RU2270810C2 - Rock wool production method and plant - Google Patents
Rock wool production method and plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270810C2 RU2270810C2 RU2004113579/03A RU2004113579A RU2270810C2 RU 2270810 C2 RU2270810 C2 RU 2270810C2 RU 2004113579/03 A RU2004113579/03 A RU 2004113579/03A RU 2004113579 A RU2004113579 A RU 2004113579A RU 2270810 C2 RU2270810 C2 RU 2270810C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ash
- chamber
- melting
- plasma reactor
- reactor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к строительной индустрии и может быть использовано для получения минеральной ваты из золошлаковых отходов тепловых электрических станций с применением плазменной технологии.The present invention relates to the construction industry and can be used to produce mineral wool from ash and slag waste of thermal power plants using plasma technology.
Известен способ получения минеральной ваты из доменных шлаков с применением электродуговых печей, в которых вырабатывают расплавы с широким диапазоном содержания различных химических компонентов и довольно высокой температурой верхнего предела кристаллизации (свыше 1700°С), что важно для производства высокотемпературной ваты (см. К.Э.Горяйнов, В.В.Коровникова. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий. - Москва: Стройиздат, 1989, с.140) [1].A known method of producing mineral wool from blast furnace slag using electric arc furnaces in which melts are produced with a wide range of contents of various chemical components and a rather high temperature of the upper crystallization limit (over 1700 ° C), which is important for the production of high-temperature wool (see K.E. . Goryainov, VV Korovnikova. Technology of production of polymer and heat-insulating products. - Moscow: Stroyizdat, 1989, p.140) [1].
Однако недостатком известного способа является то, что нельзя допускать значительного перегрева расплава, так как при 2060°С и выше возникает опасность улетучивания кремния, а при 2360°С и выше - алюминия, а также время получения расплава составляет 1 час.However, the disadvantage of this method is that it is impossible to allow significant overheating of the melt, since at 2060 ° C and above there is a danger of volatilization of silicon, and at 2360 ° C and above - aluminum, and also the time for producing the melt is 1 hour.
Известна электродуговая печь, которая используется для получения высококачественной минеральной ваты. Установка состоит из электроплавильной печи, дутьевого устройства, приемной шахты с камерой отсоса, приемного конвейера, узла продольной обрезки краев и съема готовой продукции. Раздув производят паром с избыточным давлением 0,5-0,6 МПа. Плавление сырья осуществляется с помощью трех графитированных электродов. Шихту загружают сверху с помощью шнекового или иного питателя. Образовавшийся расплав выпускают через небольшой фидер, монтируемый сбоку печи. Коэффициент полезного действия электродуговых печей составляет 60-70%, что и показывает эффективность плавильного агрегата. Получение однородного по химическому составу расплава достигается с помощью предварительной обработки шихты (см. К.Э.Горяйнов, В.В.Коровникова. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий. - Москва: Стройиздат, 1989, с.140).Known electric arc furnace, which is used to produce high quality mineral wool. The installation consists of an electric melting furnace, a blowing device, a receiving shaft with a suction chamber, a receiving conveyor, a unit for longitudinal trimming of edges and removal of finished products. Blown steam is produced with an excess pressure of 0.5-0.6 MPa. Raw materials are melted using three graphitized electrodes. The mixture is loaded from above using a screw or other feeder. The resulting melt is released through a small feeder mounted on the side of the furnace. The efficiency of electric arc furnaces is 60-70%, which shows the efficiency of the melting unit. Obtaining a homogeneous chemical composition of the melt is achieved by pre-processing the mixture (see K.E. Goryainov, V.V. Korovnikova. Production technology of polymer and heat-insulating products. - Moscow: Stroyizdat, 1989, p.140).
Однако работа данной установки связана с большим расходом электроэнергии 599-700 кДж/кг.However, the operation of this installation is associated with a high energy consumption of 599-700 kJ / kg.
