волокно представляет собой стекло, то и оно при определенных условиях может кристаллизоваться. При кристаллизации минеральное волокно теряет прочность и эластичность, т. е. разрушается. При изоляции горячих поверхностей, печей, паропроводов длительное воздействие высокой температуры может привести к кристаллизации минерального волокна в определенном температурном интервале. Минеральное волокно, склонное к кристаллизации, является менее температуростойким. Кристаллизационная способность минерального волокна зависит от химического состава и усиливается по мере перехода от кислых составов к основным. Свойства силикатных расплавов, применяемых для производства минерального волокна. Свойства минерального волокна (объемный вес, теплопроводность и др.) определяются его диаметром. Диаметр волокна зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются вязкость и поверхностное натяжение расплава.

Печи - 1) Вагранка - представляет собой противоточную шахтную печь.

Внутренний d=1000,1250,1400мм.Высота=2,5…7,0м.Топливо и сырье загружают через загрузочное отверстие сверху печи. Твердое кусковое сырье размером частиц 20…40мм. Состоит из операций:1-сушка,2-дегидратаций и декарбонизаций, 3-плавление, 4-гимигенизация расплава. Отличается – шихтовый столб, включая сырьевые и коксовые калоши, имеет достаточную газопроницаемость и обеспечивает быстрый нагрев шихты и получение расплава необходимой вязкости. Технология: Твердое сырье дробят до 20-40мм (щековая дробилка), далее сырье твердое и отходы (менее 20мм) поступают на виброгрохот, затем в расходный бункер. В это время кокс поступает на виброгрохот, затем в расходный бункер, все компоненты загружают в печь (скиповый подъемник, ленточный конвейер), затем в вагранку, гомогенизация, выдача расплава.

2) Ванная печь - представляет собой бассейн, дно выложено огнеупорным шамотными брусьями. Сырье загружают через загрузочные карманы в боковых стенках печи. Размер частиц сырье 2..5мм. Печь устанавливается на металлические колонны, в качестве теплоносителя используют газ или мазут, который сжигают в горелках, расположенных в задней торцевой стены печи. Для наддува используют воздух, подогреваемый в регенераторах или рекуператорах. В отличие от вагранки расплав вытекает с рабочей вязкостью 2,5Па·с.

Глубины ванны для получения минволокна=400мм,стеловоловна=от 800мм.

3) Электрические печи - позволяют получать температуру расплава выше 1750°С.Такая температура может получаться за счет электрической дуги, применения электромагнитной индукции или создания низкотемпературной плазмы. По опытным данным в вагранке получают-3,3-6,0;в ванных-3,15-3,6;электродуговой печи-12,7;газоплавльный агрегат-2,29-22,84кг расплава при затрате 1кг топлива. Производительность вагранок-2,0…2,5т/ч по расплаву; ванные печи-1,6…2,5 т/ч; электропечей-до 5 т/ч; печей базальтового производства- от 200 кг/сут до 200 кг/ч.