Известен способ получения минеральной ваты из доменных шлаков с применением плавильной печи - вагранка, которая является одним из первых и наиболее распространенных плавильных агрегатов. Обязательное условие нормальной работы вагранок - однородность кусков сырья и кокса и равномерная загрузка. Одинаковые по размеру куски сырья и кокса создают равномерное сопротивление движению газового потока по всей площади поперечного сечения шихты и способствуют спокойному ходу плавления (см. Ю.П.Горлов. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - Москва: Высшая школа, 1989, с.121-130) [2].A known method of producing mineral wool from blast furnace slag using a melting furnace - cupola, which is one of the first and most common melting units. A prerequisite for the normal operation of cupolas is the uniformity of pieces of raw materials and coke and uniform loading. Equal in size pieces of raw materials and coke create uniform resistance to the movement of the gas stream over the entire cross-sectional area of the charge and contribute to a smooth melting process (see Yu.P. Gorlov. Technology of heat-insulating and acoustic materials and products. - Moscow: Higher School, 1989, p. .121-130) [2].
Однако недостатком известного способа являются: неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия эксплуатации, обусловленные применением кокса, и увеличение вероятности выбросов недоокисленных компонентов.However, the disadvantage of this method are: poor sanitary and hygienic operating conditions due to the use of coke, and an increased likelihood of emissions of unoxidized components.
Известна шахтная плавильная печь - вагранка. Установка состоит из двух частей: горновой и шахты. В нижней горновой части вагранки происходят горение топлив и плавление сырья. В горновой части имеются фурмы - отверстия для подачи воздуха на горение топлива, которые соединены кольцевой трубой-коллектором. Образовавшийся расплав из горна вытекает через летку и по лотку поступает к узлу волокнообразования. Сверху к шихте крепится искрогаситель, представляющий собой металлический кожух с колпаком и скошенным днищем, в нижней части которого имеется патрубок для удаления осевших твердых частиц. Сырье, загружаемое в верхнюю часть вагранки, опускается вниз, превращаясь при этом в расплав, а образовавшиеся в нижней части вагранки продукты горения поднимаются вверх, отдавая тепло, расплавленному материалу (см. Ю.П.Горлов. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - Москва: Высшая школа, 1989, с.121-130).Known mine smelting furnace - cupola. The installation consists of two parts: forge and mine. In the lower furnace part of the cupola, combustion of fuels and melting of raw materials occur. In the furnace part there are tuyeres - openings for supplying air for fuel combustion, which are connected by an annular pipe-collector. The formed melt from the hearth flows out through the notch and enters the fiber formation unit through the tray. A spark arrester is attached to the charge from above, which is a metal casing with a cap and a beveled bottom, in the lower part of which there is a pipe for removing settled solid particles. The raw material loaded into the upper part of the cupola sinks down, turning into a melt, and the combustion products formed in the lower part of the cupola rise upward, giving off heat to the molten material (see Yu.P. Gorlov. Technology of heat-insulating and acoustic materials and products. - Moscow: Higher School, 1989, p. 121-130).
Однако для получения расплава требуется значительное время для нагрева массы (шихты) и плавления, т.к. сырье применяется в окускованном виде. Печи громоздки и требуют больших эксплуатационных затрат, а также дополнительных энергоемких технологических операций.However, to obtain the melt, considerable time is required for heating the mass (charge) and melting, because raw materials are used in agglomerated form. The furnaces are bulky and require large operating costs, as well as additional energy-intensive technological operations.
Известен способ получения минеральной ваты из огненно-жидких шлаков с применением печей-шлакоприемников. Основным сырьем в данном случае являются доменные огненно-жидкие шлаки, состав которых корректируют введением необходимых добавок. Печь-шлакоприемник обеспечивает гомогенизацию расплава и его подогрев до требуемой температуры (см. А.С.Болдырев, П.П.Золотов. Строительные материалы. - Москва: Высшая школа, 1989, с.479) [3].A known method of producing mineral wool from fire-liquid slag using slag kilns. The main raw materials in this case are blast-furnace liquid-liquid slags, the composition of which is adjusted by introducing the necessary additives. The slag furnace ensures homogenization of the melt and its heating to the required temperature (see A. Boldyrev, P. P. Zolotov. Building materials. - Moscow: Higher school, 1989, p. 479) [3].
Однако недостатком известного способа является то, что корректировка химического состава огненно-жидкого шлака имеет трудности, а сам способ получения силикатного расплава для производства минеральной ваты не получил пока широкого применения.However, the disadvantage of this method is that the adjustment of the chemical composition of the fire-liquid slag has difficulties, and the method of producing silicate melt for the production of mineral wool has not yet received wide application.
Известна печь для производства минеральной ваты - печи-шлакоприемники. Установка состоит из шлаковозного ковша, приемного лотка, бункера для добавок, приемного бассейна, печи-питателя, вытяжного зонда, камеры волокноосаждения. Шлак через летки металлургических печей сливают в шлаковозный ковш, в котором его доставляют к печи. Недостающее количество Al2О3-SiO2 восполняют добавлением соответствующего компонента (горной породы, стеклобоя, песка и др.), который засыпают в ковш до его заливки шлаком или вводят в шлак через загрузочное отверстие в желобе печи во время его подачи в печь (см. А.С.Болдырев, П.П.Золотов. Строительные материалы. - Москва: Высшая школа, 1989, с.479).Known furnace for the production of mineral wool - furnace slag. The installation consists of a slag ladle, a receiving tray, a hopper for additives, a receiving basin, a feed furnace, an exhaust probe, and a fiber deposition chamber. Slag through the notches of metallurgical furnaces is poured into a slag ladle, in which it is delivered to the furnace. The missing amount of Al 2 O 3 —SiO 2 is made up by adding the appropriate component (rock, cullet, sand, etc.), which is poured into the bucket before it is filled with slag or introduced into the slag through the loading hole in the furnace trough during its feeding into the furnace ( see A.S. Boldyrev, P.P. Zolotov, Building Materials. - Moscow: Higher School, 1989, p. 479).
Однако печи-шлакоприемники являются громоздкими, а также имеет низкий коэффициент полезного действия 2-5%.However, slag kilns are bulky, and also has a low efficiency of 2-5%.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения минерального волокна, заключающийся в непрерывной подаче шихты в стабилизированный объем плазменного реактора с температурой плазмы до 4000°С, с последующим перетеканием образовавшегося расплава по водоохлаждаемому поддону в аккумуляторный объем (вариант 1), либо в дозированной подаче шихты в плавильный объем реактора с зажиганием дуги между угольными электродами посредством введения графитовой дорожки (вариант 2). Далее расплав, полученный по любому из вариантов, поступает в аэродинамическую систему сопел Лаваля, где происходит его раздув, первичное расслоение на волокно и твердые оксиды металлов, измельчение твердых оксидов, после чего осуществляют непрерывную круговую очистку полученного волокна от измельченных оксидов металлов в камере волокноосаждения, в результате чего получают волокно длиной до 25 см, диаметром 4-7 мк, с содержанием твердых оксидов металлов не более 4 мас.%. В качестве волокнообразующего материала используют золу, шлаки, отходы горнодобывающей промышленности, в том числе базольтовую шихту и их сочетания (см. RU 2211193, кл. С 03 В 37/06, 2003 г.) [4].The closest in technical essence to the present invention is a method for producing mineral fiber, which consists in the continuous supply of the charge into the stabilized volume of a plasma reactor with a plasma temperature of up to 4000 ° C, followed by flowing of the formed melt along the water-cooled tray into the battery volume (option 1), or dosed feed of the charge into the melting volume of the reactor with ignition of the arc between the carbon electrodes by introducing a graphite track (option 2). Further, the melt obtained by any of the options enters the aerodynamic system of Laval nozzles, where it is blown, primary separation into fiber and solid metal oxides, grinding of solid oxides, then continuous circular cleaning of the obtained fiber from crushed metal oxides in the fiber deposition chamber is carried out, as a result, fiber is obtained up to 25 cm long, with a diameter of 4-7 microns, with a content of solid metal oxides of not more than 4 wt.%. As fiber-forming material, ash, slag, mining waste, including basalt mixture and their combinations, are used (see RU 2211193, class C 03 В 37/06, 2003) [4].
Недостатком способа является то, что энергозатраты увеличиваются и поэтому значительно удорожает стоимость конечной продукции.The disadvantage of this method is that energy costs increase and therefore significantly increases the cost of the final product.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для получения минерального волокна, которое состоит из бункера с конусообразным створом, плазменного реактора, содержащего угольные электроды (катод и анод), которые находятся вне зоны плавления и расположены в охлаждаемых армированных огнеупором втулках, водоохлаждаемого поддона с отверстием для перетекания расплава в аккумуляторный объем со сливным лотком, аэродинамической системы, состоящей из вращающегося диска с насечками, закрепленного на тарели, кругового тора, по периметру которого расположены сопла Лаваля, камеры волокноосаждения, состоящей из соплового аппарата, расположенного в ее верхней части, двух диффузоров, сетчатого конвейера с устройством отсоса твердых частиц и приточного окна (см. RU 2211193, кл. С 03 В 37/06, 2003 г.).The closest in technical essence to the proposed device is a device for producing mineral fiber, which consists of a hopper with a cone-shaped target, a plasma reactor containing carbon electrodes (cathode and anode), which are located outside the melting zone and are located in cooled bushings reinforced with refractory, water-cooled tray with an opening for the flow of the melt into the battery with a drain tray, an aerodynamic system consisting of a rotating disk with notches, mounted on plates, a circular torus, along the perimeter of which there are Laval nozzles, a fiber deposition chamber, consisting of a nozzle apparatus located in its upper part, two diffusers, a mesh conveyor with a device for suction of solid particles and a supply window (see RU 2211193, class C 03 B 37/06, 2003).
Недостатком известной установки является то, что конструкция ее сложная и расходуется большое количество металла.A disadvantage of the known installation is that its design is complex and a large amount of metal is consumed.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в утилизации золы, скапливающейся в золоотвалах без предварительной подготовки.The problem solved by the invention is to utilize the ash accumulated in ash dumps without prior preparation.
Технический результат предлагаемого изобретения - снижение вероятности выбросов недоокисленных компонентов, сокращение времени получения расплава.The technical result of the invention is to reduce the likelihood of emissions of unoxidized components, reducing the time for obtaining the melt.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в способе получения минеральной ваты путем плавления шихты в камере совмещенного плазменного реактора в потоке высококонцентрированной низкотемпературной плазмы, вытягивания волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения, согласно изобретению в качестве шихты используют золошлаковые отходы тепловых электрических станций, для плавления которых в поперечном сечении камеры реактора формируют вращающуюся электрическую дугу с полным профилем температур от 1400 до 1600 К.In order to achieve the technical result provided by the invention in a method for producing mineral wool by melting a charge in a chamber of a combined plasma reactor in a stream of high-concentration low-temperature plasma, stretching the fibers by centrifugal-blasting method and then feeding the fibers to the deposition chamber, according to the invention, ash and slag waste from thermal power plants are used as a charge for melting of which a rotating electric arc is formed in the cross section of the reactor chamber with a full temperature profile from 1400 to 1600 K.
Для реализации предложенного способа в известной установке, содержащей совмещенный плазменный реактор с выполненными из графита анодом и катодом, узел раздува минеральной ваты, камеру осаждения, лоток для транспортировки расплава в узел раздува, согласно изобретению в средней части плазменного реактора снаружи установлена электромагнитная катушка для формирования вращающейся электрической дуги в поперечном сечении камеры реактора, а анод выполнен цилиндрическим и является тигелем для расплава золы.To implement the proposed method in a known installation containing a combined plasma reactor made of graphite anode and cathode, a mineral wool blowing unit, a deposition chamber, a tray for transporting the melt to a blowing unit, according to the invention, an electromagnetic coil is installed outside the middle part of the plasma reactor to form a rotating electric arc in the cross section of the reactor chamber, and the anode is cylindrical and is a crucible for ash melt.
Именно заявляемая совокупность конструктивных признаков обеспечивает согласно способу получения минеральной ваты из золошлаковых отходов тепловых электрических станций использовать любые по химическому составу отходы для переработки их в совмещенном плазменном реакторе, в котором достаточно просто получить более равномерный профиль температур 1400-1600К в поперечном сечении камеры реактора.It is the claimed combination of design features that according to the method for producing mineral wool from ash and slag waste of thermal power plants, it is possible to use any chemical composition waste for processing it in a combined plasma reactor in which it is simple to obtain a more uniform temperature profile of 1400-1600K in the cross section of the reactor chamber.
Равномерность профилей температуры от 1400 до 1600 К в поперечном сечении камеры реактора обеспечивает высокую степень термической переработки вводимых в камеру золошлаковых, любых по химическому составу отходов.The uniformity of temperature profiles from 1400 to 1600 K in the cross section of the reactor chamber provides a high degree of thermal processing of ash and slag of any chemical composition introduced into the chamber.
Оптимальные значения температуры 1400-1600 К экспериментально проверены и рассчитаны с использованием универсальной модифицированной программы расчета многокомпонентных гетерогенных систем АСТРА-4 (см. Б.Трусов Астра. 4/рс, МГТУ им. Н.Э.Баумана, март 1997 г.).The optimal temperature values of 1400-1600 K were experimentally verified and calculated using the universal modified program for calculating ASTRA-4 multicomponent heterogeneous systems (see B. Trusov Astra. 4 / pc, MSTU named after N.E.Bauman, March 1997).
При температуре больше 1600 К значительно повышаются удельные энергозатраты, а при температуре менее 1400 К резко снижается вероятность выбросов недоокисленных компонентов.At temperatures above 1600 K, specific energy consumption increases significantly, and at temperatures below 1400 K, the probability of emissions of unoxidized components sharply decreases.
Отличительной особенностью совмещенного плазменного реактора является возможность формирования вращающейся электрической дуги и получения равномерного профиля температуры 1400-1600 К в камере совмещенного плазменного реактора, а графитовый анод является тигелем для расплава золошлаковых отходов. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой настолько, что образуют единый изобретательский замысел.A distinctive feature of the combined plasma reactor is the possibility of forming a rotating electric arc and obtaining a uniform temperature profile of 1400-1600 K in the chamber of the combined plasma reactor, and the graphite anode is a crucible for melting ash and slag waste. This allows us to conclude that the claimed invention are so interconnected that they form a single inventive concept.
В прототипе-способе осуществляют непрерывную подачу шихты в стабилизированный объем плазменного реактора с температурой до 4000°С с последующим перетеканием образовавшегося расплава по водоохлаждаемому поддону в аккумуляторный объем (вариант 1), либо дозированную подачу шихты в плавильный объем реактора с зажиганием дуги между угольными электродами посредством введения графитовой дорожки (вариант 2).In the prototype method, the charge is continuously supplied to the stabilized volume of the plasma reactor with a temperature of up to 4000 ° C, followed by the flow of the melt formed along the water-cooled tray into the battery volume (option 1), or the dosed feed of the charge into the melting volume of the reactor with arc ignition between the carbon electrodes by means of introducing a graphite track (option 2).
В прототипе-устройства для качественного влияния всей совокупности режимных параметров на производительность устройства применяют плазменный реактор, содержащий угольные электроды.In the prototype device, for the qualitative effect of the entire set of operating parameters on the performance of the device, a plasma reactor containing carbon electrodes is used.
Сравнение заявляемых изобретений с известными из уровня техники техническими решениями по патентной и научно-технической документации позволило установить следующее.A comparison of the claimed inventions with technical solutions known from the prior art for patent and scientific and technical documentation made it possible to establish the following.
Известный способ получения минерального волокна по прототипу [4] и установка позволяют перерабатывать золу, шлаки, отходы горнодобывающей промышленности, в том числе базальтовую шихту и их сочетания с применением плазменного реактора с угольными электродами. А известными способами получения минеральной ваты [аналоги: 1, 2, 3] и установками вату получают из доменных шлаков с применением: [1] - электродуговой печи, [2] - шахтной печи - вагранки, [3] - печи-шлакоприемники.A known method of producing mineral fibers according to the prototype [4] and the installation allow to process ash, slag, mining waste, including basalt charge and their combination using a plasma reactor with carbon electrodes. And by known methods of producing mineral wool [analogues: 1, 2, 3] and installations, cotton wool is obtained from blast furnace slag using: [1] an electric arc furnace, [2] a shaft furnace - cupola, [3] slag kilns.
Таким образом, из уровня техники не известны технические решения, содержащие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".Thus, the prior art does not know technical solutions containing a combination of features similar or equivalent to those claimed, which allows us to conclude that the proposed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен совмещенный плазменный реактор для получения минеральной ваты.The invention is illustrated by the drawing, which shows a combined plasma reactor for producing mineral wool.
Предлагаемый способ реализован в совмещенном реакторе 1, который содержит стержневой катод 2 и цилиндрический графитовый анод 3, последний одновременно служит тигелем при расплаве золы из золошлаковых отходов тепловых электрических станций.The proposed method is implemented in a combined reactor 1, which contains a rod cathode 2 and a cylindrical graphite anode 3, the latter simultaneously serves as a crucible for melting ash from ash and slag waste of thermal power plants.
Измельченная зола попадает в совмещенный плазменный реактор 1 сверху через отверстие в крышке реактора (не показана). Внизу под плазменным реактором 1 расположен узел раздува минеральной ваты, предназначенный для формирования течения расплава 4 из реактора 1, который вытекает по лотку 5 для транспортировки расплава на рабочую поверхность вращающейся чаши 6 и вытягивания из нее минеральных волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокна в камеру осаждения 7. Вращающаяся чаша 6 выполнена в форме полой чаши и представляет собой полную цилиндрическую конструкцию, установленную на подшипниках в корпусе (не показано). Чаша 6 приводится во вращение электродвигателем со скоростью вращения 6000 об/мин (не показано). Скорость вращения двигателя может варьироваться изменением величины напряжения. В средней части совмещенного плазменного реактора 1 снаружи установлена кольцевая электромагнитная катушка 8, которая позволяет внутри реактора формировать вращающуюся электрическую дугу.The crushed ash enters the combined plasma reactor 1 from above through an opening in the reactor lid (not shown). At the bottom of the plasma reactor 1, there is a mineral wool blowing unit, designed to form a melt 4 flow from reactor 1, which flows out through a tray 5 to transport the melt to the working surface of the rotating bowl 6 and to draw mineral fibers out of it by centrifugal-blasting with subsequent fiber feeding into deposition chamber 7. The rotating bowl 6 is made in the form of a hollow bowl and is a complete cylindrical structure mounted on bearings in a housing (not shown). The bowl 6 is driven into rotation by an electric motor with a rotation speed of 6000 rpm (not shown). The engine speed may vary by changing the voltage value. In the middle part of the combined plasma reactor 1, an annular electromagnetic coil 8 is installed outside, which allows the formation of a rotating electric arc inside the reactor.
Новыми элементами предлагаемой установки являются: совмещенный плазменный реактор 1, который содержит стержневой катод 2 и цилиндрический графитовый анод 3, последний одновременно служит тигелем при расплаве золы из золошлаковых отходов тепловых электрических станций, и то, что снаружи реактора 1 в средней части установлена электромагнитная катушка 8.New elements of the proposed installation are: a combined plasma reactor 1, which contains a rod cathode 2 and a cylindrical graphite anode 3, the latter simultaneously serves as a crucible for melting ash from ash and slag waste of thermal power plants, and the fact that an electromagnetic coil 8 is installed in the middle of the outside of reactor 1 .
Предлагаемый способ получения минеральной ваты осуществляется следующим образом.The proposed method for producing mineral wool is as follows.
Применение плазменной технологии с применением совмещенного плазменного реактора 1 для получения минеральной ваты из золошлаков тепловых электрических станций позволяет использовать любые по химическому составу отходы. Измельченную золу золошлаковых отходов подают в плазменный реактор 1 через отверстие в крышке реактора (не показана). Измельченная зола поступает в зону реакционной камеры совмещенного плазменного реактора 1, где температура от 1400 до 1600 К обеспечивает высокую степень термической переработки в процессе химических превращений золы из твердого состояния в расплав с применением стержневого катода 2 и цилиндрического графитового анода 3, который одновременно служит тигелем при расплаве золы, и электромагнитной катушки 8, которая создает магнитное поле для вращения электрической дуги.The use of plasma technology using a combined plasma reactor 1 to produce mineral wool from the ash of thermal power plants allows you to use any chemical composition of waste. The crushed ash of ash and slag waste is fed into the plasma reactor 1 through an opening in the reactor lid (not shown). The crushed ash enters the zone of the reaction chamber of the combined plasma reactor 1, where the temperature from 1400 to 1600 K provides a high degree of thermal processing during the chemical transformations of ash from a solid state to a melt using a rod cathode 2 and a cylindrical graphite anode 3, which simultaneously serves as a crucible for molten ash, and an electromagnetic coil 8, which creates a magnetic field for rotation of the electric arc.
Оптимальные значения температуры 1400-1600 К экспериментально проверены и рассчитаны с использованием универсальной модифицированной программы расчета многокомпонентных гетерогенных систем АСТРА-4, базирующейся на принципе максимума энтропии для изолированных термодинамических систем, находящихся в состоянии равновесия. Удельные энергозатраты оценивались при оптимальной температуре (1400-1600 К), осуществляющих химические превращения, приводящих к установлению термодинамического равновесия в системе.The optimum temperature values of 1400-1600 K were experimentally verified and calculated using the ASTRA-4 universal modified program for calculating multicomponent heterogeneous systems, based on the principle of maximum entropy for isolated thermodynamic systems in equilibrium. The specific energy consumption was estimated at the optimum temperature (1400-1600 K), carrying out chemical transformations, leading to the establishment of thermodynamic equilibrium in the system.
Расплав для получения минеральный ваты, собираясь в нижней части совмещенного плазменного реактора 1 по лотку 5, попадает на вращающуюся чашу 6, где происходит вытягивание минеральных волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения 7.The melt for producing mineral wool, collecting in the lower part of the combined plasma reactor 1 along the tray 5, falls on a rotating bowl 6, where the mineral fibers are pulled by the centrifugal-blasting method with the subsequent supply of fibers to the deposition chamber 7.
Пример, подтверждающий конкретное получение минеральной ваты.An example confirming the specific production of mineral wool.
Золошлаки из отвала пропускают через мехсито (или грохот) с размером ячеек 3-5 мм, а крупные куски, оставшиеся в сите, необходимо дробить. Измельченная зола попадает сверху через отверстие в крышке в зону реакционной камеры совмещенного плазменного реактора 1, где температура соответствует 1400 К. В совмещенном плазменном реакторе уровень тепломассообмена в рабочей камере существенно интенсифицируется за счет нагрева частиц в электрическом поле. Расплав, собираясь в нижней части совмещенного плазменного реактора 1 по лотку 5, попадает на вращающуюся чашу 6, где происходит вытягивание минеральных волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения 7. При подаче 1 кг золы получаем 0,9 кг расплава. Установка предназначена для работы в диапазоне мощности 60-100 кВт при среднемассовой температуре 1400-1600 К, производительность установки по расплаву 20-40 кг/ч.Ash and slag from the dump is passed through a mechsieve (or screen) with a mesh size of 3-5 mm, and large pieces remaining in the sieve must be crushed. The crushed ash enters from above through a hole in the lid into the reaction chamber zone of the combined plasma reactor 1, where the temperature corresponds to 1400 K. In the combined plasma reactor, the heat and mass transfer in the working chamber is significantly intensified by heating the particles in an electric field. The melt, collecting in the lower part of the combined plasma reactor 1 through the tray 5, falls on a rotating bowl 6, where the mineral fibers are pulled by the centrifugal-blasting method, followed by feeding the fibers into the deposition chamber 7. When 1 kg of ash is fed, we obtain 0.9 kg of melt. The installation is designed to operate in the power range of 60-100 kW at a mass-average temperature of 1400-1600 K, the installation productivity for the melt is 20-40 kg / h.
По сравнению с прототипом (см. RU №2211193, кл. С 03 В 37/06, 2003 г.) предлагаемое изобретение "Способ получения минеральной ваты и установка для его получения" позволяет:Compared with the prototype (see RU No. 2211193, class C 03 B 37/06, 2003), the proposed invention "Method for producing mineral wool and installation for its production" allows you to:
- получать минеральную вату одностадийно в совмещенном плазменном реакторе,- receive mineral wool in a single stage in a combined plasma reactor,
- снижать вероятность выбросов недоокисленных компонентов за счет возможности получения полного профиля температур от 1400 до 1600 К в поперечном сечении камеры совмещенного плазменного реактора,- reduce the likelihood of emissions of underoxidized components due to the possibility of obtaining a complete temperature profile from 1400 to 1600 K in the cross section of the chamber of a combined plasma reactor,
- сокращение времени получения расплава благодаря полному профилю температур 1400-1600 К в совмещенном плазменном реакторе,- reducing the time of obtaining the melt due to the full temperature profile of 1400-1600 K in a combined plasma reactor,
- снижать вероятность выбросов недоокисленных компонентов за счет возможности получения полного профиля температур от 1400 до 1600 К в поперечном сечении камеры совмещенного плазменного реактора, - reduce the likelihood of emissions of underoxidized components due to the possibility of obtaining a complete temperature profile from 1400 to 1600 K in the cross section of the chamber of a combined plasma reactor,
- сокращение времени получения расплава благодаря полному профилю температур 1400-1600 К в совмещенном плазменном реакторе,- reducing the time of obtaining the melt due to the full temperature profile of 1400-1600 K in a combined plasma reactor,
- использовать любые по химическому составу золошлаковые отходы для получения минеральной ваты,- use any ash and slag waste of chemical composition to produce mineral wool,
- упрощение и удешевление способа производства минеральной ваты за счет отказа от сжигания дефицитных энергоисточников (кокс, природный газ и т.д.) и сокращения некоторых операций в традиционных технологиях производства минеральной ваты.- simplification and cheapening of the method of producing mineral wool due to the rejection of burning scarce energy sources (coke, natural gas, etc.) and the reduction of certain operations in traditional technologies for the production of mineral wool.
Применение плазменной технологии получения минеральной ваты и установки для его осуществления позволит утилизировать большое количество зол, скапливающихся сегодня в золоотвалах тепловых электрических станций, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".The use of plasma technology for producing mineral wool and an installation for its implementation will allow to utilize a large number of evils that accumulate today in the ash dumps of thermal power plants, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113579/03A RU2270810C2 (en) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Rock wool production method and plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113579/03A RU2270810C2 (en) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Rock wool production method and plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004113579A RU2004113579A (en) | 2005-10-27 |
| RU2270810C2 true RU2270810C2 (en) | 2006-02-27 |
Family
ID=35863605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004113579/03A RU2270810C2 (en) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Rock wool production method and plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270810C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533565C1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Plasma method for mineral wool manufacturing and plant for its implementation |
| RU2543228C2 (en) * | 2012-08-24 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эффективные инженерные решения" | Production of fibres from mineral stock and device to this end |
| EA038166B1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-07-16 | Михаил Владимирович Лашков | Mineral wool production method and installation for its implementation |
| RU2805692C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-10-23 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Mineral wool production method |
-
2004
- 2004-04-30 RU RU2004113579/03A patent/RU2270810C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543228C2 (en) * | 2012-08-24 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эффективные инженерные решения" | Production of fibres from mineral stock and device to this end |
| RU2533565C1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Plasma method for mineral wool manufacturing and plant for its implementation |
| EA038166B1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-07-16 | Михаил Владимирович Лашков | Mineral wool production method and installation for its implementation |
| RU2805692C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-10-23 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Mineral wool production method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004113579A (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101705368B (en) | Process and device for treating decopperized slag by adopting bottom-blowing molten pool to produce wet lead and raw copper | |
| CN101880774B (en) | Process for removing copper slag and producing crude lead and lead copper matte by adopting melting treatment in bottom-blowing melting bath and device thereof | |
| CN101636357B (en) | Process and apparatus for making a mineral melt | |
| CN104870381A (en) | Process and apparatus for forming man-made vitreous fibres | |
| CZ302348B6 (en) | Process and apparatus for producing mineral fibers | |
| CN1179139A (en) | Method and apparatus for melt recovery of silicate feedstock | |
| CN104854040A (en) | Process and apparatus for forming man-made vitreous fibres | |
| CN104918893A (en) | Process and apparatus for forming man-made vitreous fibres | |
| EP0132654B1 (en) | Two stage batch liquefaction process and apparatus | |
| JP2002145648A (en) | Manufacturing method of cement | |
| EP0155353A2 (en) | Transition between batch preheating and liquefying stages | |
| RU2270810C2 (en) | Rock wool production method and plant | |
| CN102121788A (en) | Smelting furnace | |
| WO2015196889A1 (en) | Side-blast tin smelting apparatus | |
| EA027185B1 (en) | Method for recycling material when making a mineral melt | |
| US2694097A (en) | Electric smelting equipment and method of using same | |
| US4604121A (en) | Method of pretreating glass batch | |
| KR100233705B1 (en) | Raw material charging method of upright iron scrap melting furnace | |
| CN211176804U (en) | Plasma melting furnace and air supply device thereof | |
| CN207537511U (en) | The processing system of silver preparation concentrate | |
| JP2009063286A (en) | Waste treatment method, metal manufacturing method and metal | |
| CN103189320A (en) | An apparatus and method for making a mineral melt | |
| RU169047U1 (en) | PLASMA PLANT FOR PROCESSING REFRIGERANT SILICATE-CONTAINING MATERIALS | |
| RU2211193C1 (en) | Process of production of mineral fiber ( variants ) and gear for its realization | |
| RU2266872C2 (en) | Method and apparatus for manufacturing mineral filaments |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160501 |